Brevet FR3079895A1 — publié le 20191011

Description Titre de l'invention : Disque d'embrayage pourvu d'une cage amor- tisseuse, d'une pièce intermédiaire et d'une bride de moyeu découpée ainsi que procédé de fabrication d'un disque d'embrayage [0001] L'invention concerne un disque d'embrayage, par exemple du type d'un amortisseur de vibrations de torsion, destiné à être utilisé dans une chaîne cinématique d'un véhicule à moteur. Le disque d'embrayage comprend une cage amortisseuse qui absorbe une force appliquée et qui loge de manière relativement mobile un premier galet de roulement dans au moins une première cage à galet, de sorte que le premier galet de roulement peut se déplacer dans la première cage à galet. Le disque d'embrayage comprend en outre un élément intermédiaire en liaison fonctionnelle avec la cage amortis seuse par l'intermédiaire du premier galet de roulement, par exemple à la façon d'un balancier (pendulaire), et une bride de moyeu qui est en liaison fonctionnelle avec l'élément intermédiaire par l'intermédiaire d'un deuxième galet de roulement et qui évacue la force et qui loge de manière relativement mobile le deuxième galet de roulement dans au moins une deuxième cage à galet. [0002] L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un disque d'embrayage pourvu d'une cage amortisseuse, laquelle présente au moins une cage à galet, d'un élément intermédiaire et d'une bride de moyeu, qui comprend au moins une deuxième cage à galet. [0003] On connaît d'après l'état de la technique différents disques d'embrayage de ce type. Ainsi, le document DE 10 2014 215 138 divulgue un disque d'embrayage de type amortisseur de vibrations de torsion, comprenant une partie d'entrée, qui est accouplée à une partie de sortie par l'intermédiaire de différents éléments d'amortissement se présentant sous forme de ressorts hélicoïdaux. Les irrégularités de transmission du couple sont amorties par la déformation des ressorts, de sorte que le moyeu accouplé à l'arbre d'entrée de boîte de vitesses transmet le couple de la façon la plus invariable possible. [0004] Le problème de la transmission de couple au moyen de ressorts de compression est qu'ils engendrent un frottement extérieur amplifié. Il en résulte des signes d'usure sur les cavités à ressorts ainsi que sur les ressorts de compression eux-mêmes. En outre, le frottement extérieur compromet le comportement d'amortissement de l'amortisseur de vibrations de torsion du fait d'une modification de l'hystérésis de l'amortissement à friction, ce qui va à l'encontre de l'objectif de la transmission de couple invariable. [0005] Dans ce contexte, un disque d'embrayage tel qu'il est divulgué dans le document DE 10 2015 211 899 Al a été mis au point. Il comprend un amortisseur de vibrations de 2 torsion pourvu d'une partie d'entrée agencée autour d'un axe de rotation et d'une partie de sortie pouvant être amenée en rotation autour de l'axe de rotation par rapport à la partie d'entrée de façon limitée à l'encontre de l'effet du dispositif à ressort. La conversion de la rotation relative à l'intérieur de cet amortisseur de vibrations de torsion de l'état de la technique en actionnement axial du dispositif à ressort repose exclusivement sur des mouvements libres entre des pièces structurales présentant des contacts roulants par l'intermédiaire de corps roulants. Afin de protéger le dispositif à ressort contre des sollicitations élevées et de l'installer indépendamment d'un lieu de montage, le dispositif à ressort est agencé à l'extérieur du trajet du couple entre la partie d'entrée et la partie de sortie. [0006] Les disques d'embrayage, tels qu'on les connaît d'après le document DE 10 2015 211 899 Al, présentent l'inconvénient, en raison de la transmission de puissance par les contacts roulants par l'intermédiaire de corps roulants, que des pics de tension locale apparaissent, qui entraînent une sollicitation accrue voire une déformation de la