Brevet FR3009050A1 — publié le 20150130

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à une butée d'embrayage dite autocentrée au sens où elle autorise un défaut d'alignement entre les organes qu'elle relie, à savoir en général un diaphragme élastique d'un embrayage à friction d'une part, et un organe de débrayage tel qu'un piston ou une fourchette d'embrayage d'autre part. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] Une butée d'embrayage à roulement est communément formée d'un roulement, généralement à billes à contact oblique, disposé entre un manchon relié à un piston et une portée d'appui sur un élément d'embrayage tel qu'un diaphragme élastique. La portée est généralement plane et perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement et de poussée du piston. Pour conférer à cette portée deux degrés de liberté de pivotement autour d'un centre de rotation situé sur l'axe de rotation du roulement, il est connu d'interposer une rotule entre la bague tournante du roulement et la portée, rotule qui peut être constituée par contact entre des zones de contact en segment de sphère formée sur la bague tournante du roulement et sur la pièce formant la portée, comme décrit par exemple dans le document FR2776351. Pour éviter un contact métal-métal et les risques de corrosion de contact entre bague métallique de roulement et portée métallique dans la zone de contact sphérique, il a été proposé dans le document EP1243804 d'interposer une bague de glissement en matière plastique adaptée entre les zones de contact sphériques. [0003] Par ailleurs, pour réduire le frottement entre portée plane et diaphragme, il a été proposé dans le document FR2815388 d'apposer sur la portée plane un revêtement en polytétrafluoroéthylène. Mais la tenue mécanique d'un tel revêtement ne va pas sans poser de problème. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0004] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer un assemblage entre armature métallique et bague d'usure optimisé en terme de tenue mécanique, notamment à la fatigue, de simplicité de fabrication et de montage, et présente d'excellentes performances dans le temps. [0005] Pour ce faire est proposé une butée d'embrayage comportant : un roulement comportant une bague non tournante définissant un axe de rotation de la butée et présentant un chemin de roulement non tournant, une bague tournante présentant un chemin de roulement tournant et une face de contact en segment de calotte sphérique tournée à l'opposé du chemin de roulement tournant, et des corps roulants en contact roulant sur les chemins de roulement ; une bague d'ajustement comportant une armature métallique présentant une portée annulaire plane tournée à l'opposé du roulement et une face annulaire d'appui positionnée en face de la face de contact la bague tournante ; et un couvercle en matière plastique surmoulé sur l'armature métallique, recouvrant la portée annulaire plane de l'armature métallique, et présentant des plots d'ancrage insérés dans des trous d'ancrage traversant l'armature métallique ; et une bague de glissement solidaire de la bague d'ajustement et interposée directement entre la face d'appui et la face de contact de la bague tournante, la bague de glissement présentant une face de glissement conformée en segment de calotte sphérique, en contact surfacique glissant avec la face de contact de la bague tournante. [0006] La constitution de la bague d'ajustement avec une armature métallique dans les parties nécessitant une rigidité importante et un couvercle en matière plastique pour notamment offrir une surface d'usure pour le diaphragme de l'embrayage est particulièrement optimisée. Les plots d'ancrage constitués par la matière plastique du couvercle remplissant les trous d'ancrage confèrent à l'assemblage une excellente tenue mécanique dans le temps. [0007] Suivant un mode de réalisation, le couvercle comporte un ou plusieurs ergots élastiques se projetant radialement pour se positionner axialement en face d'une face annulaire plane de la bague tournante tournée axialement à l'opposé de la portée annulaire plane de l'armature métallique, la bague tournante étant située axialement toute entière entre l'armature métallique et le ou les ergots du couvercle. Le couvercle et l'armature métallique peuvent ainsi être pré-assemblés sur le roulement pour former un sous-ensemble cohérent qui peut être ainsi être monté dans son environnement