Brevet FR3014980A1 — publié le 20150619

EMBRAYAGE A FRICTION POUR BOÎTE DE VITESSES DE VEHICULE AUTOMOBILE. [0001] L'invention concerne un embrayage à friction pour une boîte de vitesses manuelle, pilotée ou automatique de véhicule automobile. Elle concerne également un véhicule automobile, qui comporte un tel embrayage à friction. [0002] De façon classique, dans un embrayage à friction de véhicule automobile, plusieurs pièces tournantes interviennent pour assurer le transfert du couple moteur jusqu'à la transmission, en particulier un plateau de pression et un disque d'entraînement appelé disque ou friction d'embrayage, sur lequel est fixée, par collage ou rivetage par exemple, une garniture de friction. Plus précisément, le couple moteur transite dans le volant moteur de l'embrayage, puis passe dans la friction d'embrayage par l'intermédiaire du pincement de la garniture de friction située entre le plateau de pression et le volant moteur. Le couple passe ensuite dans l'arbre primaire de la boîte de vitesses par l'intermédiaire du moyeu de friction. [0003] De façon classique également, le couple moteur transmissible dépend du coefficient de frottement de la garniture de friction sur le volant moteur et de l'effort de pincement appliqué sur cette garniture de friction. [0004] Actuellement, les garnitures d'embrayage à friction sont réalisées en un matériau composite unique, choisi parmi une multitude de matériaux de garnitures ayant des propriétés spécifiques de frottement, d'usure et de résistance à la chaleur. [0005] Les garnitures d'embrayage des véhicules automobiles de tourisme, qui sont de type « Ferodo® » le plus souvent, présentent un taux d'usure relativement élevé ainsi qu'une importante sensibilité à la pollution. L'usure extrême de la garniture (jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de matière de friction) provoque un glissement et rend le véhicule inutilisable. [0006] On notera que le recours à des garnitures dites « garnitures de compétition », de type céramique et métal fritté, à taux d'usure beaucoup plus faible, ne peuvent être envisagées, parce qu'elles présentent un confort d'utilisation ou « confort client » nettement moindre que les garnitures standard évoquées précédemment (broutements, faible progressivité, etc.). [0007] On a déjà cherché à mieux gérer l'usure des garnitures d'embrayage à friction, en augmentant le volume d'usure, par exemple, ou bien d'autres façons. [0008] Ainsi, on connaît, selon le document FR 2615920, un système d'embrayage à friction, qui comprend un moyeu, un support des garnitures de friction en forme de disque fixé sur le moyeu, des garnitures de friction des deux côtés du support des garnitures et des éléments d'assemblage constitués au moins partiellement de matière plastique, qui « ancrent » les garnitures de friction dans des orifices du support des garnitures. Chaque élément d'assemblage présente une tige traversant l'orifice. La tige porte, du côté du support des garnitures opposé à la garniture de friction, des organes d'ancrage qui s'engagent derrière le bord de l'orifice. Chaque élément d'assemblage porte, en vue de sa fixation sur la garniture de friction, une tête en matière plastique qui s'élargit de manière conique en s'éloignant du support des garnitures. Cette tête est fixée dans une ouverture conique complémentaire de la garniture de friction et s'engage, au moins partiellement, dans le volume d'usure de garniture de friction. [0009] On connaît également, selon le document WO 2007118442 (A1) un dispositif de disque d'embrayage qui comprend des moitiés de garnitures de friction espacées les unes des autres en direction axiale, qui peuvent être coincées entre deux éléments d'embrayage, et un dispositif de réglage, qui agit entre les moitiés de garnitures de friction de façon à compenser une usure des moitiés des garnitures de friction due au fonctionnement. Cette usure de fonctionnement est détectée par un dispositif de détection, qui comprend des éléments de friction dotés de surfaces de friction, contre lesquelles les éléments d'embrayage appuient lorsque ces derniers arrivent en position de contact au niveau des surfaces de friction des moitiés des garnitures de friction. Ces éléments de friction sont maintenus à une distance définie les uns par rapport aux autres en direction axiale grâce à un dispositif dit « de préservation d'espacement ». [0010] Le but de la présente invention est de fournir un embrayage à friction pour une boîte de vitesses de véhicule automobile, qui permette de réduire fortement le taux des pannes des véhicules relatives à la transmission du couple d'embrayage. [0011] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel embrayage à friction, 30 qui garantisse une disponibilité maximale de l'embrayage, notamment mais non exclusivement pour les véhicules automobiles de tourisme de haut de gamme. [0012] C'est également un but de la présente invention de fournir un tel embrayage à friction, qui permette de réduire substantiellement les coûts