partie d'entrée (cage amortisseuse) ou de la partie de sortie (bride de moyeu) sur les voies de roulement menant aux corps roulants. [0007] Par conséquent, l'objet de la présente invention est de divulguer un disque d'embrayage qui pallie les inconvénients de l'état de la technique ou du moins les réduit, et qui permet d'obtenir en particulier un disque d'embrayage transmettant une puissance entre une partie d'entrée et une partie de sortie par l'intermédiaire de corps roulants de manière fiable et sans dégradation du matériau. En outre, l'objet de l'invention est de divulguer un procédé de fabrication dudit disque d'embrayage. [0008] L'objectif, en ce qui concerne le dispositif, est résolu selon l'invention par le fait que la deuxième cavité à galet est découpée à partir de la bride de moyeu et présente une part de coupe lisse supérieure à 50 %, de préférence de 55 %. [0009] L'objectif est résolu, en ce qui concerne le procédé, par le fait que la première cavité à galet et/ou la deuxième cavité à galet sont ménagées dans la cage amortisseuse ou la bride de moyeu au moyen d'une étape de découpage, l'étape de découpage étant réalisée de telle manière que la part de coupe lisse atteint plus de 50 %, de préférence 55 %. [0010] On entend par part de coupe lisse, dans le cadre de l'invention, la part de surface découpée dans le sens de découpage qui est sectionnée de façon « lisse », par conséquent n'est pas rompue. En d'autres termes, la part de coupe lisse d'une tôle découpée est définie comme la partie dans la direction de découpage qui est séparée par cisaillement, par opposition à une part rompue. La part de coupe lisse s'étend par conséquent de la surface de la partie découpée au bord au niveau duquel le bord de cisaillement se transforme en bord de rupture. Ce bord peut être déterminé de façon techniquement précise. 3 [0011] Du point de vue fonctionnel, une part élevée de coupe lisse est souhaitable dans de très nombreuses applications, par exemple en ce qui concerne la pression superficielle, mais elle ne peut que rarement être obtenue de façon rentable pour des raisons de technique de fabrication. Dans le cas présent, la forme et le choix du matériau de la bride de moyeu et de préférence également de la cage amortisseuse sont tels qu'une part de coupe lisse supérieure à la moitié des épaisseurs respectives de matériau de la pièce à découper peut être réalisée de manière rentable. [0012] En raison de cette part élevée de coupe lisse, un contact superficiel peut être réalisé entre le deuxième galet de roulement et la bride de moyeu elle-même à l'échelle microscopique, lequel contact permet une transmission efficace du couple du galet de roulement sur la bride de moyeu, de sorte que la transmission du couple par l'intermédiaire du corps roulant fixe du deuxième galet de roulement ne provoque aucune tension locale dans la zone de la deuxième cavité à galet, et ceci permet donc une transmission du couple présentant peu de frottement extérieur et compensant les variations. [0013] En d'autres termes, l'invention concerne un concept d'amortisseur d'un disque d'embrayage ou d'un amortisseur de vibrations de torsion, avec lequel le frottement extérieur est considérablement réduit. La transmission de force s'effectue selon l'invention au moyen de galets de roulement spécifiques, qui roulent sur la bride de moyeu et de préférence également sur la cage amortisseuse, au lieu de ressorts de compression. Pour le guidage des galets de roulement dans la bride de moyeu (et de préférence dans la cage amortisseuse), il est possible de prévoir pour cette raison des cavités à galet spécifiques dans les pièces structurales, qui présentent une part de coupe lisse supérieure à 50%, de préférence de 55%. [0014] Ainsi, le disque d'embrayage est usiné selon l'invention par découpage, qui se ca- ractérise par le fait que le matériau (16MnCr5) est façonné par des bords de coupe pénétrant des deux côtés jusqu'à ce