Brevet FR3051521A1 — publié le 20171124

BUTEE DE DEBRAYAGE AVEC FACE D'APPUI EN PLASTIQUE ET SYSTEME MECANIQUE DE COMPENSATION DE LONGUEUR [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 de la boîte de vitesses, 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 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. [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. 3051521 2 [0007] Un type de butée de débrayage connu, présenté notamment par le document FR-B1-2961280, comporte une rangée de billes disposée entre deux cages transmettant le mouvement venant du levier de commande au ressort de pression. Cette butée comporte un dispositif d'auto-centrage afin de s'aligner automatiquement sur l'axe du 5 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 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. 10 [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 afin de passer ce couple plus important. [0010] Pour résoudre ce problème on peut modifier la cinématique du levier de 15 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 supplémentaire qui n'est pas toujours disponible. [0011] Une autre solution consiste à utiliser une butée présentant des faces d'appui en 20 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 25 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. 3051521 3 [0014] Elle propose à cet effet une butée de débrayage pour la commande d'un mécanisme d'embrayage d'un moteur thermique, comportant deux faces transversales d'appui prévues pour transmettre le déplacement d'un levier de commande à des doigts d'un ressort de pression du mécanisme d'embrayage, cette butée étant remarquable en 5 ce qu'elle comporte au moins une face d'appui en matière plastique, et en ce qu'elle comporte un système mécanique de compensation automatique de la longueur axiale entre les deux faces d'appui. [0015] Un avantage de cette butée de débrayage est que le coefficient de frottement réduit des faces d'appui en matière plastique permet de diminuer l'hystérésis à la pédale 10 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, est compensée automatiquement par le système mécanique de compensation de longueur ce qui permet d'éviter lors de cette 15 usure une inclinaison trop forte du levier et des risques d'interférences avec le carter l'entourant. [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 comporte une bague avant en appui sur le ressort de 20 pression, une partie arrière en appui sur le levier de commande, et un ressort intermédiaire entre ces parties qui tend à les écarter axialement. [0019] Avantageusement, la butée de débrayage comporte un boîtier de maintien maintenant l'ensemble de la butée comportant sa bague avant et sa partie arrière, en fixant une longueur calibrée prise à partir de la face d'appui en matière plastique 25 subissant une usure. [0020] Selon un mode de réalisation, la partie arrière comporte un coulisseau prenant appui sur une rampe d'une bague arrière, donnant par son coulissement une augmentation de la longueur axiale de cette partie arrière lors d'une action du système mécanique de compensation. 3051521 4 [0021] Selon un autre mode de réalisation, la partie arrière comporte un élément comprenant une denture inclinée prenant appui sur une denture correspondante d'une bague arrière, présentant une inclinaison permettant par un effet cliquet seulement un mouvement vers l'avant de cet élément. 5 [0022] Avantageusement, la butée de débrayage comporte une roue à rochet actionnée par une augmentation de l'écartement axial entre la bague avant et la partie arrière, correspondant à une usure de la face d'appui en matière plastique. [0023] Dans ce cas, la butée de débrayage peut comporter une tige d'attaque fixée à la bague avant, qui actionne la roue à rochet. 