Brevet FR3045115A1 — publié le 20170616

Dispositif de friction et son utilisation dans un embrayage pour véhicule automobile [0001] L'invention se rapporte à un dispositif de friction à disques pour mécanisme d'embrayage de véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un perfectionnement aux embrayages du type comprenant un dispositif de friction à disques monté sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses et venant en appui sur le volant moteur en position embrayée. Un mécanisme d'embrayage fixé sur le volant moteur applique un effort de serrage sur le dispositif de friction à disques de manière à transmettre le couple en provenance du moteur. DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0002] Les systèmes d'embrayage comportent, de façon traditionnelle, un dispositif de friction rigide comprenant un disque de progressivité intercalaire sur lequel sont fixées des garnitures de friction périphériques et qui est raccordé à un moyeu central destiné à être solidarisé en rotation à l'arbre mené de la boîte de vitesse. Lorsque la pédale d'embrayage est actionnée, le mécanisme d'embrayage libère les garnitures de friction ce qui conduit à désengager l'arbre moteur de l'arbre mené de la boîte de vitesse. Or les axes de rotation de l'arbre moteur et de l'arbre mené peuvent présenter des défauts d'alignement axiaux et/ou angulaires qui sont la cause de bruits et génèrent une usure prématurée au sein du système d'embrayage. Le dispositif de friction et, notamment, le disque de progressivité, doit être à même de « rotuler » autour de son axe de rotation, c'est à dire de compenser les désalignements inévitables entre l'arbre moteur et l'arbre mené. ETAT DE LA TECHNIQUE [0003] Le document FR 2936851 divulgue un dispositif de friction dont le moyeu comprend une denture extérieure qui engrène avec la denture intérieure 3045115 2 correspondante d'un voile de support annulaire solidarisé au disque de progressivité par un jeu de rivets. Par ailleurs, le disque de progressivité présente un rebord intérieur tronconique non continu délimité par plusieurs pattes obliques (ou pétales) réparties autour de l'axe 5 de rotation et séparées les unes des autres par des fentes, de façon à serrer élastiquement l'extrémité périphérique du moyeu pour assurer à la fois sa retenue axiale et offrir une capacité de débattement en cas de désalignement entre les arbres moteur et menés. Ce rebord tronconique est réalisé par une première étape de découpe de fentes 10 radiales dans la partie annulaire radialement interne du disque, puis par une seconde étape de déformation et de pliage vers l'extérieur des pattes délimitées par ces fentes radiales. Cependant, la longueur des pattes radiales est faible tandis que la raideur axiale des pattes est trop élevée. Les pattes radiales obliques ainsi formées présentent 15 l'inconvénient d'être fragiles et peuvent se rompre sous contraintes excessives au niveau de leur ligne de pliage. De plus, la fabrication de ces pattes obliques est complexe et coûteuse car elle nécessite la mise en oeuvre des deux étapes précitées. Le mode de fabrication est d'autant plus sensible que l'étape de formage du rebord intérieur tronconique par 20 pliage des pattes nécessite une grande précision sur leur angle final d'inclinaison pour que cette angulation soit parfaitement adapté à l'orientation correspondante des éléments périphériques du moyeu. Ainsi, les cadences de fabrication se trouvent pénalisées par l'étape de revenu et de cambrage des pattes qui est laborieuse. 25 En outre, lors de l'empilage des disques pour leur stockage, il arrive que les pattes s'accrochent les unes aux autres et/ou que le poids des disques empilés provoque leur déformation ce qui compromet, par la suite, la qualité du montage sur le moyeu. 3045115 3 Enfin, le raccordement du disque au moyeu n'est pas suffisamment fiable dans le temps car du fait de la fatigue du métal, les pattes ont tendance à s'écarter en provoquant ainsi l'échappement du moyeu. EXPOSE DE L'INVENTION 5 [0004] L'invention vise à remédier à ces problèmes techniques en proposant un dispositif de friction avec un disque de progressivité présentant une grande souplesse axiale. [0005] Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de friction pour embrayage, comprenant, 10 - un moyeu central présentant un axe de rotation, - un disque de progressivité présentant une bordure annulaire extérieure destinée à porter des garnitures périphériques et une bordure annulaire intérieure comprenant un orifice central dans lequel est engagé le moyeu, ladite bordure