d'intervention en dépannage, notamment par la suppression de la nécessité de recourir à un engin de dépannage, le véhicule restant apte à rouler sur une distance suffisante pour que le changement ou la réparation de l'embrayage défectueux puisse être effectué directement au garage le plus proche. [0013] Enfin, c'est aussi un but de la présente invention de fournir un tel embrayage à friction, qui soit de conception et de fabrication simples, qui soit robuste, fiable et économique. [0014] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un embrayage à friction pour une boîte de vitesses de véhicule automobile, du type comprenant un volant moteur, qui est solidaire de l'arbre moteur, un support métallique en forme de disque, qui porte un ensemble de garniture de friction, et un plateau de pression qui assure l'adhérence du disque sur le volant moteur, ledit ensemble de garniture de friction comportant, d'une part, une première garniture dite « garniture principale », de type garniture standard, et d'autre part, une seconde garniture, dite « garniture de secours » du type « garniture de compétition » évoqué précédemment. L'épaisseur axiale de la garniture de secours est inférieure à l'épaisseur axiale de la garniture principale de telle sorte que la garniture de secours prend le relais de la garniture principale en cas de problème d'usure de cette dernière. [0015] De préférence, selon le principe de la présente invention également, le coefficient de frottement de la garniture de secours est plus élevé que le coefficient de frottement de la garniture principale, de sorte que la garniture de secours puisse permettre de transmettre le couple d'embrayage lorsque l'effort provoqué par le mécanisme d'embrayage (tare) ne sera plus suffisant pour la garniture principale. Ce qui est le cas, par exemple, après une utilisation excessive de l'embrayage en « décollant » le véhicule dans de fortes pentes ou lorsque ce dernier est chargé. [0016] De préférence, la garniture de secours se présente sous la forme de pastilles, cylindriques ou annulaires par exemple, qui sont insérées dans des évidements de la garniture principale adaptés à la forme desdites pastilles. [0017] De préférence également, l'ensemble de garniture de friction est fixé sur le support métallique en forme de disque au moyen d'une pluralité de rivets. [0018] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque pastille constitutive de la garniture de secours est partiellement prise en « sandwich » entre une tête de rivet et la garniture principale. [0019] Selon une variante de réalisation de l'invention, les pastilles constitutives de la garniture de secours sont directement insérées dans la garniture principale lors de la mise en forme de cette dernière. [0020] Selon une autre variante de réalisation de l'invention, les rivets eux-mêmes constituent la garniture de secours, et dans cette variante les têtes des rivets font l'objet d'un procédé thermique avec une poudre à base de particules métalliques de façon à obtenir un matériau et un état de surface desdites têtes des rivets appropriés pour la transmission du couple d'embrayage entre le volant moteur et l'arbre primaire de la boîte de vitesses du véhicule. [0021] La présente invention a aussi pour objet un véhicule automobile, qui comporte un embrayage à friction, et cet embrayage à friction est conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. [0022] Ce véhicule automobile selon l'invention peut être un véhicule à boîte de vitesses manuelle, pilotée, ou même automatique. [0023] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : [0024] - la figure 1 est une vue frontale, schématique, d'un disque d'embrayage à friction, selon le principe de la présente invention, [0025] - la figure 1A est une vue en coupe, schématique, selon la ligne de coupe AA de la figure 1, [0026] - la figure 1B est une vue en coupe, schématique, selon la ligne de coupe BB de la figure 1, [0027] - la figure 2 est une vue frontale, schématique, partielle et agrandie, du mode de réalisation de la garniture de secours de l'embrayage à friction, selon les figures précédentes, [0028] - la figure 2A est une vue en coupe, schématique, selon la ligne de coupe AA de la figure 2, [0029] - la figure 3 est une vue frontale, schématique, partielle et agrandie, d'une variante de réalisation de la garniture de secours de l'embrayage à friction, selon la présente invention, [0030] - la figure 3A est une vue en coupe, schématique, selon la ligne de coupe AA de la figure 3, [0031] - la figure 4 est une vue en coupe, schématique, illustrant une autre variante de réalisation de la garniture de secours de l'embrayage à friction, selon la présente invention, [0032] - la figure 4A est une vue agrandie de la garniture de secours selon la variante de réalisation de la figure 4, [0033] - les figures 5, 6 et 7 illustrent le mode de fonctionnement de l'ensemble de garniture de friction de l'embrayage selon la présente invention, la garniture de friction étant neuve (figure 5), à