que sa capacité de déformation soit épuisée et qu'une rupture se produise. Dans ce cadre, le matériau subit un traitement thermique avant le découpage et après le laminage à froid de la bande de matériau, de sorte que des carbures sphériques se forment dans la structure du matériau, afin de présenter ainsi une « excellente qualité de découpage » et de pouvoir être découpé d'une meilleure façon. Le découpage permet, en raison des caractéristiques spécifiques caractérisant le procédé, de produire des pièces coupées dont les surfaces coupées sont parfaitement lisses sur toute l'épaisseur de la tôle, mais au minimum sur 50 % de l'épaisseur de la tôle. [0015] Des modes de réalisation avantageux sont l'objet des sous-revendications et sont expliqués plus en détail par la suite. [0016] Il est ainsi avantageux que la première cavité à galet soit découpée à partir de la cage 4 amortisseuse et présente également une part de coupe lisse supérieure à 50 %. De cette manière, la transmission de couple de la cage amortisseuse à l'élément intermédiaire présente un faible frottement extérieur et un degré élevé de compensation des variations. En outre, il est de cette manière possible de fabriquer la cage amortisseuse et la bride de moyeu au cours du même processus de fabrication, c'est-à-dire à l'aide du même outil. [0017] Plus préférentiellement, la bride de moyeu est fabriquée à partir d'un matériau qui présente une résistance à la rupture minimale de 350 MPa. Ceci diminue le risque de bosses du matériau ou de déformations dues à la sollicitation ponctuelle par le deuxième galet de roulement. En variante ou en plus, la cage amortisseuse est également fabriquée à partir d'un matériau qui présente une résistance à la rupture minimale de 350 MPa. [0018] Dans ce mode de réalisation, la bride de moyeu est fabriquée de préférence à partir de 16MnCr5 ou d'un matériau présentant une part plus élevée de carbone, afin de garantir de manière fiable la résistance à la rupture correspondante. En variante ou en plus, la cage amortisseuse est elle aussi fabriquée à partir de 16MnCr5 ou d'un matériau présentant une part de carbone plus élevée. Cela ajuste les avantages de la bride de moyeu sur ceux de la cage amortis seuse. [0019] Afin d'augmenter davantage encore les avantages d'un disque d'embrayage peu sujet à l'usure, la bride de moyeu et/ou la cage amortisseuse sont de préférence trempées de manière à présenter une dureté supérieure à 500 HV (dureté Vickers). [0020] De préférence, la bride de moyeu et/ou la cage amortisseuse sont exposées à une trempe superficielle (ou cémentées), afin de conférer à la couche extérieure du composant respectif une dureté adaptée à la sollicitation accrue. [0021] Une autre possibilité de trempe d'un des composants ou des deux composants, la bride de moyeu et la cage amortisseuse, consiste à tremper les cavités à galet respectives par induction, afin de tremper de manière sélective les composants qui sont exposés à une sollicitation particulière. Ceci est rentable et possible avec une précision élevée. [0022] Un autre mode de réalisation avantageux de la présente invention est caractérisé en ce que le premier galet de roulement présente dans sa zone faisant saillie de la première cavité à galet et/ou le deuxième galet de roulement présente dans sa zone faisant saillie de la deuxième cavité à galet un diamètre compris entre 6 mm et 15 mm, de préférence de précisément 9,5 mm. Avec ce diamètre, les essais effectués par la demanderesse ont abouti à un résultat optimal de sécurité de transmission en raison d'une solidité suffisante et d'une taille moins importante. [0023] En particulier, lorsque la cage amortisseuse présente quatre premières cavités à galet réparties dans la direction périphérique, qui sont agencées en deux paires diamé- tralement opposées l'une à l'autre, et/ou que la bride de moyeu présente deux deuxièmes cavités à galet réparties uniformément dans la direction