intérieure assurant le 15 raccordement articulé du disque de progressivité sur ledit moyeu, caractérisé en ce que le disque comprend, dans une zone médiane, une série de bras de liaison souples raccordant les bordures intérieure et extérieure et dont la longueur de la fibre médiane de chacun des bras est supérieure à la distance radiale reliant la bordure intérieure à la 20 bordure extérieure. [0006] Ce dispositif de friction pour embrayage, selon l'invention, présente l'avantage, de proposer une articulation souple du disque de progressivité sur le moyeu avec des moyens simples et fiables. [0007] L'invention peut présenter l'une ou l'autre des caractéristiques décrites ci- 25 dessous combinées entre elles ou prises indépendamment les unes des autres : [0008] Selon une caractéristique avantageuse, le disque de progressivité est plan, la bordure intérieure et les bras s'étendant dans le plan du disque avant son montage sur le moyeu. 3045115 4 [0009] Selon une autre caractéristique, le plan de la bordure intérieure et le plan de la bordure extérieure sont décalés axialement selon l'axe du dispositif lorsque le disque de progressivité est monté sur le moyeu. [0010] Selon une autre caractéristique, les bras sont répartis de manière régulière 5 autour de l'axe de rotation. [0011] Selon une variante, les bras de liaison se rattachent tangentiellement à la bordure intérieure. [0012] Selon une autre variante, les bras de liaison se rattachent tangentiellement à la bordure extérieure. 10 [0013] Selon une autre variante, les bras de liaison se rattachent perpendiculairement à la bordure intérieure. [0014] Selon une autre variante, les bras de liaison se rattachent perpendiculairement à la bordure extérieure. [0015] Selon une variante, la fibre médiane du bras de liaison est normale au 15 pourtour intérieur de la bordure extérieure. [0016] Selon une variante, la fibre médiane du bras de liaison est normale au pourtour extérieur de la bordure intérieure. [0017] Selon une autre variante, les bras sont rectilignes. [0018] Selon encore une autre variante, les bras sont au moins partiellement 20 curvilignes. [0019] Le cas échéant, les bras sont en forme de S. [0020] De préférence, la forme en S présente une courbure qui dépasse le diamètre moyen définit comme étant la demi somme du diamètre extérieur de la bordure intérieure et du diamètre intérieur de la bordure extérieure. 25 [0021] De préférence, le rebord intérieur du disque est pourvu d'un anneau fermé. 3045115 5 [0022] Selon une variante de réalisation de l'invention, la bordure extérieure du disque de progressivité se prolonge d'une seule pièce par des pales. [0023] Selon une variante de réalisation alternative, les pales de progressivité sont rapportées sur le disque et fixées sur sa bordure extérieure par l'intermédiaire 5 de rivet. [0024] Selon une caractéristique additionnelle, le dispositif de friction comprend, en outre, un voile de support solidarisé, d'une part, au disque, via des rivets et, d'autre part, audit moyeu, via une liaison par cannelure. [0025] Un autre objet de l'invention est une utilisation du dispositif de friction 10 défini ci-dessus dans un système d'embrayage pour véhicule automobile. [0026] Le dispositif de friction de l'invention est robuste et offre une grande souplesse au niveau de la liaison du disque de progressivité avec le moyeu. La faible raideur de cette liaison permet de mieux absorber les désalignements éventuels de l'arbre de boîte par une déformation élastique et contrôlée de la zone médiane du 15 disque se traduisant par un meilleur débattement radial et axial du moyeu. Par ailleurs, le procédé de fabrication du disque de progressivité est plus simple et facilement reproductible à l'échelle industrielle car l'opération de découpe est plus précise que celle du pliage précédemment utilisé. En outre, le dispositif de friction de l'invention est plus ergonomique d'un point de 20 vue logistique car les disques sont plans et leur stockage vertical peut s'effectuer sans risque d'accrochage. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0027] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées 25 ci-après. La figure lA représente une vue d'ensemble en perspective éclatée d'un premier mode de réalisation du dispositif de friction selon l'invention. 