mi-usure (figure 6) et usée (figure 7). [0034] En référence aux dessins des figures 1, 1A et 1 B, on a représenté un exemple de réalisation d'un disque ou « friction » d'embrayage d'un embrayage selon la présente invention. La friction d'embrayage se présente sous la forme classique d'un support métallique, de référence 10, en forme générale de disque, portant un ensemble de garniture de friction qui présente, comme évoqué précédemment, des propriétés spécifiques de frottement. La référence 11 désigne le moyeu de la friction d'embrayage, qui permet sa solidarisation en rotation avec l'arbre d'entrée (primaire) de la boîte de vitesses. [0035] Selon le principe même de la présente invention, cet ensemble de garniture de friction est composé de deux types de garnitures de friction différentes, fixées sur la même friction 10, par conséquent sur le même embrayage : à savoir une garniture principale, de type standard, désignée par la référence générale 20, et une garniture additionnelle, dite garniture de secours, de type « garniture de compétition » mentionné précédemment, qui est de coefficient de frottement plus élevé que le coefficient de frottement de la garniture principale et qui est désignée par la référence générale 30. La garniture principale 20 assure la fonction principale de garniture de friction de l'embrayage pour une grande partie de la vie du véhicule. C'est seulement en cas de problème d'usure de cette garniture principale que la garniture de secours 30, additionnelle, vient, selon sa structure et son mode de fonctionnement qui seront décrits plus loin dans le texte, prendre le relais de la garniture principale 20 de façon à garantir la transmission du couple d'embrayage en toutes circonstances. Cette « prise de relais » dans la transmission du couple lorsque l'effort provoqué par le mécanisme d'embrayage n'est plus suffisant pour la garniture principale est possible parce que le coefficient de frottement de la garniture de secours est plus élevé que le coefficient de frottement de la garniture principale, de type standard. [0036] La garniture principale 20 est composée de deux disques de garniture standard désignés 20 et 20' dans lesquels sont insérés des pastilles de garniture de secours, annulaires, désignées 30 et 30', sur les disques 20 et 20', respectivement. Les pastilles 30 et 30' sont réparties sur toute la périphérie des disques, comme illustré schématiquement sur le dessin de la figure 1. Les deux disques de garniture principale 20, 20' et les pastilles de garniture de secours 30, 30' sont fixés sur le support métallique précité 10 par l'intermédiaire de rivets désignés par la référence collective 40. [0037] Comme il sera mieux décrit dans la suite du texte, l'épaisseur axiale (selon l'axe XX' de la friction d'embrayage) des disques 20, 20' de la garniture principale 20 est supérieure à l'épaisseur axiale relativement faible des pastilles 30, 30' de la garniture de secours 30, de telle sorte que la garniture de secours 30 n'est utilisée que lorsque la garniture principale 20 atteint un taux d'usure proche de sa fin de vie. [0038] Dans la suite du présent texte également, on décrit seulement la structure d'une pastille 30 insérée sur le disque 20, étant entendu que c'est la même structure qui définit les pastilles 30' sur le disque 20'. [0039] Cette structure de la garniture de friction est mieux représentée sur les dessins des figures 2 et 2A. Sur ces figures, la pastille désignée 30 de garniture de secours est insérée dans un évidement 21 de la garniture principale 20 adapté à la forme de ladite pastille, par exemple un évidement cylindrique pour une pastille de forme annulaire. Elle présente une partie principale annulaire, périphérique, référencée 32, d'épaisseur axiale « e », et une partie centrale de rivetage référencée 33 qui est prise en « sandwich » entre la tête 42 d'un rivet 40 et le fond 22 de l'évidement 21 de la garniture principale 20. Dans sa partie hors de l'évidement 21, la garniture principale 20 présente une épaisseur axiale « E » nettement supérieure à l'épaisseur axiale « e » de la pastille 30 pour la raison évoquée précédemment. La référence « Ru » désigne la différence entre « E » et « e », c'est-à-dire la réserve d'usure de la garniture principale 20. [0040] Bien que l'on est décrit une pastille 30 de garniture de secours insérée sur le disque 20, des pastilles semblables à la pastille 30 sont insérées sur le disque 20', telle la pastille 30'de la figure 2. [0041] En référence aux dessins des figures 3 et 3A, on a représenté une variante de réalisation de la garniture de secours de l'embrayage à friction, selon la présente invention, [0042] Dans cette variante, la garniture de secours est directement insérée dans la garniture principale. La pastille 30 de garniture de secours comporte - comme dans le mode de réalisation précédent - une partie principale périphérique 32, d'épaisseur axiale « e », et une partie centrale de rivetage 33, qui est prise en « sandwich » entre la tête 42 d'un rivet 40 