10 [0024] Selon un autre mode de réalisation, la partie arrière comporte une vis axiale donnant par une rotation une augmentation de la longueur axiale de cette partie arrière lors d'une action du système mécanique de compensation. [0025] Selon un autre mode de réalisation, la butée comporte des écarteurs disposés axialement entre la bague avant et une bague arrière, en appui sur une surface inclinée 15 d'une de ces bagues, le ressort intermédiaire poussant en permanence ces écarteurs afin de les faire coulisser sur la surface inclinée pour écarter les deux bagues l'une de l'autre. [0026] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant une butée de débrayage disposée entre un moteur et une transmission, cette butée de débrayage comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 20 [0027] 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 : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un embrayage équipé d'une butée de débrayage selon l'art antérieur ; 25 - la figure 2 est un graphique présentant en demi-coupe axiale le principe de fonctionnement d'une butée selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma en demi-coupe axiale d'une butée selon l'invention ; - la figure 4 est un schéma en vue arrière de cette butée ; 3051521 5 - la figure 5 est un schéma en demi-coupe axiale d'une butée suivant une variante ; - la figure 6 est un schéma en demi-coupe axiale d'une butée suivant une autre variante ; 5 les figures 7 et 8 sont des vues de détail de cette butée, présentant respectivement une roue dentée vu de face et l'engagement d'une tige d'attaque dans cette roue ; et - les figures 9 et 10 sont des schémas d'une butée suivant une autre variante, présentée respectivement en demi-coupe axiale et en vue arrière. 10 [0028] La figure 1 présente un volant moteur 4 fixé sur l'extrémité d'un vilebrequin 2 d'un 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. [0029] Par convention, le côté axial tourné vers le moteur thermique indiqué par la 15 flèche « AV », est appelé côté avant. [0030] 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. 20 [0031] Un levier de commande 16 fixé au carter de la boîte de vitesses 24 par un pivot 18, comporte une extrémité extérieure actionnée par une pédale d'embrayage 20, par l'intermédiaire d'une commande qui peut être à câble ou hydraulique. [0032] 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 25 par sa face transversale avant à l'extrémité intérieure des doigts de commande du ressort de pression 12. [0033] 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 3051521 6 pression 12 bascule autour de ses articulations 26 pour soulever le plateau de pression 8, ce qui libère le disque de friction 6. [0034] 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, 5 en entraînant un rappel vers l'arrière de la butée 30 et de la fourchette 22 du levier 16. [0035] 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. 10 [0036] La figure 2 présente une butée 30 comportant une face transversale d'appui avant en matière plastique, et un système mécanique intérieur de compensation automatique de sa longueur axiale totale X entre ses deux faces d'appui. [0037] 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 15 essais ont montré que sur la durée de vie du véhicule on pouvait atteindre une usure d'environ 1,5mm. [0038] La butée 30 comporte une bague avant 40 formant une partie avant, une partie arrière 60, et un ressort intermédiaire 50 qui tend à écarter ces deux parties l'une de l'autre. 20 [0039] La butée 30 comporte un boîtier de maintien 32 disposé dans son alésage, qui présente à ses extrémités un rebord radial permettant un maintien de l'ensemble de la butée comportant sa bague avant 40 et sa partie arrière 60, en fixant une longueur calibrée X. [0040] Le rebord radial avant vient sur la face avant en matière plastique en même 25 temps que les doigts du ressort de pression 12, de manière à maintenir la bague avant 40 sur une surface subissant l'usure de ces doigts. De cette manière, avec la pression constante du ressort intermédiaire 50 écartant les deux parties de la butée 30, la longueur utile de cette butée est maintenue suivant la longueur calibrée X. 3051521 7 [0041] Dans le cas d'une usure du disque de friction 6 du mécanisme d'embrayage, les doigts du ressort de pression 12 reculant vers l'arrière à la fin d'un cycle de débrayage, l'ensemble