3045115 6 Les figures 1B, 1C et 1D représentent des vues, respectivement, de face, de dos et en coupe transversale selon BB (fig. 1B) du dispositif de la figure 1A avec les composants assemblés. La figure 1E représente une vue de dos du seul disque de progressivité utilisé dans le 5 mode de réalisation du dispositif de la figure 1A. La figure 1F représente une vue de dos du seul disque de progressivité utilisé dans une variante de réalisation du dispositif de l'invention. La figure 1G est une vue de détail d'un exemple de bras de liaison du disque de progressivité selon l'invention. 10 La figure 2A représente une vue d'ensemble en perspective éclatée d'un second mode de réalisation du dispositif de friction selon l'invention. Les figures 2B, 2C et 2D représentent des vues, respectivement, de face, de dos et en coupe transversale selon CC (fig. 2B) du dispositif de la figure 2A avec les composants assemblés. 15 Les figures 3 et 4 représentent des vues de dos de deux variantes de réalisation des disques de progressivité du dispositif selon l'invention. La figure 5 est une vue en coupe du dispositif de l'invention en phase de test de désalignement. La figure 6 est un graphe illustrant le comportement mécanique du disque de 20 progressivité en présence d'un désalignement de l'arbre de boîte. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE REALISATION [0028] Naturellement, les modes de réalisation illustrés par les figures présentées 25 ci-dessus ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatif. Il est explicitement prévu que l'on puisse combiner entre eux ces différents modes et variantes pour en proposer d'autres. 3045115 7 [0029] Les figures 1A à 1D illustrent un premier mode de réalisation du dispositif de friction de l'invention. Ce dispositif comprend, de manière traditionnelle, un disque de progressivité 1 d'axe central X, présentant une bordure extérieure 12 et des pales 120 destinées à porter 5 des garnitures périphériques G de friction et un orifice central 10 délimité par une bordure intérieure 13 assurant le raccordement articulé à un moyeu 2. Les garnitures de friction G sont réalisées sous forme de deux couronnes G1, G2 rapportées et fixées, au moyen de rivets R, de part et d'autre du disque de progressivité 1, comme représenté sur la figure 1A. 10 Le moyeu 2 est monté sur l'arbre d'entrée (non représenté) de la boîte de vitesse et comporte une cannelure ou denture extérieure 20 qui coopère avec une cannelure intérieure 30 correspondante d'un voile de support annulaire 3 solidarisé au disque de progressivité 1 par un jeu de rivets R. La cannelure extérieure 20 du moyeu 2 est portée par une bague 21 dont le diamètre 15 est supérieur à celui de l'orifice central 10 du disque 1 et de la cannelure 30 du voile de support 3 de telle sorte que le moyeu 2 se trouve ainsi emprisonné entre le voile de support 3 et le disque de progressivité 1. Le moyeu 2 est ainsi coincé entre le voile de support 3 et le disque de progressivité 1. La bague 21 du moyeu 2 est disposée axialement entre le voile de support 3 et le 20 disque de progressivité 1. [0030] Selon un premier mode de réalisation, la bordure extérieure 12 présente la forme d'un anneau dont le pourtour extérieur est en regard du pourtour intérieur des garnitures G. La bordure extérieure 12 présente un pourtour intérieur défini par un diamètre intérieur D2. 25 [0031] La bordure intérieure 13 présente, quant à elle, la forme d'un anneau fermé 100 et comprend un orifice central 10. La bordure intérieure 13 présente un pourtour extérieur défini par un diamètre extérieur D3. 3045115 8 [0032] Dans les modes de réalisation de l'invention représentés sur les figures lA à 1F, le disque de progressivité 1 est plan et comprend, dans une zone médiane 11 située entre la bordure extérieure 12 et la bordure intérieure 13, une série de bras de liaison souples 110. 5 Chaque bras de liaison est notamment définit par sa fibre F dite « médiane » qui est une ligne cheminant le long du bras. Dans le plan perpendiculaire à l'axe X du disque, la fibre médiane F s'étend au milieu de la largeur du bras, c'est à dire, à mi-distance de ses bords latéraux, comme illustré par la figure 1F. Cette fibre médiane s'étend donc radialement depuis la bordure intérieure 13 jusqu'à la bordure extérieure 12 en 10 suivant les contours du bras. Dans l'exemple présenté sur les figures, les bras de liaison 110 sont identiques. Chaque bras de liaison est réalisé par une extension radiale de matière depuis la bordure intérieure 13 jusqu'à la bordure extérieure 12 et est délimité par des bords latéraux. De manière avantageuse, la jonction des bras latéraux avec les bordures 15 intérieure ou extérieure 12, 13 peut être réalisée au moyen de rayons de raccordement. Les bras de liaison 110 s'étendent dans le plan du disque 1 et la longueur de la fibre médiane F est supérieure à la distance radiale D1 de la zone médiane 11 ajourée reliant la bordure intérieure 13 à la bordure extérieure 12 (figure 1F). Plus 20 précisément, la longueur de la fibre médiane F est supérieure à la distance radiale reliant le diamètre extérieur D3 de la bordure intérieure 13 au diamètre intérieur D2 de la bordure extérieure 12. Selon une variante non représentée, il serait possible de prévoir que le disque 1 est au moins partiellement embouti et présente localement des dénivelés. 