Brevet FR2887311A1 — publié le 20061222

BUTÉE DE DÉBRAYAGE La présente invention concerne le domaine des butées de débrayage destinées à agir sur le diaphragme d'un embrayage, en particulier pour un véhicule automobile. L'invention s'applique aux butées de débrayage comprenant un roulement dont une des bagues est tournante et l'autre bague est fixe. Entre la bague tournante et la bague fixe, sont disposés des éléments roulants régulièrement répartis dans le sens circonférentiel au moyen d'une cage, la bague tournante étant munie d'un élément d'attaque rapporté en contact avec l'extrémité des doigts composant le diaphragme de l'embrayage. Un élément de manoeuvre non tournant supporte le roulement et, sous l'action d'un organe de commande (mécanique, électrique ou hydraulique), vient déplacer axialement le roulement de butée contre le diaphragme de l'embrayage pour actionner le mécanisme d'embrayage. Le roulement est apte à actionner le mécanisme d'embrayage par l'intermédiaire de sa bague tournante suivant un diamètre d'action défini par la zone de contact entre l'élément d'attaque et le diaphragme. Un élément d'auto-centrage est généralement interposé entre la bague non tournante du roulement et l'élément de manoeuvre, ledit élément d'autocentrage assurant la liaison entre ces deux pièces tout en autorisant, par son élasticité, un déplacement radial relatif entre lesdites deux pièces. Le roulement de butée peut ainsi se déplacer radialement afin d'obtenir un alignement des axes de rotation du roulement et du diaphragme, de manière à s'auto-centrer sur le diaphragme grâce à l'élément d'auto-centrage et à un jeu radial existant entre l'élément de manoeuvre et la bague non tournante du roulement de butée. Le document FR-A-2 800 139 décrit une butée de débrayage comprenant un palier à roulement monté sur un élément de manoeuvre se présentant sous la forme d'une douille pouvant coulisser axialement sur un tube-guide pour mettre en contact ledit palier contre un diaphragme de l'embrayage. L'élément de manoeuvre est réalisé au moins en partie en matière synthétique moulée, par exemple en polyamide chargé de fibres de verre. En fonctionnement, lors des déplacements axiaux de l'élément de manoeuvre sur le tube-guide, l'alésage de l'élément de manoeuvre s'use par frottement sur le tube-guide, les fibres de verre venant alors frotter directement sur le tube-guide, ce qui augmente sensiblement les efforts de friction entre l'élément de manoeuvre et ledit tube-guide. En outre, les fibres de verre qui sont relativement abrasives dégradent également rapidement l'état de surface du tube-guide. Une telle usure présente non seulement l'inconvénient d'augmenter sensiblement les efforts nécessaires pour actionner le dispositif de butée sur le tube-guide, et par conséquence les efforts transmis à la pédale d'embrayage et à la jambe du conducteur, mais génère également une émission de particules polluantes pouvant être relativement agressives pour les organes tournants environnants tels que les roulements. La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients en proposant une butée de débrayage présentant une sûreté de fonctionnement particulièrement satisfaisante avec des frottements de coulissement réduits sur le tube-guide. La présente invention a également pour but de proposer une butée de débrayage particulièrement économique. A cet effet, selon un aspect de l'invention, le dispositif de butée de débrayage et du type pourvu d'un palier à roulement comprenant une bague non tournante, une bague tournante, et au moins une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues, et d'un élément de manoeuvre, sur lequel est monté le palier à roulement, et apte à coulisser suivant son axe sur un tube-guide. L'élément de manoeuvre comprend un corps en matière synthétique réalisé avec un polymère chargé de microbilles de verre. En effet, la demanderesse a observé que l'utilisation de telles microbilles de verre permet une réduction drastique de l'usure par frottement de l'élément de manoeuvre par rapport à un élément de manoeuvre conventionnel réalisé à partir