final. [0008] Suivant un mode de réalisation, le couvercle présente une jupe cylindrique faisant saillie axialement depuis l'armature métallique et enveloppant radialement la bague tournante. Le couvercle rempli ainsi une fonction de capot de protection du roulement, notamment durant dans la phase où le sous-ensemble pré-assemblé du roulement du couvercle et de l'armature métallique fait l'objet de manutention jusqu'à son montage dans la chaîne cinématique de transmission du véhicule. Le couvercle étant une pièce en plastique, cette fonction est remplie avec un faible impact en terme de masse et de moment d'inertie. De préférence, la bague tournante est située tout entière à l'intérieur d'un volume délimité par le couvercle. [0009] De préférence, l'armature métallique est située tout entière dans un demi- espace délimité par un plan perpendiculaire à l'axe de rotation et traversant les corps roulants, au moins dans une position d'alignement de la butée. En d'autres termes, l'armature métallique est de préférence relativement courte, ce qui se traduit par un gain de matière et de masse. [0010] Suivant un mode de réalisation, le ou les orifices d'ancrage débouchent sur la face annulaire d'appui de l'armature métallique. Les plots de matière plastique du couvercle débouchent donc au niveau de la bague de glissement pour assurer la cohésion entre les pièces. [0011] Suivant un mode de réalisation particulièrement simple, la bague de glissement est constituée d'une pièce avec le couvercle. La bague de glissement peut être constituée du même matériau que le couvercle, auquel cas les deux bagues sont constituées au cours d'une même opération d'injection. [0012] La bague de glissement et le couvercle peuvent également être constituées de matériaux différents, de manière à conférer à la bague de glissement des qualités spécifique liées à sa fonction (faible coefficient de frottement, grande résistance à l'usure). Il peut s'agir notamment d'un PA46 CF30 TF5. [0013] Dans cette dernière hypothèse, la bague de glissement peut être positionnée dans le moule d'injection avec l'armature métallique, avant injection de la matière plastique constitutive du couvercle, de manière à être partiellement insérée dans le couvercle. [0014] Suivant un autre mode de réalisation, la bague de glissement constitue une pièce indépendante. On peut alors prévoir que la bague de glissement présente un épaulement venant en appui contre une portée annulaire plane de l'armature métallique, ceci pour faciliter le positionnement relatif des pièces. [0015] La bague de glissement repose sur la surface d'appui de l'armature métallique et peut y être fixée notamment par surmoulage, collage, soudage et/ou encliquetage ou tout autre moyen approprié. [0016] De préférence, l'armature métallique est réalisée en tôle emboutie. [0017] Les corps roulants sont de préférence des billes présentant des points de contact avec les chemins de roulement de la bague tournante et de la bague non tournante situés sur un même cône de contact, pour une bonne transmission des efforts axiaux. [0018] De préférence, le couvercle présente des échancrures de positionnement de l'armature métallique dans un moule d'injection de la matière plastique constitutive du couvercle. [0019] De préférence, le couvercle présente des pattes d'accroche venant pincer l'armature métallique au travers d'une ouverture centrale de l'armature métallique. [0020] Suivant un mode de réalisation préféré, la bague tournante est une bague extérieure et la bague non tournante une bague intérieure. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0021] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1, une vue partielle en coupe d'une butée d'embrayage selon un premier mode de réalisation de l'invention; - les figures 2 à 4, trois phases d'assemblage de la butée de la figure 1; - la figure 5, une vue partielle en coupe d'une butée selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. [0022] Pour plus de clarté, les éléments identiques sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION [0023] En référence aux figures 1 à 4, une butée d'embrayage 10 suivant un premier mode de réalisation de l'invention est essentiellement constituée d'un roulement de butée à billes contact oblique 12, disposé entre un manchon 14 mobile axialement en translation et une bague d'ajustement 16 permettant d'actionner un diaphragme d'embrayage (non représenté) tout en acceptant un certain débattement