25 Les cinq bras 110 tels qu'illustrés par les figures lE et 1F sont, dans les variantes représentées, régulièrement espacés et sont réalisés ici sous forme d'un S dont les extrémités se raccordent, ici perpendiculairement, d'une part, au pourtour extérieur de la bordure intérieure 13, et, d'autre part, au pourtour intérieur de la bordure extérieure 12. Dans ces variantes, la partie centrale des bras est, de préférence, amincie afin de réduire les contraintes à leurs extrémités. 3045115 9 De préférence et comme illustré par la figure 1G, cette forme en S présente une courbure qui dépasse le diamètre moyen Dm définit comme étant la demi somme du diamètre extérieur D3 de la bordure intérieure 13 et du diamètre intérieur D2 de la bordure extérieure 12. 5 La fibre médiane F des bras est orientée de telle sorte qu'au point 0 situé à mi- longueur, elle fait un angle a avec la tangente au cercle C de diamètre moyen Dm, comme illustré en détail par la figure 1G. Ce cercle C est sensiblement tangent à la boucle intérieure S1 et à la boucle extérieure S2 du bras 110 situées de part et d'autre de son milieu 0 et faisant face, respectivement, au pourtour extérieur de la bordure 10 intérieure 13 et au pourtour intérieur de la bordure extérieure 12. Cette forme en S augmente la longueur des bras 110 en réduisant ainsi efficacement leur raideur axiale. De préférence, le diamètre D2 sera compris entre 80 mm et 180 mm, le diamètre D3 sera compris entre 50 mm et 80 mm. 15 L'angle a formé par la fibre médiane F avec la tangente au cercle C de diamètre moyen Dm est compris entre 0° et 45°. [0033] De manière générale et selon l'invention, les bras 110 sont conçus en nombre, profil et dimensions, de façon à offrir une raideur déterminée et/ou un contrôle de la déformation élastique locale du disque 1 en présence de contraintes 20 sur le moyeu 2 susceptibles d'apparaître, notamment, du fait d'un désalignement entre l'arbre moteur et l'arbre d'entrée de boîte. [0034] Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 2A à 2D, le disque de progressivité 1 est encore plan mais est réalisé en plusieurs pièces. Un jeu de pales de progressivité 121 est rapporté sur le pourtour du disque 1. Dans 25 cette variante, les pales de progressivité sont rapportées et fixées sur la bordure extérieure 12 du disque par l'intermédiaire de rivet R. Dans ce cas, le disque 1 peut être solidarisé à la fois au voile de support 3 et aux pales de progressivité 121 par un même jeu de rivets R. 3045115 10 Les pales de progressivité 121 sont formées d'autant de pièces indépendantes, comme illustré par la figure 2A, ou bien solidarisées les unes aux autres par leurs bords latéraux. Les pales de progressivités sont réparties de manière régulière autour de l'axe X. 5 [0035] Dans la variante du dispositif de l'invention illustrée par la figure 3, les bras de liaison 110 sont curvilignes et se rattachent, d'une part, tangentiellement à la bordure intérieure 13 et, d'autre part, au pourtour extérieur de la bordure extérieure 12 selon un angle compris entre 5° et 50°. [0036] Dans la variante du dispositif de l'invention illustrée par la figure 4, le 10 rattachement des bras 110 à la bordure intérieure 13 est toujours tangentiel mais les bras ont un profil rectiligne. [0037] La vue en coupe de la figure 5 et le graphe correspondant de la figure 6 se rapportent à un essai pratiqué sur le dispositif de l'invention, les valeurs présentées sur ce graphe n'étant données qu'à titre d'exemple et à partir d'un mode de 15 réalisation particulier de l'invention dont les paramètres sont définis ci-après. Cet essai consiste à appliquer une charge P d'environ 35N perpendiculairement à l'arbre de rotation A solidaire du moyeu 2, à une distance de 250mm de la face du volant moteur en regard des garnitures G, en vue de simuler un désalignement de l'arbre A. 20 L'application de cette charge se traduit par un effort transversal sur l'arbre A qui est transmis, via le moyeu, au disque 1 et, plus particulièrement, à la zone médiane 11 portant les bras 110. Sous l'effet de cette contrainte, les bras 110 de la zone médiane 11 du disque de progressivité 1 se déforment élastiquement, à la manière de ressorts, en absorbant la 25 contrainte et en protégeant ainsi les garnitures G et les pieds des pales 120 de progressivité de toute perturbation mécanique. 