périphérique, la transmission du couple présentant peu de variations et de frottement extérieur est permise. [0024] L'invention est expliquée plus en détail par la suite sur la base de modes de réa- lisation concrets en faisant référence aux dessins en annexe. On peut voir sur les dessins que : [0025] [fig.1] la figure 1 illustre une vue schématique du disque d'embrayage selon [0026] l'invention ; [0027] [fig.21 la figure 2 illustre une vue schématique d'une part de coupe lisse ; [0028] [fig.31 la figure 3 illustre une vue en élévation d'une cage amortisseuse à garniture de friction ; [0029] [fig.41 la figure 4 illustre une coupe le long de la ligne IV-IV de la figure 3; [0030] [fig.51 la figure 5 illustre une vue agrandie de la zone V de la figure 3 ; [0031] [fig.61 la figure 6 illustre une première cage à galet agrandie ; [0032] [fig.71 la figure 7 illustre une coupe le long de la ligne VII-VII de la figure 6; [0033] [fig.81 la figure 8 illustre une vue en élévation d'une bride de moyeu ; [0034] [fig.91 la figure 9 illustre une coupe le long de la ligne IX-IX de la figure 8; [0035] [fig.10] la figure 10 illustre une vue agrandie de la zone X de la figure 8 ; [0036] [fig.11] la figure 11 illustre une deuxième cage à galet agrandie ; et [0037] [fig.12] la figure 12 illustre une coupe le long de la ligne XII-XII de la figure 11. [0038] Les figures ne sont que de nature schématique et servent exclusivement à améliorer la compréhension de l'invention. Les références numériques sont interchangeables. Les éléments identiques sont pourvus des mêmes références numériques. [0039] La figure 1 illustre un disque d'embrayage 1 destiné à être utilisé dans une chaîne ci- nématique d'un véhicule à moteur, le disque comprenant une cage amortisseuse 2 qui absorbe une force appliquée et qui loge de manière relativement mobile un premier galet de roulement 4 dans au moins une première cavité à galet 3. Le disque d'embrayage 1 comprend en outre un élément intermédiaire 5 en liaison fonctionnelle avec la cage amortis seuse 2 par l'intermédiaire du premier galet de roulement 4 et une bride de moyeu 7 en liaison fonctionnelle avec l'élément intermédiaire 5 par l'intermédiaire d'un deuxième galet de roulement 6. La bride de moyeu 7 forme une deuxième cavité à galet 8, qui loge le deuxième galet de roulement 6 de manière relativement mobile. Selon l'invention, la deuxième cavité à galet 8 est découpée à partir de la bride de moyeu 7 et présente une part de coupe lisse supérieure à 50 %. La première cavité à galet 3 ainsi que la deuxième cavité à galet 8 sont représentées uniquement de façon schématique sur la figure 1. Pour mieux comprendre l'invention, renvoi est fait par exemple à la figure 3 en ce qui concerne la première cavité à galet 3, 6 et renvoi est fait à la figure 8 en ce qui concerne la deuxième cavité à galet 8. [0040] Le flux de couple représenté en pointillés partant d'une entrée E et sortant par une sortie A ressort clairement du disque d'embrayage 1 de la figure 1. L'entrée E se situe sur la cage amortisseuse 2, la sortie A sur la bride de moyeu 7. Entre celles-ci, le flux de couple traverse le premier galet de roulement 4, l'élément intermédiaire 5 et le deuxième galet de roulement 6. L'élément intermédiaire 5 se compose de deux mâchoires d'écartement 9 ainsi que de deux ressorts de compression 10 qui pressent les deux mâchoires d'écartement 9 radialement vers l'extérieur. [0041] Sur la figure 2 est représentée une part de coupe lisse jouant un rôle primordial dans l'invention. La bride de moyeu 7 y est représentée de manière agrandie après une étape de découpage. S'il s'agit du mode de réalisation avantageux, pour lequel la cage amortisseuse 2 est également découpée de manière à présenter une part de coupe lisse supérieure à 50 %, la présente pièce structurale pourrait également être la cage amortisseuse 2. [0042] La bride de moyeu 7 présente une épaisseur de tôle 11 qui est perforée le long de