de polymère chargé avec des fibres de verre. Il devient dès lors possible de réduire sensiblement les efforts de friction entre l'élément de manoeuvre et le tube-guide, ce qui permet d'accroître sensiblement l'agrément de conduite du conducteur du véhicule automobile. En effet, pour un même nombre de cycles de fonctionnement, chaque cycle correspondant à une manoeuvre de débrayage et d'embrayage, le dispositif de butée selon l'invention présente une dégradation par usure particulièrement réduite par rapport à un dispositif de butée conventionnel, ce qui permet une diminution de l'effort transmis à la pédale d'embrayage. En outre, la prévision d'un élément de manoeuvre comprenant un corps en matière synthétique réalisé avec un polymère chargé de microbilles de verre permet de diminuer sensiblement l'émission de particules polluantes pouvant provoquer un dysfonctionnement du dispositif et/ou des éléments environnants. Dans un mode de réalisation, le polymère est une résine thermoplastique. La résine thermoplastique peut être un polyamide (PA), par exemple un polyamide 4.6 et/ou un polyamide 6.6. Dans un autre mode de réalisation, le polymère est une résine thermodurcissable, qui peut être par exemple de la famille des phénoplastes (PF). Préférentiellement, la charge en microbilles de verre est comprise entre 25% et 45% en poids par rapport au poids total du polymère. Avantageusement, le corps de l'élément de manoeuvre comprend, en outre, au moins un additif apte à réduire le coefficient de friction dudit élément de manoeuvre avec le tube-guide. La prévision d'un tel additif supplémentaire permet d'accroître encore le confort de conduite du conducteur du véhicule automobile. L'additif peut comprendre du MoS2 (bisulfure de molybdène). La charge de MoS2 peut être comprise entre 1 % et 10 % en poids par rapport au poids total du polymère. L'additif peut également comprendre du graphite. La charge de graphite est avantageusement comprise 1 % et 10 % en poids par rapport au poids total du polymère. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels -la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une butée de débrayage selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe axiale décalée angulairement de 90 par rapport à la vue de la butée de la figure 1; et -la figure 3 est un tableau comparatif entre des efforts transmis à une pédale d'embrayage de véhicule automobile avec un dispositif de butée de débrayage suivant l'invention et avec un dispositif de butée de débrayage conventionnel. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, la butée de débrayage comprend un palier à roulement 1 monté sur une douille de guidage ou élément de manoeuvre 2, lequel comporte un corps 2a pourvu d'une portion tubulaire 3 axiale qui peut coulisser suivant son axe sur un tube-guide 4, et une collerette radiale réalisée ici sous la forme d'un disque circulaire, par exemple métallique, disposé autour de la portion tubulaire 3. La portion 3 s'étend de chaque côté de la collerette 5 et est pourvue d'un alésage 3a pour le coulissement sur le tube-guide 4. D'un côté de la collerette 5, la portion axiale 3 se présente sous la forme d'une portion tubulaire 3b autour de laquelle sera monté le palier à roulement 1. La portion axiale 3 se prolonge de l'autre côté de la collerette 5 et présente une surface extérieure 3c apte à recevoir des agrafes de guidage et d'attelage avec l'organe de commande de la butée. Le palier à roulement 1 comporte une bague non tournante intérieure à paroi mince réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube, présentant un chemin de roulement toroïdal 7 pour une rangée d'éléments roulants 8, ici réalisés sous la forme de billes, et maintenus par une cage 9. La bague non tournante 6 comprend également une prolongation dirigée vers l'extérieur sous la forme d'une collerette radiale 6a qui vient en contact sur la surface frontale intérieure de la collerette radiale 5. Le palier à roulement 1 se complète par une bague tournante extérieure 10, également à paroi mince, réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube, qui