Brevet FR3052516A1 — publié le 20171215

BUTEE DE DEBRAYAGE AVEC COMPENSATION DE LONGUEUR COMPRENANT UN MATERIAU A COMPRESSIBILITE NEGATIVE [0001] La présente invention concerne une butée de débrayage pour une commande d'un mécanisme d'embrayage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'une telle butée. [0002] Les embrayages des véhicules automobiles comportent généralement un ressort de pression appelé diaphragme, exerçant une charge sur un plateau de pression mobile pour serrer un disque de friction sur un volant du moteur thermique, en maintenant l'embrayage fermé permettant de transmettre le couple de ce moteur à la boîte de vitesses. Le ressort de pression comprend une partie légèrement conique formant un ressort du type rondelle Belleville, comportant à l'intérieur des doigts de commande disposés radialement. [0003] Certains embrayages comportent un levier de commande prenant appui sur le carter d'embrayage, pour déplacer par une extrémité formant une fourchette une butée disposée suivant l'axe de l'embrayage, qui presse sur l'extrémité radialement intérieure des doigts de commande afin de faire basculer le ressort de pression autour d'articulations liées à un couvercle du mécanisme d'embrayage, et de soulever le plateau de pression. [0004] Une pédale d'embrayage, déplacée par le conducteur, actionne par une commande mécanique à câble ou une commande hydraulique l'extrémité extérieure de la 20 fourchette. [0005] On obtient, lors d'un mouvement de débrayage, une courbe particulière d'effort sur la pédale donnée par la réaction du ressort de pression, comprenant d'abord une montée progressive de la charge, puis une diminution ou une stabilisation de cette charge après le décollement du plateau de pression. 25 [0006] Lors d'une usure du disque de friction, le plateau de pression avance vers le volant moteur ce qui augmente l'inclinaison du ressort de pression en déplaçant la butée de débrayage vers l'arrière, et fait varier la charge à la pédale qui s'accroît. [0007] Un type de butée de débrayage connu, présenté notamment par le document FRB1-2961280, comporte une rangée de billes disposée entre deux cages transmettant le 30 mouvement venant du levier de commande au ressort de pression. Cette butée comporte 3052516 2 un dispositif d'auto-centrage afin de s'aligner automatiquement sur l'axe du volant moteur. La longueur axiale de la butée ne change pas, restant constante pendant toute sa durée de vie. [0008] On peut avoir pour ces embrayages un problème d'effort à la pédale devenant 5 important lors d'une course de débrayage, venant en particulier d'une charge du ressort de pression qui augmente avec l'usure du système d'embrayage. [0009] Par ailleurs, le constructeur automobile peut réaliser de nouvelles versions du moteur thermique afin d'augmenter le couple délivré, ce qui permet notamment d'améliorer sa dépollution. Dans ce cas, il faut prévoir une pression plus élevée sur le disque de friction 10 afin de passer ce couple plus important. [0010] Pour résoudre ce problème, on peut modifier la cinématique du levier de commande ou de la pédale d'embrayage afin d'augmenter une démultiplication réduisant l'effort à la pédale. Toutefois, cette modification entraîne un débattement angulaire plus important du levier de commande ou de la pédale d'embrayage, nécessitant un espace 15 supplémentaire qui n'est pas toujours disponible. [0011] Une autre solution consiste à utiliser une butée présentant des faces d'appui en matière plastique qui réduisent les forces de frottement du levier ou des doigts du ressort de pression glissant dessus par un petit mouvement radial lors des changements d'inclinaison, en transmettant la charge, ce qui globalement diminue l'hystérésis à la pédale de débrayage. [0012] Toutefois, cette solution pose un problème car on observe une certaine usure des faces d'appui en matière plastique frottant sur les doigts du ressort de pression ou sur le levier de commande, ce qui diminue sa longueur axiale. On a alors une inclinaison plus forte du levier qui peut poser des problèmes d'encombrement. [0013] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0014] Elle