Brevet FR2922282A1 — publié le 20090417

L'invention concerne un disque de friction, en particulier pour véhicule automobile, ainsi qu'un embrayage comprenant ce disque de friction. Un disque de friction du type classique comprend en général un disque porte-garnitures fixé à la périphérie externe d'un voile annulaire rigide qui entraîne en rotation un moyeu cannelé solidaire en rotation d'un arbre de transmission, tel par exemple que l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. Des moyens amortisseurs de torsion, comprenant des ressorts hélicoïdaux et des rondelles de friction, relient le voile annulaire au moyeu pour absorber et amortir les vibrations et acyclismes de rotation générés par le moteur du véhicule. Quand l'embrayage est relié au vilebrequin du moteur par un double volant amortisseur, qui comprend deux volants d'inertie coaxiaux reliés en rotation par un amortisseur de torsion, il est courant d'utiliser dans l'embrayage un disque de friction rigide, dont le voile annulaire est directement en prise avec le moyeu. Pour compenser les éventuels défauts d'alignement entre le vilebrequin et l'arbre de transmission entraîné par le moyeu de la friction, on a déjà proposé, par exemple dans les documents FR 2 724 995-Al et EP 764 793-A1, de prévoir un jeu radial et un jeu angulaire entre le voile annulaire et le moyeu, ces jeux étant suffisants pour compenser les défauts d'alignement éventuels précités, et des moyens élastiques de rattrapage automatique de jeu, comprenant par exemple des blocs ou des plots d'élastomère. La présente invention a notamment pour objet une nouvelle solution de compensation des défauts d'alignement précités dans une friction rigide, cette nouvelle solution étant plus compacte, plus économique et plus simple que celles de la technique antérieure et permettant de compenser des défauts d'alignement plus importants. Elle propose à cet effet un disque de friction pour embrayage, en particulier de véhicule automobile, comprenant un disque porte-garnitures relié par un voile annulaire rigide à un moyeu solidaire en rotation d'un arbre de transmission, le voile annulaire étant fixé au disque porte-garnitures à sa périphérie externe et comportant à sa périphérie interne une denture en prise avec une denture externe du moyeu, un jeu radial et un jeu angulaire étant prévus entre ces dentures pour le rattrapage d'un désalignement des arbres menant et mené de l'embrayage, caractérisé en ce qu'il comprend un disque flexible de transmission de couple entre la périphérie externe du voile annulaire et le moyeu, ce disque flexible comportant une partie périphérique externe fixée rigidement au voile annulaire, une partie périphérique interne fixée rigidement au moyeu, et une partie intermédiaire à flexibilité radiale et axiale, reliant ses parties périphériques interne et externe. Le disque flexible permet la transmission du couple entre le voile annulaire et le moyeu et fonctionne en amortisseur de torsion tant que le jeu angulaire entre ces deux pièces n'est pas rattrapé, tout en autorisant une compensation des défauts d'alignement entre les arbres menant et mené de l'embrayage, grâce au jeu angulaire et au jeu radial entre le voile annulaire et le moyeu et grâce également à la flexibilité axiale et radiale du disque de transmission de couple. Le dispositif comprend également des moyens élastique de serrage axial de la périphérie interne du voile annulaire sur une butée ou un rebord périphérique du moyeu, ces moyens de serrage axial comprenant par exemple une rondelle à élasticité axiale qui est disposée entre deux rondelles d'appui dont l'une est guidée en translation sur la denture du moyeu et appliquée sur la partie périphérique interne du voile annulaire et dont l'autre est immobilisée axialement dans une gorge annulaire de la denture du moyeu. Avantageusement, une rondelle annulaire de centrage est interposée entre la butée ou le rebord périphérique du moyeu et la périphérie du voile annulaire. On assure ainsi un centrage précis du voile annulaire sur le moyeu après compensation des défauts d'alignement entre les arbres menant et mené de l'embrayage. Pour faciliter ce centrage, le voile annulaire comprend une surface tronconique appliquée sur une surface tronconique de forme conjuguée de la rondelle de centrage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie périphérique interne du disque flexible est fixée sur le rebord périphérique du moyeu par des moyens de fixation tels que des rivets ou analogues. La partie intermédiaire du disque flexible comprend des doigts radiaux séparés les uns des autres par des fentes radiales, chaque fente radiale étant raccordée à son extrémité radialement externe, à un orifice circulaire évitant des concentrations de contraintes dans cette partie du disque flexible. Les doigts radiaux du disque flexible sont avantageusement incurvés dans des plans passant par l'axe de rotation, ce qui leur assure de façon simple une flexibilité axiale et radiale importante. Dans ce cas, le voile annulaire peut comprendre une partie intermédiaire qui est incurvée et sensiblement parallèle aux doigts radiaux du disque flexible, ce qui augmente la compacité du dispositif. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, la périphérie interne du disque porte-garnitures et la périphérie externe du disque flexible sont fixées sur le voile annulaire par les mêmes moyens de fixation, tels que des rivets ou analogues. Dans une variante de réalisation, la partie périphérique externe du disque flexible forme le disque porte-garnitures. De façon générale, le disque de friction selon l'invention permet de compenser les défauts d'alignement entre les arbres menant et mené de l'embrayage, par exemple entre le vilebrequin d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile et l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, tout en absorbant au moins en partie les vibrations et acyclismes générés par le moteur au ralenti et aux faibles charges. L'invention concerne également un embrayage, en particulier pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un disque de friction du type décrit ci-dessus. L'invention concerne également un embrayage de ce type, dans lequel le plateau de réaction de l'embrayage est formé par le volant d'inertie secondaire d'un double volant amortisseur. 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 vue schématique partielle en coupe axiale d'un double volant amortisseur et d'un embrayage comprenant un disque de friction rigide ; - la figure 2 est une vue de face d'un disque de friction selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale de ce disque de friction ; - la figure 4 est une vue agrandie du détail encerclé IV de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue partielle en coupe selon la ligne V de la figure 4; - les figures 6 et 7 sont des demi-vues en coupe axiale du disque de friction selon l'invention et illustrent ses capacités de déformation axiale et radiale ; - la figure 8 est une vue de face du disque flexible de transmission de couple ; - la figure 9 est une vue en perspective de ce disque ; - la figure 10 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du disque flexible. En figure 1, on a représenté schématiquement un double volant amortisseur et un embrayage à friction rigide, le double volant amortisseur comprenant deux masses d'inertie coaxiales 10 et 12 reliées en rotation par un amortisseur de torsion comprenant des ressorts hélicoïdaux à disposition circonférentielle comme représenté ou à disposition radiale, la masse d'inertie secondaire 12 étant centrée et guidée en rotation par un roulement 16 sur un moyeu cylindrique 18 de la masse d'inertie primaire 10, fixée sur l'extrémité d'un vilebrequin ou arbre menant 20 au moyen de vis 22. La masse d'inertie secondaire 12 forme le plateau de réaction d'un embrayage 24 qui comprend un couvercle d'embrayage 26 fixé sur la masse d'inertie secondaire 12 et portant un diaphragme annulaire 28 qui sollicite un plateau de pression 30 axialement en direction de la masse d'inertie secondaire 12 pour le serrage des garnitures de friction 32 portée par un disque 34. Ce disque est fixé à sa périphérie interne par des rivets 36 sur un voile annulaire rigide 38 dont la périphérie interne comporte une denture en prise avec une denture externe correspondante d'un moyeu cannelé 40 solidaire en rotation d'un arbre de transmission 42 tel par exemple que l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. La structure et le fonctionnement de ce double volant amortisseur et de cet embrayage sont bien connus de l'homme du métier et ne font pas partie de la présente invention, de sorte qu'ils ne seront pas décrits ici plus en détail. Il suffit de noter que, lorsque la liaison entre le voile annulaire 38 de l'embrayage et le moyeu 40 est rigide, les défauts d'alignement entre le vilebrequin 20 du moteur et l'arbre 42 se traduisent par un défaut de centrage du disque porte-garnitures 34 entre le plateau de pression 30 de l'embrayage et le plateau de réaction formé par la masse d'inertie secondaire 12 du double volant amortisseur, ce défaut de centrage générant une usure plus rapide des garnitures de friction 32 et des bruits dans l'embrayage. La présente invention permet de compenser automatiquement des défauts d'alignement