angulaire. De façon connue, le manchon 14 est entraîné en translation entre deux positions de fin de course par un piston (non représenté). [0024] Le roulement 12 comporte une bague non tournante 18, qui dans ce mode de réalisation est une bague intérieure, une bague tournante 20, ici extérieure, des billes 22 roulant sur des chemins de roulements 24, 26 formés sur les bagues, une cage 28 de retenue des billes et un joint d'étanchéité 30. La bague non tournante 18 du roulement est positionnée en appui contre une portée plane 32 du manchon 14, un ressort 34, par exemple de type rondelle Belleville, assurant une pression de contact maîtrisée, tout préservant une liberté de mouvement relatif dans le plan perpendiculaire à l'axe de translation du manchon. Ainsi, l'axe de rotation du roulement, défini par la bague non tournante, est toujours parallèle à l'axe symétrie du manchon, mais pas nécessairement confondu avec celui-ci. [0025] La bague d'ajustement 16 comporte une armature métallique 36 d'épaisseur sensiblement constante, réalisée de préférence par emboutissage d'une tôle, recouverte d'un couvercle 38 surmoulé en matière moulable limitant l'usure et facilitant le glissement, notamment en matière plastique synthétique ou composite. L'armature métallique 36, qui confère à la bague d'ajustement 16 sa rigidité, présente une partie annulaire plane 40 définissant une portée annulaire plane 42 tournée à l'opposé du roulement et une partie annulaire évasée 44 vers la bague tournante 20 du roulement. L'armature 36 présente, de préférence au niveau de sa partie évasée 44, des trous 46 répartis périphériquement (à raison par exemple d'un par huitième de tour autour de l'axe du roulement) et traversant la tôle de l'armature 36. Lors du surmoulage du couvercle 38 sur l'armature 36, la matière plastique synthétique ou composite constitutive du couvercle 38 remplit les trous 46 et y forme des plots d'ancrage 48 conférant à la bague d'ajustement sa cohésion mécanique. Le couvercle présente une partie annulaire plane 50 reposant sur la portée plane 42 de l'armature et présentant une surface extérieure plane 52 ayant fonction de surface de contact d'usure destinée à assurer le contact avec le diaphragme de l'embrayage. Cette partie plane 50 se prolonge par une partie évasée 54 recouvrant la partie évasée 44 de l'armature et par une partie sensiblement cylindrique 56 formant une jupe 58 entourant le roulement et des ergots élastiques 60 en saillie radiale vers l'intérieur, venant en regard d'une face annulaire plane d'extrémité de la bague tournante du roulement. La surface extérieure 62 du couvercle au niveau de la jupe et des ergots peut être cylindrique ou de préférence légèrement tronconique, ceci pour faciliter le démoulage. Le couvercle 38 est également pourvu de pattes 64 recourbées venant pincer l'armature en passant par une ouverture centrale de l'armature. Enfin, on note sur le pourtour de l'ouverture centrale au moins trois échancrures 66 qui, lors de l'opération de surmoulage dans un moule d'injection, assure un positionnement correct de l'armature dans le moule. [0026] La bague tournante 20 du roulement présente une face de contact 68 en segment de calotte sphérique tournée à l'opposé du chemin de roulement tournant 26 et de la bague non tournante 18, en regard de la partie évasée 44 de l'armature. Une bague de glissement 70 est interposée entre cette face de contact 68 de la bague tournante 20 et une face d'appui 72 de l'armature 36. Dans ce premier mode de réalisation, la bague de glissement 70 est constituée d'une seule pièce avec le couvercle 38, dans la même matière que ce dernier. La bague de glissement 70 présente une face de glissement 74 en segment de calotte sphérique de même rayon de courbure que la face de contact 68 et en contact avec cette dernière. Elle présente également une face d'appui 76 épousant la forme de la face d'appui 72 de l'armature. La face d'appui 72 de l'armature peut être conformée comme illustré sur la figure 1 en segment de calotte sphérique, auquel cas l'épaisseur de la bague de glissement 70 sera constante. Elle peut également être tronconique ou présenter reliefs, par exemple des cannelures ou des stries, pour assurer une meilleure cohésion avec la bague de glissement. Dans ce mode de réalisation, les plots d'ancrage 48 assurent, par continuité de matière, une cohésion entre la partie évasée 54 du couvercle et la bague de glissement 70. La bague de