propose à cet effet une butée de débrayage pour la commande d'un mécanisme d'embrayage d'un moteur thermique, comportant axialement de chaque côté une face transversale d'appui prévue pour transmettre le déplacement d'un levier de commande à des doigts d'un ressort de pression du mécanisme d'embrayage, cette butée 3052516 3 comportant au moins une face transversale d'appui en matière plastique, et un matériau transmettant l'effort entre les deux faces transversales d'appui présentant une compressibilité linéaire négative. [0015] Un avantage de cette butée de débrayage est que le coefficient de frottement 5 réduit des faces d'appui en matière plastique permet de diminuer l'hystérésis à la pédale de débrayage, ce qui abaisse l'effort nécessaire pour la manoeuvrer. [0016] De plus, l'usure des faces d'appui en matière plastique provoquée par le frottement du levier de commande ou des doigts du ressort de pression, entraînant une réduction de la longueur axiale de cette butée, peut être compensée par le matériau à 10 compressibilité négative en lui appliquant un effort de compression à chaque débrayage, et en utilisant un système de cumul des déplacements dus à ces gonflements successifs. [0017] La butée de débrayage suivant l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0018] Avantageusement, la butée de débrayage comporte des moyens permettant un 15 cumul des gonflements du matériau à compressibilité négative à chaque cycle de débrayage. [0019] Dans ce cas, la butée de débrayage peut comporter par rapport à la face transversale d'appui arrière, un dispositif à cliquet anti-retour menant permettant seulement une avance d'une plaque disposée à l'avant du matériau à compressibilité négative, et un 20 cliquet anti-retour mené permettant seulement une avance d'une plaque disposée à l'arrière de ce matériau. [0020] En particulier, les dispositifs à cliquet anti-retour peuvent comporter des languettes faiblement inclinées par rapport à une direction transversale, prenant appui sur une tige axiale. 25 [0021] Avantageusement, le matériau à compressibilité linéaire négative est enfermé dans une capsule. [0022] Avantageusement, le matériau à compressibilité linéaire négative comporte du dicyanoaurate de zinc. 3052516 4 [0023] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant un mécanisme d'embrayage disposé entre un moteur et une transmission, actionné par une butée de débrayage comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0024] Avantageusement, le mécanisme d'embrayage comporte un système de 5 compensation d'usure du disque de friction. [0025] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0026] la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un embrayage équipé d'une butée de 10 débrayage selon l'art antérieur ; [0027] la figure 2 est un schéma présentant en demi-coupe axiale le principe de fonctionnement d'une butée selon l'invention ; et [0028] la figure 3 est un schéma en vue arrière de cette butée. [0029] La figure 1 présente un volant moteur 4 fixé sur l'extrémité d'un vilebrequin 2 d'un 15 moteur thermique, recevant un disque de friction 6 serré par un plateau de pression mobile 8 qui est maintenu à l'intérieur d'un couvercle en tôle 10 fixé à ce volant. Le disque de friction 6 entraîne un arbre primaire de la boîte de vitesses 14. [0030] Par convention, le côté axial tourné vers le moteur thermique indiqué par la flèche « AV », est appelé côté avant. 20 [0031] Un ressort de pression 12 comporte une partie radialement extérieure formant une rondelle Belleville prenant appui sur des articulations 26 du couvercle 10, pour appliquer une charge axiale sur le plateau de pression 8. Le ressort de pression 12 comporte des doigts radiaux de commande tournés vers l'intérieur. [0032] Un levier de commande 16 fixé au carter d'embrayage 24 par un pivot 18, 25 comporte une extrémité extérieure actionnée par une pédale d'embrayage 20, par l'intermédiaire d'une commande qui peut être à câble ou hydraulique. [0033] L'extrémité intérieure du levier de commande 16 forme une fourchette 22 prenant appui sur la face transversale arrière d'une butée à billes 30, qui