la direction de la flèche P. La flèche P reproduit de manière schématique le mouvement relatif entre un poinçon et une plaque à sectionner ou à découper. Il se forme tout d'abord un renfoncement de bord 12, qui présente une hauteur de renfoncement de bord 13 et une largeur de renfoncement de bord 14. Lorsque les matériaux selon l'invention de la bride de moyeu 7 ainsi que de l'outil de découpage non représenté ici sont utilisés, on obtient des dimensions de hauteur de renfoncement de bord 13 et de largeur de renfoncement de bord 14 qui sont peu élevées en comparaison de l'épaisseur de tôle 11. En outre, une hauteur de coupe lisse 15 s'étend le long de la direction de découpage P. Cette hauteur forme une surface de coupe lisse 16. Une hauteur de surface de rupture 16 se forme en outre dans la direction d'estampage P de manière adjacente à la hauteur de coupe lisse 15. La hauteur de surface de rupture 16 représente la part découpée qui n'est pas sectionnée, mais rompue. [0043] Une bavure 17, qui se compose d'une hauteur de bavure de coupe 18 et d'une largeur de bavure de coupe 19, est adjacente à la hauteur de surface de rupture 16. Le tracé de la bavure de coupe 17 forme conjointement avec la surface de la bride de moyeu 7 un angle de surface de rupture p. La part de coupe lisse est obtenue par le quotient de la hauteur de coupe lisse 15 et de l'épaisseur de tôle 11. Selon l'invention, la part de coupe lisse de la deuxième cavité à galet 8 dans la bride de moyeu 7 et de préférence de la première cavité à galet dans la cage amortisseuse est supérieure à 50 %. [0044] La figure 3 représente une cage amortisseuse 2 en vue en élévation. Celle-ci présente radialement à l'extérieur une garniture de friction 15, qui est destinée à absorber un couple d'un moteur par l'intermédiaire d'un flux de force de frottement. La cage amortisseuse 2 forme quatre premières cavités à galet 3 radialement à l'intérieur de la 7 garniture de friction 15. Celles-ci présentent chacune la forme d'un boomerang. En d'autres termes, elles sont en forme de L, pourvu de deux branches de même longueur. Dans chacune des premières cavités à galet 3 est agencé un premier galet de roulement 4. Ce dernier est, selon l'invention, en mesure de transmettre une force ou un couple sur l'élément intermédiaire 5 par l'intermédiaire de la garniture de friction 15, lorsqu'un couple est appliqué dans la cage amortisseuse 2. Ainsi, le premier galet de roulement 4 peut effectuer un mouvement relatif le long du contour de la première cavité à galet 3. [0045] La coupe le long de la ligne IV-IV est représentée sur la figure 4. La cage amor- tisseuse 2 se compose d'un disque d'entraînement 21 et d'un disque complémentaire 22. Une première cavité à galets 3 est découpée aussi bien dans le disque d'entraînement 21 que dans le disque complémentaire 22. De cette manière, le premier galet de roulement 4 peut être agencé entre le disque d'entraînement 21 et le disque complémentaire 22. Le premier galet de roulement 4 présente une forme étagée (à la façon d'un rivet étagé), les deux parties extérieures du premier galet de roulement 4 (dans la direction longitudinale du galet de roulement) présentant un diamètre inférieur à celui de la partie intérieure. La partie intérieure forme un diamètre de collet 23, qui transmet un couple sur l'élément intermédiaire 5. La bride de moyeu 7 est agencée radialement à l'intérieur du premier galet de roulement 4, mais elle n'est pas représentée ici sur la figure 4 pour des raisons de clarté. [0046] La figure 5 représente de manière agrandie la première cavité à galet 3 dans laquelle est agencé le premier galet de roulement 4. Ainsi, il est possible de reconnaître la forme supérieure du contour intérieur de la première cavité à galet 3. Le premier galet de roulement 4 peut être guidé le long de la forme de boomerang afin de réaliser un mouvement relatif qui compense des variations de couple. Ce mouvement est visualisé