de la butée 30 recule aussi vers l'arrière sans effet sur sa longueur calibrée X. [0042] La figure 3 présente la bague avant 40 de la butée 30, comportant un revêtement 5 de la face d'appui avant 42 en matière plastique permettant un glissement des doigts du ressort de pression 12 avec un faible frottement. [0043] La bague avant 40 est reliée à la partie arrière 60 de la butée 30 par le ressort intermédiaire 50 qui tend à écarter axialement en permanence ces deux parties. [0044] La partie arrière 60 comporte vers l'arrière une bague arrière 44 présentant la 10 face arrière d'appui recevant la charge du levier 16, et vers l'avant une rampe inclinée 46. [0045] Un coulisseau 48 comporte une pente arrière ajustée sur la rampe 46 de la bague arrière 44, et une extrémité avant prenant appui sur le ressort intermédiaire 50. Le coulisseau 48 peut coulisser radialement vers l'intérieur en suivant la rampe 46 de la bague arrière 44, comme indiqué par la flèche F1, ce qui le déplace en même temps vers 15 l'avant par l'effet de cette rampe en augmentant la longueur axiale Y de la partie arrière 60. [0046] Une roue à rochet 52 reliée à la bague arrière 44, comporte des dents extérieures en prise avec une crémaillère 54 se trouvant sur une face avant du coulisseau 48, disposée parallèlement à la rampe 46. 20 [0047] Une tige d'attaque 58 comporte une extrémité avant fixée sur la face arrière de la bague avant 40. L'extrémité arrière de la tige d'attaque 58 est engagée dans les dents de la roue à rochet 52 de manière à entraîner cette roue dans le sens indiqué par la flèche F quand la tige part vers l'avant, et à se dégager des dents quand elle part vers l'arrière. [0048] Un ressort de compression 74 disposé entre la tige d'attaque 58 et la bague 25 arrière 44, donne un effort axial d'écartement entre ces éléments. [0049] Le fonctionnement de la butée 30 à compensation automatique de longueur et le suivant. L'extrémité arrière de la tige d'attaque 58 est au repos en appui vers l'avant sur une dent de la roue à rochet 52. 3051521 8 [0050] Lors d'une course de débrayage, la charge sur la butée 30 est suffisante pour comprimer complètement le ressort intermédiaire 50, on a alors un recul vers l'arrière de la tige d'attaque 58 par rapport à la roue à rochet 52, qui n'entraîne pas cette roue. [0051] Vers la fin du mouvement d'embrayage quand la charge axiale diminue, le 5 ressort intermédiaire 50 se détend et la tige d'attaque 58 repart vers l'avant par rapport à la roue à rochet 52. Dans le cas où il n'y a pas eu d'usure de la face d'appui 42 en matière plastique de la bague avant 40, la tige d'attaque 58 revient dans sa position de départ en appui sur la dent de la roue à rochet 52 sans faire tourner cette roue. [0052] Dans le cas où on a eu une usure de la face d'appui avant 42, la longueur axiale 10 totale X disponible pour la butée 30 restant constante, le ressort intermédiaire 50 se détend en écartant plus la bague avant 40 de la partie arrière 60. [0053] La tige d'attaque 58 venant alors plus en avant par rapport à la roue à rochet 52, entraîne vers l'avant la dent sur laquelle elle était en appui au repos, ce qui fait tourner cette roue en déplaçant par la crémaillère 54 le coulisseau 48 vers l'axe du mécanisme. 15 On a alors une augmentation de la longueur Y de la partie arrière 60 de la butée qui compense exactement cette usure. [0054] La butée 30 conservant sa longueur totale X même avec une usure de la face d'appui 42 en matière plastique, on peut accepter une usure relativement importante de cette face sans qu'elle entraîne un décalage de la course du levier 16. On n'a alors pas 20 de risque d'interférence du levier 16 avec un carter 24 de la boîte de vitesses, à cause de cette usure. [0055] La figure 4 présente quatre systèmes de rattrapage d'usure 62 comprenant chacun son coulisseau 48 et sa roue à rochet 52, régulièrement répartis autour de l'axe du mécanisme d'embrayage, afin d'apporter une répartition autour de cet axe des appuis 25 permettant de transmettre la charge axiale venant du levier 16 au ressort de pression 