transmet le mouvement 3052516 5 par sa face transversale avant à l'extrémité intérieure des doigts de commande du ressort de pression 12. [0034] De cette manière, un mouvement vers l'arrière de l'extrémité extérieure du levier de commande 16, applique une charge vers l'avant sur la butée 30. Le ressort de pression 5 12 bascule autour de ses articulations 26 pour soulever le plateau de pression 8, ce qui libère le disque de friction 6. [0035] Lors d'un mouvement d'embrayage, les doigts du ressort de pression 12 reculent jusqu'à ce que le disque de friction 6 soit complètement serré dans une position de repos, en entraînant un rappel vers l'arrière de la butée 30 et de la fourchette 22 du levier 16. 10 [0036] Cette position de repos laisse normalement un jeu axial vers l'arrière pour la butée 30 et le levier 16, afin de s'assurer que le ressort de pression 12 soit limité dans sa course uniquement par le plateau de pression 10 en lui transmettant sa charge, ce qui applique entièrement cette charge sur le plateau. [0037] La figure 2 présente une butée 30 comportant le levier de commande 16 prenant 15 appui sur un point fixe du carter d'embrayage 24, pour appliquer un effort de débrayage vers l'avant sur la face d'appui arrière transversale d'une bague arrière 44. [0038] La bague arrière 44 transmet l'effort de débrayage par un premier dispositif à cliquet anti-retour suiveur 32 à une plaque arrière 34 en appui sur une capsule 36 contenant un matériau à compressibilité linéaire négative, qui le transmet à son tour à une 20 plaque avant 38. [0039] La plaque avant 38 comporte un rebord latéral 50 dépassant de la capsule 36, qui reçoit l'appui d'un deuxième dispositif à cliquet anti-retour meneur 46, directement fixé sur la bague arrière 44. [0040] La plaque avant 38 transmet à son tour l'effort de débrayage à un roulement à 25 billes 48 en contact avec une bague avant 40 comprenant un revêtement de la face transversale d'appui avant 42 en matière plastique, permettant un glissement des doigts du ressort de pression 12 avec un faible frottement. [0041] Lors du fonctionnement du véhicule, on a une usure axiale de la face d'appui avant qui se produit avec le frottement radial des doigts du ressort de pression 12. Des 3052516 6 essais ont montré que sur la durée de vie du véhicule, on pouvait atteindre une usure d'environ 1,5mm. [0042] Chaque dispositif à cliquet anti-retour 32, 46 comporte une tige parallèle à l'axe 52 dont l'extrémité arrière est fixée sur la bague arrière 44, et des languettes 54 faiblement 5 inclinées par rapport à la direction transversale, fixées sur la plaque arrière 34 pour le premier système 32 et sur la plaque avant 38 pour le deuxième système 46. [0043] L'inclinaison des languettes 54 permet seulement une avance de ces languettes quand la plaque arrière 34 ou avant 38 part vers l'avant, et empêche un recul de ces languettes qui s'arc-boutent sur la tige 52 quand ces plaques veulent partir vers l'arrière. 10 [0044] La figure 3 présente quatre systèmes de rattrapage d'usure 62 répartis autour de l'axe du mécanisme d'embrayage, comprenant chacun sa capsule individuelle de matériau 36 et ses dispositifs de cliquet anti-retour 32, 46. En variante, on peut utiliser une capsule de matériau 36 formant une couronne continue sur le tour de la butée 30. [0045] On peut aussi disposer seulement trois systèmes de rattrapage d'usure 62, ce qui 15 ferait une répartition isostatique des appuis autour de l'axe. [0046] Le fonctionnement de la butée 30 à compensation automatique de longueur est le suivant. [0047] Contrairement à presque tous les matériaux présentant une compressibilité linéaire positive, qui se contractent sous l'effet d'une pression, les matériaux à 20 compressibilité linéaire négative se dilatent dans la direction de cette pression. En particulier, le dicyanoaurate de zinc présente une compressibilité linéaire négative nettement plus importante que les autres matériaux connus. [0048] A chaque débrayage, on applique tout l'effort de commande par l'intermédiaire du premier dispositif de cliquet anti-retour mené 32, sur le matériau à compressibilité linéaire 25 