importants entre les arbres 20 et 42, de façon simple, compacte et économique et d'assurer un centrage correct du disque porte-garnitures 34 entre les plateaux de pression et de réaction de l'embrayage. Elle utilise à cet effet une friction, non plus rigide mais flexible permettant également un amortissement des torsions, qui va être décrite en référence aux figures 2 et suivantes. La friction flexible selon l'invention comprend (figure 3) un disque 34 porte-garnitures, semblable à celui de la technique antérieure, dont la périphérie est fixée par des rivets 36 sur la périphérie externe d'un voile annulaire rigide 44. La périphérie interne du voile comporte une denture 46 en prise avec une denture externe 48 d'un moyeu cylindrique 50 relié par des cannelures internes en rotation avec un arbre de transmission tel que l'arbre d'entrée 42 d'une boîte de vitesses. Comme représenté en figure 5, la denture interne 46 du voile annulaire 44 présente un jeu angulaire et un jeu radial avec la denture externe 48 du moyeu 50, ces jeux étant suffisants pour permettre une compensation des défauts éventuels d'alignement des arbres menant et mené de l'embrayage, c'est-à-dire du vilebrequin 20 du moteur à combustion interne et de l'arbre d'entrée 42 d'une boîte de vitesses. La friction comprend par ailleurs un disque flexible 52 de transmission de couple, dont la partie périphérique extérieure 54 est fixée sur la partie périphérique extérieure du voile annulaire 44, par exemple au moyen des rivets 36 de fixation du disque porte-garnitures 34, et dont la partie périphérique interne 56 est fixée sur une butée ou un rebord périphérique externe 58 du moyeu 50 par des moyens tels par exemple que des rivets 60 ou analogues. La partie intermédiaire du disque flexible 52, qui s'étend entre ses parties périphériques externe 54 et interne 56, comprend une série de fentes radiales 62 de même longueur, réparties de façon uniforme autour de l'axe de rotation, qui délimitent entre elles des doigts radiaux 64. A leurs extrémités radialement externes, les fentes 62 sont raccordées à des orifices circulaires 66 évitant les concentrations de contraintes autour de ces extrémités des fentes radiales 62. La partie intermédiaire du disque flexible 52 est incurvée dans des plans passant par l'axe de rotation avec une concavité tournée vers le voile annulaire 44 lorsque le disque flexible 52 se trouve entre ce voile annulaire 44 et le ou les volants d'inertie entraînés par l'arbre menant. Cette courbure de la partie intermédiaire du disque flexible 52 assure une flexibilité axiale et radiale relativement importante au disque comme on l'a représenté de façon schématique aux figures 6 et 7 où les lignes en traits pleins représentent la forme initiale à l'état libre du disque flexible 52 et les lignes en traits fantôme représentent la partie intermédiaire fléchie axialement ou radialement du disque 52. Une rondelle de centrage 68 est intercalée entre la partie périphérique interne 56 du disque flexible 52 et la partie périphérique interne du voile annulaire 44, cette rondelle comprenant une denture à sa périphérie interne, engagée sur la denture externe 48 du moyeu 50 pour solidariser en rotation la rondelle 68 et le moyeu. La partie périphérique externe de la rondelle 68 présente, du côté du voile annulaire 44, une face d'appui tronconique 70 sur laquelle s'applique une partie tronconique 72 de forme conjuguée du voile annulaire 44, qui est sollicité axialement vers la rondelle 68 par une rondelle 74 à élasticité axiale, disposée entre deux rondelles d'appui 76 portées par le moyeu 50. L'une de ces rondelles est appliquée sur la partie périphérique interne du voile annulaire 44 et comporte une denture interne en prise avec la denture externe 48 du moyeu 50. L'autre rondelle 76 est engagée à sa périphérie interne dans une rainure ou gorge annulaire de la denture externe 48 du moyeu 50 et est ainsi immobilisée en translation axiale sur le moyeu. La poussée axiale développée par la rondelle élastique 74 applique la partie tronconique 72 du voile 44 sur la surface tronconique 70 de la rondelle 68, elle-même en appui axial sur la partie périphérique interne 56 du disque flexible fixé sur le rebord périphérique 58 du moyeu. La partie intermédiaire du voile annulaire 44 est également incurvée et sensiblement parallèle à la partie intermédiaire du disque flexible 52. Elle est de plus ajourée comme indiqué en 78 pour réduire la masse et l'inertie. La friction ainsi réalisée est compacte et a un encombrement axial réduit. Elle est peu coûteuse à réaliser et à assembler et elle permet la compensation d'un défaut d'alignement relativement important