présente un chemin de roulement toroïdal 11 pour les éléments roulants 8 ainsi qu'une portion radiale 12 légèrement bombée qui vient en contact avec la surface de doigt d'un diaphragme 13 d'un dispositif d'embrayage non représenté. Lors du déplacement axial de l'ensemble du dispositif sur le tube-guide 4, le palier à roulement 1 peut ainsi actionner le dispositif d'embrayage. Le palier à roulement 1 est protégé par un flasque de protection 14 fixé sur la bague tournante 10 extérieure et s'étendant radialement vers l'intérieur en direction de la bague non tournante 6, en étant disposé axialement entre les éléments roulants 8 et la collerette radiale 6a de ladite bague non tournante. Un manchon en matière plastique 15, par exemple en élastomère ou en caoutchouc naturel, est disposé à l'intérieur d'un alésage de la bague non tournante 6 et présente une pluralité de nervures 16 parallèles à l'axe de la butée, dirigées vers l'intérieur et dont le bord libre interne entre en contact avec la surface extérieure de la portion tubulaire 3 de la douille de guidage 2. De par la possibilité de déformation radiale des nervures, le palier à roulement 1 peut se déplacer radialement par rapport à l'élément de manoeuvre 2, ce qui permet l'auto-alignement dudit palier par rapport au diaphragme 13 lorsque les axes de rotation de ces deux éléments ne sont pas alignés. Le manchon élastique 15 présente une lèvre annulaire 17 qui assure l'étanchéité frontale du palier à roulement 1 en entrant en contact avec la portion radiale 12 de la bague extérieure 10. Une nervure ou bourrelet annulaire 18, disposé à l'extrémité de la portion tubulaire 3 du côté opposé à la collerette 5, assure la retenue axiale du palier 1 sur l'élément de manoeuvre avant le montage sur le tube-guide 4 coopérant avec les nervures 16. Du côté opposé au palier à roulement 1, la collerette radiale 5 offre une surface d'appui 5a radiale pour des doigts parallèles 19 d'une fourchette, ici au nombre de deux, formant l'organe de commande. Afin de protéger la surface extérieure 3c de la portion axiale 3 de l'élément de manoeuvre 2 contre le contact de frottement avec les doigts 19, et d'assurer l'attelage de la butée de débrayage avec l'organe de commande tout en interdisant une éventuelle rotation dudit élément de manoeuvre sur le tube-guide 4, deux agrafes 20 sont montées au niveau de la surface extérieure 3c de la portion axiale 3 située axialement du côté de la surface d'appui 5a. Chaque agrafe 20 comprend une partie plane 21 disposée perpendiculairement à la surface d'appui 5a de la collerette radiale 5 et entourant partiellement la surface extérieure 3c de la portion axiale 3. A ses deux extrémités libres situées de part et d'autre d'un plan passant par l'axe de rotation de la butée et perpendiculaires à ladite partie plane, la partie plane 21 se prolonge par une patte (non représentée) servant à l'accrochage sur la surface extérieure 3c. A partir du bord de la partie plane 21 opposé axialement à la collerette radiale 5, s'étend une languette de retenue 23 dirigée radialement vers l'extérieur de façon qu'elle forme un moyen de retenue axial d'un doigt 19 de la fourchette par rapport à la butée de débrayage à l'opposé de la collerette radiale 5. La surface 3c comprend deux surfaces planes 25 diamétralement opposées et parallèles entre elles, prévues pour être en contact avec la partie plane 21 des agrafes. Ces parties planes 21 permettent, en coopérant avec des bords internes 19a des doigts de contact parallèles 19 de la fourchette 29, de réaliser un guidage avec solidarisation angulaire de l'élément de manoeuvre 2 par rapport à la fourchette de commande 29 autour de l'axe de la butée, évitant ainsi tout risque de rotation dudit élément de manoeuvre 2 sur le tube-guide 4. Une description plus complète des agrafes 20 pourrait être obtenue en se référant au document FR-A-2 800 139. La fourchette 29 est montée sur une rotule 30 autour de laquelle elle peut pivoter en entraînant axialement l'élément de manoeuvre 2. Les doigts 19 de la fourchette 29 sont arrondis à proximité de l'élément