glissement 70 présente également un épaulement extérieur 78 qui vient en appui sur une face plane 80 d'extrémité de l'armature, et reliant la bague de glissement 70 au couvercle 38, et un épaulement intérieur 82 venant en appui contre la partie plane 40 de l'armature 36. [0027] On notera que sur les figures 1 et 4, il est possible de tracer un plan géométrique perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement, coupant les billes 22 et délimitant un demi-espace contenant l'armature 36 de la bague d'ajustement 16 et un demi-espace comportant au moins une partie de la jupe 58 du couvercle. En effet, il n'est pas utile de prolonger l'armature 36 au-delà de la partie évasée 44 assurant l'appui de la bague de glissement 70, la rigidité de la jupe en plastique 58 étant suffisante pour assurer la protection recherchée et la retenue du roulement 12 par les ergots élastiques. En l'occurrence, le plan passant par les centres des billes 22 constitue dans le mode de réalisation des figures 1 à 4 un tel plan. [0028] Sur les figures 2 à 4, on a illustré trois phases d'assemblage de la butée d'embrayage. Dans une première phase illustrée sur la figure 2, on a effectué d'une part le surmoulage du couvercle 38 et de la bague de glissement 70 sur l'armature 36, et d'autre part le montage du roulement 12 et du manchon 14. Dans une deuxième phase, ces deux sous-ensembles sont progressivement emmanchés l'un dans l'autre, les ergots élastiques 60 du couvercle s'effaçant au passage de la bague extérieure tournante 20 du roulement, jusqu'à ce que le contact entre le roulement 12 et la bague de glissement 70 soit effectif. L'ensemble 10 ainsi constitué garde une cohérence grâce aux ergots élastiques et peut être transporté jusqu'au lieu d'assemblage dans la chaîne cinématique de transmission du véhicule. Le couvercle 16, et en particulier la jupe 58, fournissent une protection lors du stockage et du transport. [0029] Le mode de réalisation illustré sur la figure 5 diffère du précédent essentiellement par le fait que la bague de glissement 70 est constituée par une pièce indépendante du couvercle, dans un matériau plastique ou composite choisi pour ses qualités propres. Comme précédemment, la bague de glissement 70 présente une face de glissement 74 en segment de calotte sphérique de même rayon de courbure que la face de contact 68 et en contact avec cette dernière. Elle présente également une face d'appui 76 épousant la forme de la face d'appui 72 de l'armature. La bague de glissement présente également, dans ce mode de réalisation, un épaulement extérieur 78 qui vient en appui sur une face plane 80 d'extrémité de l'armature, contribuant au positionnement relatif des deux pièces. [0030] En fonctionnement, les butées 10 du premier et du deuxième mode de réalisation autorisent un débattement radial de la bague non tournante 18 dans le plan défini par la portée 32, et un débattement angulaire de la bague d'ajustement autour d'un centre de courbure défini par la courbure commune des surfaces en segment de calotte sphérique des faces de glissement 74 et de contact 68, ce centre de courbure étant situé sur l'axe de rotation du roulement. Le roulement 12 étant à contact oblique, on peut définir un cône de contact passant par les points de contact entre les billes 20 et les chemins de roulement 24, 26. Le sommet de ce cône de contact est de préférence confondu avec le centre de courbure des faces 68, 74, ou situé à proximité de celui-ci. La bague d'ajustement 16 dispose ainsi de deux degrés de liberté de rotation autour du centre de courbure, auxquels s'ajoute deux degrés de liberté de translation du centre de courbure dans un plan parallèle à la portée 32. [0031] Naturellement, de nombreuses variantes sont possibles. Les trous d'ancrage 46 peuvent être disposés sur la partie plane 40 de l'armature, ou répartis dans la partie plane 40 et la partie évasée 44. La bague de glissement 70, même si elle est constituée d'une matière distincte de celle du couvercle 38, peut être solidarisée à ce dernier en étant introduite dans le moule d'injection lors d'opération de surmoulage du couvercle 38. On peut également prévoir un montage de la bague de glissement 70 après avoir chauffé l'extrémité des plots d'ancrage 48 de manière à réaliser une soudure entre plots d'ancrage 48 et bague de glissement 70. Les principes de fixation du couvercle 38 sur l'armature 36 décrits ici sont également applicables si le roulement 12 