12. [0056] En variante, on peut disposer seulement trois systèmes de rattrapage d'usure 62, ce qui ferait une répartition isostatique des appuis autour de l'axe. [0057] La figure 5 présente une butée 30 comportant de manière similaire la roue à rochet 52 commandée par la tige d'attaque 58 liée à la bague avant 40. Toutefois, l'extrémité arrière de la tige d'attaque 58 est engagée dans les dents de la roue à rochet 3051521 9 52 de manière à entraîner cette roue dans le sens indiqué par la flèche F quand la tige part vers l'arrière, et à se dégager des dents quand elle part vers l'avant. [0058] Un écarteur 70 comportant la crémaillère 54 parallèle à l'axe est relié à la bague arrière 44 par une denture inclinée 72 présentant une inclinaison permettant par un effet 5 cliquet seulement un mouvement vers l'avant de cet élément en montant d'une dent à chaque fois, sans possibilité de recul. [0059] Le fonctionnement de la butée 30 est le suivant. Au repos, l'extrémité arrière de la tige d'attaque 58 est entre deux dents de la roue à rochet 52. [0060] Lors d'une course de débrayage, le ressort intermédiaire 50 vient en 10 compression complète, on a un recul vers l'arrière de l'extrémité arrière de la tige d'attaque 58 par rapport à la roue à rochet 52, qui reste toujours entre deux dents. [0061] Vers la fin du mouvement d'embrayage quand la charge axiale diminue, le ressort intermédiaire 50 se détend et la tige d'attaque 58 repart vers l'avant par rapport à la roue à rochet 52. Dans le cas où il n'y a pas eu d'usure de la face d'appui avant 42, 15 l'extrémité arrière de la tige d'attaque 58 reste entre les deux mêmes dents de la roue à rochet 52 qui ne tourne pas. [0062] Dans le cas où on a eu une usure de la face d'appui avant 42, le ressort intermédiaire 50 se détend en écartant plus la bague avant 40 de la partie arrière 60, et l'extrémité arrière de la tige d'attaque 58 passe au-dessus d'une dent de la roue à rochet 20 52. [0063] Lors du débrayage suivant la tige d'attaque 58 fait tourner la roue à rochet 52 d'une dent, ce qui déplace la crémaillère 54 vers l'avant par rapport à la bague arrière 44, en la faisant avancer d'une dent sur la denture inclinée 72. On a alors une augmentation de la longueur Y de la partie arrière 60 qui compense cette usure. 25 [0064] Les figures 6, 7 et 8 présentent une butée 30 comportant une vis 82 vissée dans un taraudage axial réalisé sur la face avant de la bague arrière 44, recevant à son extrémité avant la poussée du ressort intermédiaire 50. Une roue dentée 80 est fixée sur la vis 82. 3051521 10 [0065] La roue dentée 80 comporte une série de dents extérieures 84, présentant sur le côté tourné vers l'avant une face inclinée. La tige d'attaque 58 liée à la bague avant 40, présente à son extrémité arrière une pente arrière 86 disposée juste au-dessus d'une pente correspondante d'une dent extérieure 84. 5 [0066] Un ressort de compression 74 disposé entre la tige d'attaque 58 et la bague arrière 44, donne un effort axial d'écartement entre ces éléments. [0067] Le fonctionnement de la butée 30 est le suivant. [0068] Lors d'un cycle complet de débrayage sans usure de la face d'appui avant 42, la pente arrière 86 de la tige d'attaque 58 se déplace au-dessus d'une dent 84 de la roue 10 dentée 80, sans la toucher. On n'a alors pas de rotation de cette roue dentée 80. [0069] Après une usure de la face d'appui avant 42 de la bague avant 40, lors du mouvement d'embrayage la tige d'attaque 58 effectue une course plus importante. La pente arrière 86 de la tige d'attaque 58 vient au contact d'une dent 84 de la roue dentée 80 et la fait tourner, ce qui entraîne en rotation la vis 82 qui se dévisse alors de la bague 15 arrière 44 en augmentant la longueur Y de la partie arrière 60 qui compense cette usure. [0070] Les figures 9 et 10 présentent une butée 30 comportant la bague avant 40 comprenant une face arrière transversale plane, et la bague arrière 44 comprenant une face avant formant une surface conique 94 centrée sur l'axe, dont la pointe serait tournée vers l'avant. 