de manoeuvre 2 selon un axe perpendiculaire à l'axe de l'élément de manoeuvre 2 et parallèle à l'axe de pivotement de la fourchette 29. Les doigts 19 présentent une surface convexe 31 apte à entrer en contact avec la surface 5a de la collerette radiale 5 et une surface concave 32 du côté opposé. La fourchette 29 de commande peut se déplacer entre deux positions axiales extrêmes, une position correspondant à un état embrayé et une position correspondant à un état débrayé, la fourchette 29 déplaçant l'élément de manoeuvre 2 axialement vers la gauche de la figure le long de l'axe 33 dudit élément de manoeuvre. Afin de diminuer le coefficient de friction entre l'élément de manoeuvre 2 et le tube-guide 4 de manière à réduire les efforts transmis à la pédale d'embrayage lors des déplacements axiaux de l'élément de manoeuvre 2 sur le tube-guide 4, le corps 2a de l'élément de manoeuvre est avantageusement réalisé par moulage par injection d'un polymère chargé par des microbilles de verre. Avantageusement, le corps 2a est réalisé à partir d'un polymère chargé par des microbilles de verre présentant sensiblement le même diamètre. A titre indicatif, les microbilles peuvent par exemple présenter un diamètre compris entre 10 et 50 microns. L'injection est réalisée dans un moule à l'intérieur duquel la collerette 5 a été insérée au préalable. Bien 2887311 9 entendu, il peut également être envisageable de concevoir un élément de manoeuvre 2 réalisée en une seule pièce. La demanderesse a déterminé que l'utilisation de telles microbilles de verre dans l'élément de manoeuvre permet de conserver, après un certain nombre de cycles, des efforts de frottement sur le tube-guide de valeur inférieure à ceux qu'on obtiendrait avec un élément de manoeuvre réalisé à partir d'un polymère chargé par des fibres de verre. La charge en microbilles de verre est préférentiellement comprise entre 25% et 45% en poids par rapport au poids total du polymère, et avantageusement égale à 35%. Le corps 2a peut être réalisé dans une matière thermoplastique tel qu'un polyamide (PA), par exemple un polyamide 4.6 ou 6.6. Bien entendu, il pourrait également être envisageable de prévoir un corps 2a réalisé avec un autre polymère. On pourrait par exemple utiliser des matières plastiques thermodurcissables appartenant à la famille de phénoplastes (PH). Le tableau illustré à la figure 3 représente les résultats des essais comparatifs sur un nombre de cycles environ égal à 1 000 000, chaque cycle correspondant à une manoeuvre de débrayage et d'embrayage, entre un élément de manoeuvre 2 ou douille de guidage comprenant un corps réalisé en polyamide 6.6 chargé de fibres de verre à 35% en poids par rapport au poids total du polyamide, et un élément de manoeuvre 2 comprenant un corps en polyamide 6.6 chargé, dans les mêmes proportions, de microbilles de verre. La demanderesse a déterminé de manière surprenante que le remplacement des fibres de verre par des microbilles de verre permet de conserver des valeurs modérées d'effort à la pédale d'embrayage. Par exemple, pour un élément de manoeuvre 2 comprenant un corps réalisé en polyamide 6.6 chargé de fibres de verre à 35% par 2887311 10 rapport au poids total du polymère, l'effort transmis à la pédale d'embrayage est sensiblement égal à 160 N, 180 N, et supérieur à 200 N respectivement pour un nombre de cycles de 120 000, 240 000 et 360 000. A contrario, pour un élément de manoeuvre 2 comprenant un corps réalisé en polyamide 6.6 chargé en microbilles de verre à 35% en poids par rapport au poids total du polymère, l'effort transmis à la pédale d'embrayage est de 110 N, 130 N, 140 N respectivement pour 120 000, 240 000 et 360 000 cycles. En d'autres termes, la demanderesse a mis en évidence que l'utilisation de microbilles de verre dans l'élément de manoeuvre à la place de fibre de verres permettait de réduire de façon significative, pour un nombre identique de cycles, les efforts transmis à la pédale du véhicule. Pour un nombre de cycles égal à 1 008 000, l'effort transmis à la pédale est sensiblement égale à 180 N, et est encore inférieur au critère