est composé d'une bague intérieure tournante et d'une bague extérieure non tournante. REVENDICATIONS1. Butée d'embrayage (10) comportant : un roulement (12) comportant une bague non tournante (18) définissant un axe de rotation de la butée et présentant un chemin de roulement non tournant (24), une bague tournante (20) présentant un chemin de roulement tournant (26) et une face de contact (68) conformée en segment de calotte sphérique tournée à l'opposé du chemin de roulement tournant (26), et des corps roulants (22) en contact roulant sur les chemins de roulement (24, 26) ; une bague d'ajustement (16) comportant i. une armature métallique (36) présentant une portée annulaire plane (42) tournée à l'opposé du roulement (12) et une face annulaire d'appui (72) positionnée en face de la face de contact (68) de la bague tournante ; et ii. un couvercle (38) en matière plastique surmoulé sur l'armature métallique (36), recouvrant la portée annulaire plane (42) de l'armature métallique (36) ; et une bague de glissement (70) solidaire de la bague d'ajustement (16) et interposée directement entre la face d'appui (72) et la face de contact (68) de la bague tournante, la bague de glissement (70) présentant une face de glissement (74) conformée en segment de calotte sphérique, en contact surfacique glissant avec la face de contact (68) de la bague tournante ; caractérisée en ce que le couvercle (38) présente des plots d'ancrage (48) insérés dans des trous d'ancrage (46) traversant l'armature métallique (36). 2. Butée d'embrayage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le couvercle (16) comporte un ou plusieurs ergots élastiques (60) se projetant radialement pour se positionner axialement en face d'une face annulaire plane de la bague tournante (20) tournée axialement à l'opposé de la portée annulaire plane (42) de l'armature métallique, la bague tournante (20) étant située3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. axialement toute entière entre l'armature métallique (36) et le ou les ergots (60) du couvercle. Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le couvercle (16) présente une jupe cylindrique (58) faisant saillie axialement depuis l'armature métallique (36) et enveloppant radialement la bague tournante (20). Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague tournante (20) est située tout entière à l'intérieur d'un volume délimité par le couvercle (38). Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans une position d'alignement de la butée (10), l'armature métallique (36) est située tout entière dans un demi-espace délimité par un plan perpendiculaire à l'axe de rotation et traversant les corps roulants (22). Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou les orifices d'ancrage (48) débouchent sur la face annulaire d'appui (72) de l'armature métallique (36). Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague de glissement (70) est constituée d'une pièce avec le couvercle (38). Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague de glissement (70) est constituée d'une matière distincte de la matière plastique du couvercle (38). Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la bague de glissement (70) présente un épaulement (78)venant en appui contre une portée annulaire plane (80) de l'armature métallique. 10. Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague de glissement (70) est fixée à l'armature métallique (36) notamment par surmoulage, collage, soudage et/ou encliquetage. 11. Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'armature métallique (36) est une tôle emboutie. 12. Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les corps roulants (22) sont des billes présentant des points de contact avec les chemins de roulement (26, 24) de la bague tournante et de la bague non tournante situés sur un même cône de contact. 13. Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le couvercle (38) présente des échancrures de positionnement (66) de l'armature métallique (36) dans un moule d'injection de la matière plastique constitutive du couvercle (38). 14. Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le couvercle (38) présente des pattes (64) venant pincer l'armature métallique (36) au travers d'une ouverture centrale de l'armature métallique (36). 15. Butée d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague tournante est une bague extérieure et la bague non tournante une bague intérieure.30