négative contenu dans la capsule 36 qui est disposé en série dans la chaîne de transmission d'effort. [0049] En appliquant cet effort, on obtient un gonflement du matériau à compressibilité linéaire négative, qui voit sa longueur axiale légèrement augmenter. La plaque avant 38 3052516 7 s'écarte alors de la plaque arrière 34 suivant ce gonflement, le dispositif de cliquet antiretour meneur 46 avançant légèrement par rapport à sa tige 52. [0050] Après le cycle de débrayage, l'effort de commande redescend à une faible valeur résiduelle. Le matériau à compressibilité négative dans la capsule 36 se contracte, la 5 plaque avant 38 ne pouvant reculer grâce au dispositif de cliquet en retour meneur 46, c'est la plaque arrière 34 qui avance en faisant avancer son dispositif de cliquet anti-retour suiveur 32. [0051] On obtient ainsi à chaque cycle de débrayage une avance incrémentielle micrométrique de la plaque avant 38, et ensuite de la plaque arrière 34. Pour l'ensemble 10 des débrayages, ces avances s'additionnent à chaque fois, ce qui fait que pendant la durée de vie de véhicule on obtient un écart entre les plaques 34, 38 s'accroissant lentement. [0052] On peut ainsi en calculant l'avance élémentaire pour chaque cycle de débrayage, et en estimant un nombre moyen de cycles de débrayage lors de la durée de vie du véhicule, obtenir une avance totale sur cette durée de vie qui équilibre l'usure de la face 15 transversale d'appui avant en matière plastique 42. On obtient ainsi une longueur totale de la butée 30 qui reste sensiblement constante pendant sa durée de vie. [0053] Avantageusement, on combine la butée de débrayage suivant l'invention avec un mécanisme d'embrayage comportant un système de compensation d'usure de disque de friction 6, qui laisse le ressort de pression 12 avec une inclinaison sensiblement constante 20 pendant la durée de vie de l'embrayage. De cette manière, le levier de commande 16 conserve une inclinaison sensiblement constante pendant toute cette durée de vie. REVENDICATIONS1 - Butée de débrayage pour la commande d'un mécanisme d'embrayage d'un moteur thermique, comportant axialement de chaque côté une face transversale d'appui (42, 44) prévue pour transmettre le déplacement d'un levier de commande (16) à des doigts d'un ressort de pression (12) du mécanisme d'embrayage, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une face transversale d'appui (42) en matière plastique, et un matériau (36) transmettant l'effort entre les deux faces transversales d'appui (42, 44) présentant une compressibilité linéaire négative. 2 - Butée de débrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant un cumul des gonflements du matériau à compressibilité négative (36) à chaque cycle de débrayage. 3 - Butée de débrayage selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte par rapport à la face transversale d'appui arrière (44), un dispositif à cliquet anti-retour menant (46) permettant seulement une avance d'une plaque disposée à l'avant (38) du matériau à compressibilité négative (36), et un cliquet anti-retour mené (32) permettant seulement une avance d'une plaque disposée à l'arrière (34) de ce matériau. 4 - Butée de débrayage selon la revendication 3, caractérisée en ce que les dispositifs à cliquet anti-retour (32, 46) comportent des languettes (54) faiblement inclinées par rapport à une direction transversale, prenant appui sur une tige axiale (52). 5 - Butée de débrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau à compressibilité linéaire négative (36) est enfermé dans une capsule. 6 - Butée de débrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau à compressibilité linéaire négative (36) comporte du dicyanoaurate de zinc. 7 - Véhicule automobile comportant un mécanisme d'embrayage disposé entre un moteur et une transmission, actionné par une butée de débrayage (30), caractérisé en ce que cette butée de débrayage (30) est selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes. 8 - Véhicule automobile selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mécanisme d'embrayage comporte un système de compensation d'usure du disque de friction (6).