et le support métallique 10. La partie principale annulaire 32 est totalement insérée dan le disque 30 de garniture principale et est d'épaisseur axiale « E » nettement supérieure à « e », comme dans le mode de réalisation précédent. De la même façon que précédemment, la référence « Ru » désigne la différence entre « E » et « e » et, par conséquent, la réserve d'usure de la garniture principale 20. [0043] En référence aux dessins des figures 4 et 4A, on a représenté une autre variante de réalisation de la garniture de secours de l'embrayage à friction, selon la présente 20 invention. [0044] Dans cette seconde variante, le rivet 40 lui-même joue le rôle de garniture de secours. A cette fin, un traitement et un usinage spécifiques sont réalisés sur la tête 42 du rivet 40, par exemple la tête de rivet 42 peut faire l'objet d'un procédé dit « de projection thermique » par lequel est projetée une poudre à base de particules métalliques, afin 25 d'obtenir un matériau et un état de surface de la tête de rivet 42 appropriés pour la transmission du couple d'embrayage du volant moteur vers le l'arbre primaire de la boîte de vitesses du véhicule. La référence 43 désigne la surface ainsi traitée de la tête de rivet 42. [0045] On notera que, dans cette variante utilisant les rivets de fixation 40 comme 30 garniture de secours, on utilise, de préférence, des rivets à tête large. [0046] Le fonctionnement de l'ensemble de garniture de friction décrit ci-dessus est le suivant, en référence aux dessins des figures 5, 6 et 7. [0047] En début de vie de l'embrayage (figure 5), la garniture principale 20 à l'état neuf, d'épaisseur « E », est pincée avec un niveau d'effort « F1 » et possède un coefficient de frottement d'environ 0,3. La référence 2 désigne le plateau de pression de l'embrayage. [0048] En milieu de vie (figure 6), l'épaisseur de garniture, du fait de l'usure, est réduite d'environ 50% à « E' » nettement inférieur à « E » et l'effort de pincement « F2 » est augmenté de 10% environ par rapport à « F1 ». Le coefficient de frottement est toujours d'environ 0,3. Le couple transmissible est donc supérieur au couple transmis avec la garniture à l'état neuf. Comme illustré sur la figure 6, la réserve d'usure est diminuée et passe à R'u REVENDICATIONS: 1. Embrayage à friction pour une boîte de vitesses de véhicule automobile, du type comprenant un volant moteur, qui est solidaire de l'arbre moteur, un support métallique (10) en forme de disque, qui porte un ensemble de garniture de friction, et un plateau de pression (2) qui assure l'adhérence du disque sur le volant moteur, ledit embrayage à friction étant caractérisé en ce que ledit ensemble de garniture de friction comporte, d'une part, une première garniture dite « garniture principale » (20), de type garniture standard connu en soi, et d'autre part, une seconde garniture, dite « garniture de secours » (30), d'épaisseur axiale (« e ») inférieure à l'épaisseur axiale (« E ») de la garniture principale (20) de telle sorte que la garniture de secours (30) prenne le relais de la garniture principale (20) en cas de problème d'usure de cette dernière. 2. Embrayage à friction selon la revendication 1, caractérisé en ce le coefficient de frottement de la garniture de secours (30) est plus élevé que le coefficient de frottement de la garniture principale (20). 3. Embrayage à friction selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la garniture de secours (30) se présente sous forme de pastilles insérées dans des évidements de la garniture principale (20). 4. Embrayage à friction selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble de garniture de friction est fixé sur ledit support métallique en forme de disque (10) au moyen de rivets (40). 5. Embrayage à friction selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les pastilles constitutives de la garniture de secours (30) sont partiellement prises en « sandwich » entre une tête (42) de rivet (40) et la garniture principale (20). 6. Embrayage à friction selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les pastilles constitutives de la garniture de secours (30) sont directement insérées dans la garniture principale (20) lors de la mise en forme de cette dernière. 7. Embrayage à friction selon la revendication 4, caractérisé en ce que les rivets (40) eux-mêmes constituent la garniture de secours (30). 8. Embrayage à friction selon la revendication 7, caractérisé en ce que les têtes (42) des rivets (40) font l'objet d'un procédé thermique avec une poudre à base de particules métalliques de façon à permettre d'obtenir un matériau et un état de surface desdites têtes (42) des rivets (40) appropriés pour la transmission du couple moteur. 9. Véhicule automobile, qui comporte un embrayage à friction, caractérisé en ce que ledit embrayage à friction est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une boîte de vitesses de type parmi les types suivants : boîte de vitesses manuelle, boîte de vitesses pilotée, boîte de vitesses automatique.10