20 [0071] Trois écarteurs 90 régulièrement espacés sur un même diamètre, comportent une face avant plane en appui sur la bague avant 40, et une face arrière inclinée suivant une pente s'adaptant sur la surface conique 94 de la bague arrière 44. [0072] Les écarteurs 90 comportent sur leur contour extérieur une rainure disposée dans un plan transversal, recevant un ressort sensiblement circulaire 92 présentant trois 25 bossages de manière à maintenir l'espacement entre ces écarteurs. Le ressort 92 resserre en permanence les écarteurs 90 vers l'axe de l'embrayage. [0073] Le resserrement permanent des écarteurs 90 vers l'axe provoque grâce à la surface conique 94 une pression d'écartement constante entre la bague avant 40 et la bague arrière 44, ces bagues étant maintenues à la longueur totale X par le boîtier de 3051521 11 maintien 32. Dans le cas d'une usure de la face d'appui avant 42, la bague 40 s'écarte vers l'avant mais ne peut pas revenir en arrière par les écarteurs 90 qui se sont resserrés vers l'axe en réalisant un blocage. REVENDICATIONS1 - Butée de débrayage pour la commande d'un mécanisme d'embrayage d'un moteur thermique, comportant deux faces transversales d'appui prévues 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 d'appui en matière plastique (42), et en ce qu'elle comporte un système mécanique de compensation automatique de la longueur axiale entre les deux faces d'appui. 2 - Butée de débrayage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une bague avant (40) en appui sur le ressort de pression (12), une partie arrière (60) en appui sur le levier de commande (16), et un ressort intermédiaire (50, 92) entre ces parties qui tend à les écarter axialement. 3 - Butée de débrayage selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un boîtier de maintien (32) maintenant l'ensemble de la butée comportant sa bague avant (40) et sa partie arrière (60), en fixant une longueur calibrée (X) prise à partir de la face d'appui en matière plastique (42) subissant une usure. 4 - Butée de débrayage selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la partie arrière (60) comporte un coulisseau (48) prenant appui sur une rampe (46) d'une bague arrière (44), donnant par son coulissement une augmentation de la longueur axiale (Y) de cette partie arrière lors d'une action du système mécanique de compensation. 5 - Butée de débrayage selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie arrière (60) comporte un écarteur (70) comprenant une denture inclinée (72) prenant appui sur une denture correspondante d'une bague arrière (44), présentant une inclinaison permettant par un effet cliquet seulement un mouvement vers l'avant de cet écarteur (70). 6 - Butée de débrayage selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce 30 qu'elle comporte une roue à rochet (52) actionnée par une augmentation de l'écartement axial entre la bague avant (40) et la partie arrière (60), correspondant à une usure de la face d'appui en matière plastique (42). 3051521 13 7 - Butée de débrayage selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une tige d'attaque (58) fixée à la bague avant (40), qui actionne la roue à rochet (52). 8 - Butée de débrayage selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que 5 la partie arrière (60) comporte une vis axiale (82) donnant par une rotation une augmentation de la longueur axiale (Y) de cette partie arrière (60) lors d'une action du système mécanique de compensation. 9 - Butée de débrayage selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des écarteurs (90) disposés axialement entre la bague avant (40) et une 10 bague arrière (44), en appui sur une surface inclinée (94) d'une de ces bagues (44), le ressort intermédiaire (92) poussant en permanence ces écarteurs (90) afin de les faire coulisser sur la surface inclinée pour écarter les deux bagues (40, 44) l'une de l'autre. 10 - Véhicule automobile comportant une butée de débrayage (30) disposée 15 entre un moteur et une transmission, caractérisé en ce que cette butée de débrayage (30) est selon l'une quelconque des revendications précédentes.