d'acceptation limite retenu égal à 190 N. En d'autres termes, pour un nombre de cycles 2,8 fois supérieur à celui pour lequel la valeur limite du critère d'acceptation de charge est atteint pour un élément de manoeuvre chargé avec des fibres de verre, un élément de manoeuvre réalisé à partir d'une même résine et chargé avec des microbilles de verre n'a pas encore atteint ladite valeur limite. Dès lors, il devient possible d'augmenter sensiblement le confort de conduite du conducteur du véhicule automobile, et de limiter sensiblement les risques d'usure prématurés de l'élément de manoeuvre 2, générant une pollution des éléments environnants. Par ailleurs, afin de diminuer le coefficient de friction entre le tubeguide 4 et l'élément de manoeuvre 2, le polymère du corps 2a de l'élément de manoeuvre 2 peut également comprendre, en outre, un additif tel que du MoS2, ou du graphite. Dans ces conditions, la charge de MoS2, oude graphite, est comprise entre 1 % et 10 %, en poids par rapport au poids total du polymère, réalisé en polyamide ou avec une résine de la famille des phénoplastes. En variante, il peut également être envisageable de prévoir de combiner ces différentes charges entre elles pour la réalisation du corps 2a de l'élément de manoeuvre 2. Dans une variante de réalisation, il peut être également envisageable de prévoir un élément de manoeuvre réalisé dans une matière synthétique rigide autre que du polyamide, ou encore de concevoir ledit élément à partir d'un manchon en tôle ou en métal comprenant un corps d'épaisseur mince réalisé avec du polyamide chargé tel que décrit précédemment et surmoulé sur l'alésage dudit manchon. Le dispositif de butée de débrayage comprenant un élément de manoeuvre pourvu d'un corps chargé par des microbilles de verre, permet ainsi d'obtenir des caractéristiques de résistance mécanique et de résistance à la friction particulièrement satisfaisantes, la dégradation de ces caractéristiques par frottement étant en outre particulièrement lente, ce qui permet d'obtenir un dispositif de butée particulièrement fiable, économique, et favorisant l'agrément de conduite d'un conducteur automobile au cours du temps. REVENDICATIONS 1-Dispositif de butée de débrayage pourvu d'un palier à roulement (1) apte à venir en contact avec un diaphragme (13) de mécanisme d'embrayage et comprenant une bague non tournante (6), une bague tournante (10), et au moins une rangée d'éléments roulants (8) disposés entre les bagues, et d'un élément de manoeuvre (2) sur lequel est monté le palier à roulement et apte à coulisser suivant son axe (33) sur un tube-guide (4), caractérisé en ce que l'élément de manoeuvre comprend un corps (2a) en matière synthétique réalisé avec un polymère chargé de microbilles de verre. 2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le polymère est une résine thermoplastique. 3- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la résine thermoplastique est un polyamide (PA). 4-Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le polymère est un polyamide 4.6. 5-Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le polymère est un polyamide 6.6. 6-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le polymère est une résine thermodurcissable. 7-Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la résine thermodurcissable est une résine de la famille des phénoplastes (PF). 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la charge en microbilles de verre est comprise entre 25% et 45% en poids par rapport au poids total du polymère. 9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps (2a) de l'élément de manoeuvre (2) comprend, en outre, au moins un additif apte à réduire le coefficient de friction dudit élément de manoeuvre avec le tube-guide. 2887311 13 10-Dispositif selon la revendication 9, dans lequel l'additif comprend du MoS2. 11- Dispositif selon la revendication 9, dans lequel l'additif comprend du graphite. 12-Dispositif selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la charge de l'additif est comprise entre 1 % 10 % en poids par rapport au poids total du polymère.