par la flèche B, qui indique le mouvement du galet. [0047] La figure 6 représente la première cavité à galet 3 séparément. Une coupe illustrée sur la figure 7 est réalisée le long de la ligne VII-VII. On peut comprendre le concept selon l'invention de part de coupe lisse en faisant référence à la figure 7. Cette part est supérieure à 50 % par rapport à l'épaisseur de tôle 11. [0048] Sur la figure 8 est représenté l'élément de la bride de moyeu 7 agencé radialement à l'intérieur du premier galet de roulement 4. Ledit élément comprend deux deuxièmes cavités à galet 8 dans lesquelles est agencé respectivement un deuxième galet de roulement 6. Les deuxièmes cavités à galet 8, qui sont elles aussi logiquement au nombre de deux, présentent une forme similaire à celle des premières cavités à galet 3. Elles permettent donc également que les deux deuxièmes galets de roulement 6 réalisent un mouvement relatif par rapport à la bride de moyeu 7. Ceci renforce l'action de compensation de couple du disque d'embrayage 1 selon l'invention. La 8 bride de moyeu 7 est agencée autour d'un moyeu 24 qui transmet le couple supporté par celui-ci sur un arbre d'entrée de boîte de vitesses, par exemple par l'intermédiaire d'une coopération de formes. [0049] En faisant référence à la figure 9, qui représente une coupe le long de la ligne IX-IX de la figure 8, il convient de traiter plus en détail la structure de la bride de moyeu 7. Celle-ci se compose d'un premier disque de moyeu 25 et d'un deuxième disque de moyeu 26. Ces derniers sont agencés à plan parallèle l'un par rapport à l'autre et transmettent le couple par coopération de formes sur le moyeu 24. Du fait que la bride de moyeu 7 est également formée de deux pièces du type disque, à savoir du premier disque de moyeu 25 et du deuxième disque de moyeu 26, l'espace intermédiaire prévu entre ces derniers permet l'agencement du deuxième galet de roulement 6. Celui-ci est réalisé de façon étagée, de la même façon que le premier galet de roulement 4, et comprend une pièce centrale qui présente un diamètre de collet 23 plus important, lequel permet, de la même façon que le premier galet de roulement 4, la transmission de force à partir de l'élément intermédiaire 5. [0050] Sur la figure 10, la zone de la figure 8 désignée par un X est représentée agrandie. On voit ainsi le contour de la deuxième cavité à galet 8. Le deuxième galet de roulement 6 est agencé mobile dans celle-ci et réalise le mouvement roulant caractérisé par la flèche B. [0051] La figure 11 représente la deuxième cavité à galet 8 proprement dite. Celle-ci présente sensiblement la forme d'un triangle équilatéral, lequel présente des coins arrondis, la face du triangle tournée vers le moyeu 24 présentant une bosse. [0052] Enfin, la figure 12 représente la coupe le long de la ligne XII-XII de la figure 11. Ici également, il est entendu que la part de coupe lisse, en d'autres termes la partie de l'épaisseur de tôle 11 obtenant une coupe lisse lors du découpage, est supérieure à 50 % de l'épaisseur de tôle 11. Liste des références numériques [0053] 1 disque d'embrayage 2 cage amortisseuse 3 première cavité à galet 4 premier galet de roulement 5 élément intermédiaire 6 deuxième galet de roulement 7 bride de moyeu 8 deuxième cavité à galet 9 mâchoire d'écartement ressorts de compression 11 épaisseur de tôle 12 renfoncement de bord 13 hauteur de renfoncement de bord 14 largeur de renfoncement de bord hauteur de coupe lisse 16 hauteur de surface de rupture 17 bavure 18 hauteur de bavure de coupe 19 largeur de bavure de coupe garniture de friction 21 disque d'entraînement 22 disque complémentaire 23 diamètre de collet 24 moyeu premier disque de moyeu 26 Deuxième disque de moyeu [0054] E entrée A sortie P direction de découpage B mouvement roulant p angle de surface de rupture 9 10 [Revendication 11 [Revendication 21 [Revendication 31 [Revendication 41 [Revendication 51 [Revendication 61 [Revendication 71