Brevet FR2932237A1 — publié le 20091211

La présente invention concerne de manière générale les cônes de friction. L'invention concerne plus particulièrement un cône de friction pour embrayage dit à cônes, ledit cône comportant une surface de friction comportant des portions de cône lui conférant une forme générale conique de révolution, cette surface de friction du cône, dit mâle, ou respectivement femelle, étant apte à coopérer avec la surface de friction, également de forme générale conique de révolution, d'un autre cône de friction, dit femelle, ou respectivement mâle, par io rapprochement desdits cônes entre eux pour le passage d'une position débrayée à une position embrayée. L'invention concerne également un embrayage à cônes comportant un tel cône de friction. Pour des embrayages à cônes tels que décrits ci-dessus, la demanderesse a 15 observé qu'à certains moments de leur fonctionnement, les surfaces de frictions des cônes mâle et femelle restent "collés" entre elles. Un tel phénomène nuit au débrayage, ce qui rend le fonctionnement de l'embrayage à cônes peu fiable. 20 La présente invention a pour but d'améliorer la fiabilité de fonctionnement des embrayages à cônes. A cet effet, l'invention concerne un cône de friction pour embrayage dit à cônes, ledit cône comportant une surface de friction comportant des portions 25 de cône lui conférant une forme générale conique de révolution, cette surface de friction du cône, dit mâle, ou respectivement femelle, étant apte à coopérer avec la surface de friction, également de forme générale conique de révolution, d'un autre cône de friction, dit femelle, ou respectivement mâle, par rapprochement desdits cônes entre eux pour le passage d'une position 30 débrayée à une position embrayée, caractérisé en ce que ledit cône de friction présente sur sa surface de friction au moins trois portions, dites de dégagement, s'étendant en retrait de la surface imaginaire conique de révolution passant par lesdites portions de cône, chaque portion de dégagement s'étendant sur un secteur angulaire du cône supérieur à 20°, les portions de dégagement étant réparties circonférentiellement. On constate avec une telle conception du cône de friction selon l'invention, que le phénomène de collage observé entre deux cônes mâle et femelle d'un embrayage à cônes de l'état de la technique est très limité, voire inexistant, lorsqu'au moins un des cônes mâle ou femelle est un cône selon l'invention. io De préférence, les portions de dégagement sont espacées les unes des autres sensiblement d'un même secteur angulaire. Avantageusement, les portions de dégagement s'étendent également sur un secteur angulaire de même valeur d'angle d'une portion de dégagement à une autre. Le fait de concevoir un cône avec des portions de dégagement de même secteur angulaire et réparties ls régulièrement selon la circonférence du cône permet de conserver une répartition homogène de la masse du cône autour de son axe. Le cône reste ainsi équilibré pour pouvoir être correctement entraîné en rotation autour de son axe. 20 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la somme des secteurs angulaires correspondant aux portions de dégagement est sensiblement égale à la somme des secteurs angulaires correspondant aux portions de cône de dégagement. 25 Une telle conception du cône permet de réduire de manière très importante le phénomène de collage entre les cônes mâle et femelle, tout en offrant des portions de cône de dimension et de nombre suffisants pour transmettre un couple important d'un cône à un autre. 30 Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, chaque portion de dégagement s'étend entre deux génératrices de la surface imaginaire conique de révolution passant par les portions cle cône de la surface de friction du cône. 5 3 Le fait que les portions de dégagement s'étendent entre deux génératrices permet de s'assurer que les portions qui séparent les portions de dégagement sont des portions de cône dont la surface de friction est apte à coopérer avec la surface de friction de l'autre cône. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit cône est un cône mâle dont la surface de friction est apte à coopérer avec la surface de friction d'un cône femelle. io Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ladite portion de dégagement est un méplat correspondant, de préférence, à une section du cône mâle de friction selon un plan passant par deux génératrices de la surface imaginaire conique de révolution passant par les portions de cône de la surface de friction du cône. 15 La conception des portions de dégagement sous forme de méplat est aisée à réaliser, ce qui facilite la fabrication du cône. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, chaque portion de 20 dégagement s'étend sur un secteur angulaire du cône choisi dans la plage [20 ° - 1000], de préférence dans la plage [50 ° - 70°]. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, chaque portion de cône de la surface de friction séparant deux portions de dégagement est rainurée 25 selon une direction correspondant sensiblement à une génératrice de ladite portion de cône. Le rainurage des portions de cône facilite la circulation d'huile entre les cônes. 30 L'invention concerne également un embrayage à friction dit à cônes, comprenant au moins deux cônes montés rotatifs autour de leur axe, l'un dit mâle, l'autre femelle, chaque cône comportant une surface de friction présentant des portions de cône lui conférant une forme générale conique de révolution, la surface de friction de l'un des cônes étant apte à coopérer avec la surface de friction de l'autre cône par rapprochement desdits cônes entre eux pour le passage d'une position débrayée à une position embrayée. Au moins l'un desdits cônes est un cône tel que décrit ci-dessus. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du cône selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de face du cône de la figure 1; io - la figure 3 est une vue en perspective du cône de la figure 1 selon un autre angle de vue ; - la figure 4 est une vue d'un embrayage équipé de deux cônes selon l'invention ; - la figure 5 est une vue éclatée de l'embrayage de la figure 4 ; 15 - la figure 6 représente une vue schématique d'ensemble d'un engin roulant, en l'occurrence une tondeuse à gazon, équipé d'un embrayage à cônes selon l'invention. Les cônes à friction selon l'invention et l'embrayage à cônes correspondant 20 sont plus particulièrement destinés à s'appliquer à des engins roulants automoteurs, notamment à conducteur marchant. Ces engins sont généralement appelés engins autotractés. Le conducteur agit dans ce cas sur un organe de conduite de l'engin, tel qu'un guidon. 25 La figure 6 représente l'application de l'embrayage à cônes selon l'invention à une tondeuse à gazon. Cette tondeuse à gazon comporte un châssis roulant, les roues arrière de ce châssis étant représentées en 30 à la figure 1. Un moteur 31 équipe l'engin. L'arbre 32 de sortie moteur porte d'une part une lame 33 de coupe, d'autre part une poulie menante reliée par l'intermédiaire d'une 30 courroie 34 à une poulie 35 menée. Cette poulie 35 menée est elle-même montée sur un arbre d'entrée moteur destiné à venir se loger au moins partiellement dans un boîtier 37 logeant l'embrayage 9 à cônes. Cet embrayage 9 à cônes comprend une roue dentée 8 tangente entraînée par une vis sans fin (non représentée). Celte roue dentée 8 est montée coaxiale à un arbre 6 mené, tel qu'un arbre de sortie d'entraînement des roues 30 d'avancement de l'engin roulant automoteur. Cette roue dentée 8 est solidarisable à l'arbre 6 mené par l'intermédiaire de deux cônes 1, 11 de friction mâles disposés coaxiaux à l'alésage axial de la roue dentée 8. Pour leur montage sur l'arbre 6, les cônes 1, 11 de friction mâles comportent un alésage 5. La roue dentée 8 peut être réalisée en matière de synthèse, notamment par moulage par injection. L'alésage de cette roue dentée 8 présente une cloison 16 annulaire qui délimite de chaque côté un logement épaulé pour la réception d'une bague 10, 13 métallique, de préférence en acier, solidarisée en rotation à la roue 8 dentée mais montée libre axialement dans au moins une direction à is l'intérieur de cette roue 8 dentée. Chaque bague 10, 13 comporte intérieurement une surface de friction 10A, 13A conique, encore appelée portée conique, apte à coopérer avec la surface de friction 2 du cône 1, 11 de friction mâle correspondant pour le passage d'une position débrayée à une position embrayée. Du fait de leur portée 10A, 13A conique intérieure les bagues 10, 13 20 sont appelées cônes femelles. Chaque cône mâle 1, 11 est apte à coopérer avec le cône femelle 10, 13 correspondant par rapprochement desdits cônes 1, 10 et 11, 13 entre eux. Comme illustré aux figures 1 à 3, chaque cône 1, 11 mâle comporte une 25 surface de friction 2 présentant des portions 4 de cône lui conférant une forme générale conique de révolution. Comrne détaillé ci-après, la coopération des cônes 1, 11 de friction mâles avec les cônes 10, 13 femelles associés à la roue 8 dentée est réalisée à l'aide d'un organe de commande 12. 30 De manière caractéristique à l'invention, au moins l'un desdits cônes 1, 11 mâles présente sur sa surface de friction 2 au moins trois portions 3, dite de dégagement, s'étendant en retrait de la surface imaginaire 2' conique de révolution passant par lesdites portions 4 de cône (figure 2), chaque portion de dégagement 3 s'étendant sur un secteur angulaire S du cône 1, 11 supérieur à 20°. Les portions 3 de dégagement sont réparties circonférentiellement. Grâce à une telle conception de chaque cône 1, 11, le phénomène de collage 5 entre les cônes mâle et femelle n'est plus observé lors du débrayage, ce qui rend plus fiable le fonctionnement dudit embrayage. Avantageusement, les cônes de friction mâles sont réalisés par moulage, de préférence en acier fritté. i0 Comme illustré aux figures 1 à 3, les portions 3 de dégagement sont espacées les unes des autres sensiblement