3045115 11 Grâce à l'invention, le moyeu 2 peut ainsi « rotuler » et compenser le débattement angulaire de l'arbre A qui est contrôlé en ne dépassant pas 1,5°, comme le montre le graphique de la figure 6. Les valeurs du débattement angulaire obtenu selon l'invention se situent dans une 5 plage comprise entre 0 et 3° et, de préférence, entre 0 et 1,5°. Les valeurs de raideur caractéristiques de l'invention se situent, quant à elles, dans une plage comprise entre 1 et 10 Nm/° et, de préférence, entre 1 et 6 Nm/°. Selon d'autres variantes possibles de l'invention, le pourtour extérieur de la bordure intérieure 13 et/ou le pourtour intérieur de la bordure extérieure 12 peuvent 10 présenter localement des discontinuités de forme, telles que des arêtes vives ou des portions rectilignes. REVENDICATIONS1. Dispositif de friction pour embrayage, comprenant, - un moyeu central (2) présentant un axe de rotation (X), - un disque de progressivité (1) présentant une bordure annulaire extérieure (12) destinée à porter des garnitures périphériques (G) et une bordure annulaire intérieure (13) comprenant un orifice central (10) dans lequel est engagé le moyeu (2), ladite bordure intérieure assurant le raccordement articulé du disque de progressivité sur ledit moyeu (2), caractérisé en ce que le disque comprend, dans une zone médiane (11), une série de bras de liaison souples (110) raccordant les bordures intérieure (13) et extérieure (12) et dont la longueur de la fibre médiane (F) de chacun des bras est supérieure à la distance radiale reliant la bordure intérieure à la bordure extérieure. Dispositif de friction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque de progressivité (1) est plan, la bordure intérieure (13) et lesdits bras (110) s'étendant dans le plan du disque avant son montage sur le moyeu. Dispositif de friction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le plan de la bordure intérieure (13) et le plan de la bordure extérieure (12) sont décalés axialement selon l'axe (X) lorsque le disque de progressivité (1) est monté sur le moyeu (2). Dispositif de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits bras (110) se rattachent tangentiellement à ladite bordure intérieure (13) et/ou tangentiellement à ladite bordure extérieure (12). Dispositif de friction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bras de liaison (110) se rattachent perpendiculairement à ladite bordure intérieure (13) et/ou perpendiculairement à ladite bordure extérieure (12). Dispositif de friction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fibre médiane (F) des bras de liaison (110) est normale au pourtour intérieur de la bordure extérieure (12) et/ou normale au pourtour extérieur de la bordure intérieure (13). 10 152. 3. 20 4. 25 5. 6. 30 3045115 13 7. Dispositif de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits bras (110) sont rectilignes. 8. Dispositif de friction selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits bras (110) sont au moins partiellement curvilignes. 5 9. Dispositif de friction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits bras (110) sont en forme de S. 10. Dispositif de friction selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite forme en S présente une courbure qui dépasse le diamètre moyen définit comme étant la demi somme du diamètre extérieur (D3) de la bordure intérieure (13) et du diamètre intérieur (D2) de la bordure extérieure (12). 11. Dispositif de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite bordure intérieure (13) est pourvue d'un anneau fermé (100). 12. Dispositif de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bordure extérieure (12) du disque de progressivité (1) se prolonge d'une seule pièce par des pales de progressivité (120). 13. Dispositif de friction selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des pales de progressivité (120) rapportées sur le disque (1) et fixées sur sa bordure extérieure (12) par l'intermédiaire de rivets (R). 14. Dispositif de friction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un voile de support (3) solidarisé, d'une part, au disque (1), via des rivets (R) et, d'autre part, audit moyeu (2), via une liaison par cannelures (10, 20). 15. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes dans un système d'embrayage pour véhicule automobile. 25