entre les arbres menant et mené de l'embrayage. De plus, le disque flexible 52 a un rôle d'amortissement de torsion au ralenti et aux faibles charges, grâce à sa capacité de transmission du couple tant que le jeu angulaire entre les dentures du voile annulaire 44 et du moyeu 50 n'est pas rattrapé. Selon les applications, un pré-amortisseur de torsion sera ou non associé au disque de friction d'embrayage qui vient d'être décrit. Une variante de réalisation de l'invention est représentée en figure 10. Dans cette variante, le disque 34 portant les garnitures de friction est réalisé d'une pièce avec le disque flexible 52. Pour le reste, cette variante de l'invention présente les mêmes caractéristiques que le mode de réalisation représenté en figures 2 à 9 et décrit dans ce qui précède. REVENDICATIONS 1. Disque de friction d'embrayage, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un disque porte-garnitures (34) relié par un voile annulaire rigide (44) à un moyeu (50) solidaire en rotation d'un arbre de transmission (42), le voile annulaire (44) étant fixé au disque porte-garnitures (34) à sa périphérie externe et comportant à sa périphérie interne une denture (46) en prise avec une denture externe (48) du moyeu, un jeu radial et un jeu angulaire étant prévus entre ces dentures pour le rattrapage d'un désalignement des arbres menant et mené de l'embrayage, caractérisé en ce qu'il comprend un disque flexible (52) de transmission de couple entre le voile annulaire (44) et le moyeu (50), ce disque flexible comportant une partie périphérique externe (54) fixée rigidement au voile annulaire (44), une partie périphérique interne (56) fixée rigidement au moyeu (50) et une partie intermédiaire à flexibilité radiale et axiale reliant ses parties périphériques interne et externe (54, 56). 2. Disque de friction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques (74, 76) de serrage axial de la périphérie interne du voile annulaire (44) sur une butée ou un rebord périphérique du moyeu (50). 3. Disque de friction selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de serrage axial comprennent une rondelle (74) à élasticité axiale disposée entre deux rondelles d'appui (76) dont l'une est guidée en translation sur la denture du moyeu (50) et appliquée sur la partie périphérique interne du voile annulaire (44) et dont l'autre est immobilisée dans une gorge annulaire de la denture du moyeu (50). 4. Disque de friction selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une rondelle annulaire de centrage (68) est interposée axialement entre la butée ou le rebord périphérique (58) du moyeu et la périphérie interne du voile annulaire (44). 5. Disque de friction selon la revendication 4, caractérisé en ce que le voile annulaire comprend une surface tronconique (72) d'appui sur une surface tronconique (70) de forme conjuguée de la rondelle de centrage (68). 6. Disque de friction selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la partie périphérique interne du disque flexible (52) est fixé sur la butée ou le rebord périphérique (58) du moyeu par des moyens tels que des rivets (60) ou analogues. 7. Disque de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie intermédiaire du disque flexible (52) comprend des doigts radiaux (54) séparés les uns des autres par des fentes radiales (62). 8. Disque de friction selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque fente radiale (62) est raccordée à son extrémité radialement externe à un orifice circulaire (66). 9. Disque de friction selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les doigts radiaux (64) du disque flexible sont incurvés dans des plans passant par l'axe de rotation. 10. Disque de friction selon la revendication 9, caractérisé en ce que le voile annulaire (44) comprend une partie radialement intermédiaire incurvée et sensiblement parallèle aux doigts radiaux (64) du disque flexible (52). 11. Disque de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la périphérie interne du disque porte-garnitures (34) et la périphérie externe du disque flexible (52) sont fixées sur le voile annulaire (44) par les mêmes moyens de fixation (36). 12. Disque de friction selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le disque flexible (52) et le disque porte-garnitures (34) sont formés d'une seule pièce. 13. Embrayage, en particulier pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un disque de friction selon l'une des revendications précédentes. 14. Embrayage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le plateau de réaction de l'embrayage est formé par le volant d'inertie secondaire (12) d'un double volant amortisseur.