d'un même secteur angulaire. En outre, les portions 3 de dégagement s'étendent sur un secteur angulaire de même valeur d'angle d'une portion 3 de dégagement à une autre. Les portions de la face de 15 friction 2 autres que les portions 3 de dégagement sont formées par des portions 4 de cône de révolution. On obtient ainsi des portions 4 de cône sensiblement de même secteur angulaire et réparties régulièrement selon la circonférence du cône. Une telle conception des cônes 1, 11 permet d'obtenir une bonne répartition des efforts entre le cône menant, ici chaque cône femelle 20 10, 13, et le cône mené, ici chaque cône mâle 1, 11. De préférence, la somme des secteurs angulaires correspondant aux portions 3 de dégagement est sensiblement égale à la somme des secteurs angulaires correspondant aux portions 4 de cône. 25 Chaque portion 3 de dégagement s'étend entre deux génératrices distinctes de la surface imaginaire 2' conique de révolution passant par les portions 4 de cône de la surface de friction 2 du cône 1. Dans l'exemple représenté à la figure 5, chaque cône femelle 10, 13 est rendu 30 solidaire en rotation de la roue 8 dentée par l'intermédiaire de crans 17 venus de moulage ménagés dans le logement de l'alésage de la roue dentée 8. A cet effet, les parties de la cloison 16 annulaire destinées à venir en regard de la face d'introduction d'un cône femelle 10, 13 sont crénelées. Ces crans 17 coopèrent avec des crans 14 correspondants disposés sur la face d'introduction du cône femelle 10, 13 dans la roue 8 dentée. Cette face d'introduction constitue de manière analogue une face crénelée. II en résulte un montage simplifié de l'ensemble. En effet, chaque cône femelle 10, 13 est, pour son montage, simplement logé à emboîtement par coopération de formes géométriques complémentaires dans le logement de l'alésage de la roue dentée 8. Comme l'illustre les figures 4 et 5, la roue dentée 8 est ainsi équipée de deux io cônes femelles 10, 13 disposés de part et d'autre de la cloison 16 annulaire de la roue dentée 8. Dans cette position, chaque cône femelle 10, 13 fait saillie au moins partiellement à l'extérieur de l'alésage de la roue dentée 8. Comme rappelé ci-dessus, la portée conique 10A, 13A, ou surface de friction, de chaque cône femelle 10, 13 est destinée à coopérer avec la surface de friction 15 2 (ou portée conique) du cône 1, 11 de friction correspondant. Les cônes 1, 11 de friction mâles sont rendus solidaires en rotation de l'arbre mené 6 par l'intermédiaire de goupilles 15. Le dispositif de commande du mécanisme d'embrayage à cônes est formé d'un 20 organe 12 déplaçable angulairement autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'arbre mené 6 pour assurer le serrage ou le desserrage des cônes 1, 11 de friction mâle et des cônes 10, 13 de friction femelle correspondants. Cet organe 12 de commande est formé d'au moins un écarteur, appelé fourchette, dont le déplacement angulaire est commandé au 25 moyen d'un levier d'embrayage (non représenté) rappelé en position débrayée par un ressort. Pour parfaire la construction, il est prévu, de part et d'autre de l'écarteur, des organes 7 de roulement. Il est encore prévu, entre le cône 11 de friction mâle 30 mobile axialement et l'un des organes 7 de roulement, une rondelle 19 entretoise. Le fonctionnement d'un tel mécanisme d'embrayage est tel que suit : lors d'un déplacement angulaire de l'organe 12 de commande dans le sens d'une poussée en direction des cônes 1, 11 de friction mâles, les cônes 1, 11 sont déplacés à l'intérieur des cônes 10, 13 femelles de telle sorte que la surface de friction 2 formée par les portions 4 de cône d'un cône mâle 1, 11 vienne en contact avec la surface de friction 10A., 13A correspondante d'un cône 10, 13 femelle. Le mouvement de rotation permanent de la roue dentée 8 entraînée par la vis sans fin (non représentée) est alors transmis par l'intermédiaire de la liaison cônes femelles - cônes mâles à l'arbre mené 6 qui provoque un entraînement des roues d'avancement ,de l'engin roulant automoteur. i0 Dans l'exemple illustré aux figures, le cône selon l'invention est un cône mâle 1. La surface imaginaire 2' conique de révolution passant par lesdites portions 4 de cône correspond alors à la surface imaginaire conique de révolution dans laquelle est inscrite la surface de friction 2 dudit cône 1. En variante, le cône 15 selon l'invention peut être un cône fernelle. Autrement dit, on peut prévoir de pratiquer des portions de dégagement: au niveau de la surface de friction du cône femelle. II est également possible de prévoir que chaque cône, mâle et femelle, soit un cône selon l'invention, c'est-à-dire présentant des portions de dégagement. 20 Comme illustré aux figures 1 à 3, chaque portion 3 de dégagement des cônes mâles 1, 11 est un méplat 3 correspondant, de préférence, à une section du cône mâle de friction selon un plan passant par deux génératrices de la surface imaginaire 2' conique de révolution passant par les portions 4 de cône de la 25 surface de friction dudit cône mâle. Le méplat s'étend depuis le sommet du cône jusqu'à la base du cône. Autrement dit, le méplat est réalisé sur toute la hauteur du cône, ladite hauteur étant prise selon l'axe du cône. Chaque portion 3 de dégagement s'étend sur un secteur angulaire du cône choisi dans la plage [20 ° - 100°], de préférence dans la plage [50 ° - 70°]. Avantageusement, chaque portion 3 de dégagement s'étend sur un secteur 30 5 angulaire de 57°. De très bons résultats ont été obtenus, aussi bien en terme d'absence de phénomène de collage des cônes qu'en terme de valeur de couple transmis d'un cône à l'autre, en choisissant de telles valeurs d'angle de secteur angulaire pour chaque portion de dégagement. Avantageusement, chaque portion 4 de cône de la surface de friction 2 séparant deux portions 3 de dégagement est rainurée, de préférence selon une direction correspondant sensiblement à une génératrice de ladite portion de cône. lo Il doit être noté que dans tout ce qui précède, le terme "cône" s'applique indifféremment à un cône droit ou tronqué. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits 15 et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. REVENDICATIONS1. Cône (1, 11) de friction pour embrayage dit à cônes, ledit cône (1, 11) comportant une surface de friction (2) comportant des portions (4) de cône lui conférant une forme générale conique de révolution, cette surface de friction (2) du cône (1, 11), dit mâle, ou respectivement femelle, étant apte à coopérer avec la surface de friction (10A, 13A), également de forme générale conique de révolution, d'un autre cône (10, 13) de friction, dit femelle, ou respectivement mâle, par rapprochement desdits cônes (1, 10 et 11, 13) entre eux pour le passage d'une position débrayée à une position embrayée, caractérisé en ce que ledit cône (1, 11) de friction présente sur sa surface de friction (2) au moins trois portions (3), dites de dégagement, s'étendant en retrait de la surface imaginaire (2') conique de révolution passant par lesdites portions (4) de cône, chaque portion de dégagement (3) s'étendant sur un secteur (S) angulaire du cône (1, 11) supérieur à 20°, les portions (3) de dégagement étant réparties circonférenitiellement. 2. Cône (1, 11) de friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 20 portions (3) de dégagement sont espacées les unes des autres d'un secteur angulaire sensiblement de même valeur d'angle d'un secteur à un autre. 3. Cône (1, 11) de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les portions (3) de dégagement s'étendent sur un secteur 25 angulaire de même valeur d'angle d'une portion (3) de dégagement à une autre. 4. Cône (1, 11) de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la somme des secteurs angulaires correspondant aux 30 portions (3) de dégagement est sensiblement égale à la somme des secteurs angulaires correspondant aux portions (4) de cône. io 5. Cône (1, 11) de friction selon l'une des revendications précédentes,20Il caractérisé en ce que chaque portion (3) de dégagement s'étend entre deux génératrices de la surface imaginaire (2') conique de révolution passant par les portions (4) de cône de la surface de friction (2) du cône (1). 6. Cône (1, 11) de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est formé par un cône mâle dont la surface de friction (2) est apte à coopérer avec la surface de friction (10A, 13A) d'un cône (10, 13) femelle. io 7. Cône (1, 11) de friction selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite portion (3) de dégagement est un méplat correspondant, de préférence, à une section du cône (1, 11) mâle de friction selon un plan passant par deux génératrices de la surface imaginaire (2') conique de révolution passant par les portions (4) de cône de la surface de friction du cône (1). 15 8. Cône (1, 11) de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque portion (3) de dégagement s'étend sur un secteur angulaire du cône choisi dans la plage [20 ° - 100°], de préférence dans la plage [50 ° - 70°]. 9. Cône (1, 11) de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque portion (4) de cône de la surface de friction séparant deux portions (3) de dégagement est rainurée selon une direction correspondant sensiblement à une génératrice de ladite portion de cône. 25 10. Embrayage (9) à friction dit à cônes (1, 11, 10, 13), comprenant au moins deux cônes montés rotatifs autour de leur axe, l'un (1, 11) dit mâle, l'autre (10, 13) femelle, chaque cône comportant une surface de friction (2, 10A, 13A) présentant des portions (4) de cône lui conférant une forme générale conique 30 de révolution, la surface de friction (2) de l'un (1, 11) des cônes étant apte à coopérer avec la surface de friction (10A, 13A) de l'autre (10, 13) cône par rapprochement desdits cônes (1, 10 et 11, 13) entre eux pour le passage d'une position débrayée à une position embrayée,caractérisé en ce qu'au moins l'un (1, 11) desdits cônes est un cône conforme à l'une des revendications précédentes.