FR2892480A1 - Dispositif de butee de debrayage. - Google Patents

Abstract

Le dispositif de butée de débrayage autocentreuse comprend un palier à roulement 1 et un élément de manoeuvre 3 pourvu d'une portion tubulaire 18 et d'une pluralité de doigts 29 axiaux circonférentiellement répartis autour de ladite portion tubulaire, les doigts axiaux étant déformables radialement afin de permettre l'auto-centrage du palier à roulement et aptes à assurer la retenue axiale dudit palier par rapport à l'élément de manoeuvre. Les doigts axiaux présentent, en section droite par un plan perpendiculaire à un axe de rotation de la butée, une longueur d'arc qui varie en fonction de la distance radiale entre ledit arc et ledit axe de rotation.

Description

Dispositif de butée de débrayage. La présente invention concerne le

domaine des butées de débrayage destinées à agir sur le diaphragme d'un embrayage, en particulier pour un véhicule automobile. L'invention s'applique aux butées de débrayage comprenant un roulement dont une des bagues est tournante et l'autre bague est fixe. Entre la bague tournante et la bague fixe, sont disposés des éléments roulants régulièrement répartis dans le sens circonférentiel au moyen d'une cage. Un élément de manoeuvre non tournant supporte le roulement et, sous l'action d'un organe de commande (mécanique, électrique ou hydraulique), vient déplacer axialement le roulement de butée contre le diaphragme de l'embrayage pour actionner le mécanisme d'embrayage. Le roulement est apte à actionner le mécanisme d'embrayage par l'intermédiaire de sa bague tournante. Un élément d'auto-centrage est généralement interposé entre la bague non tournante du roulement et l'élément de manoeuvre, ledit élément d'auto-centrage assurant la liaison entre ces deux pièces tout en autorisant, par son élasticité, un déplacement radial relatif entre lesdites deux pièces. Le roulement de butée peut ainsi se déplacer radialement afin d'obtenir un alignement des axes de rotation du roulement et du diaphragme, de manière à s'auto-centrer sur le diaphragme grâce notamment à l'élément d'auto-centrage.

On connaît, par le document FR-A-2 642 126, une butée de débrayage dans laquelle l'élément de manoeuvre se présente sous la forme d'une douille obtenue par moulage d'une matière synthétique et apte à coulisser axialement sur un tube-guide pour mettre en contact un palier de la butée contre un diaphragme de l'embrayage. L'élément de manoeuvre comprend également une pluralité de languettes élastiques circonférentiellement régulièrement. Chaque languette élastique est pourvue d'une portée de contact apte à coopérer avec la bague non tournante du roulement pour réaliser l'auto-centrage de la butée, et d'un crochet permettant d'assurer la retenue axiale de ladite bague sur l'élément de manoeuvre. A l'intérieur du moule dédié à la fabrication de ces éléments de manoeuvre, une pluralité de nervures sont disposées pour obtenir de telles languettes élastiques espacées dans le sens circonférentiel. Afin d'éviter une fragilité excessive du moule, il est nécessaire de prévoir des nervures présentant une épaisseur relativement importante. Ainsi, les espaces circonférentiels entre les languettes immédiatement adjacentes qui en découlent sont relativement importants. De tels espaces circonférentiels présentent l'inconvénient de favoriser l'infiltration d'éléments polluants extérieurs à l'intérieur du palier à roulement, notamment lors des manoeuvres de débrayage et d'embrayage. En effet, une butée de débrayage fonctionne dans un environnement pouvant être pollué par des particules résultant des usures par friction des matériaux utilisés dans les disques d'embrayage. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une butée de débrayage autocentreuse, présentant une fiabilité de fonctionnement particulièrement satisfaisante.

A cet effet, selon un aspect de l'invention, un dispositif de butée de débrayage autocentreuse apte à venir en contact avec un diaphragme de mécanisme d'embrayage, comprend un palier à roulement et un élément de manoeuvre. L'élément de manoeuvre comprend une portion tubulaire et une pluralité de doigts axiaux circonférentiellement répartis autour de ladite portion tubulaire, lesdits doigts axiaux étant déformables radialement afin de permettre l'auto-centrage du palier et aptes à assurer la retenue axiale dudit palier par rapport à l'élément de manoeuvre. Les doigts axiaux présentent, en section droite par un plan perpendiculaire à un axe de rotation de la butée, une longueur d'arc qui varie en fonction de la distance radiale entre ledit arc et ledit axe de rotation Avec un tel dispositif de butée de débrayage, il devient dès lors possible d'augmenter sensiblement l'étanchéité du palier, ce qui permet d'accroître sa sûreté de fonctionnement. En effet, l'existence de doigts axiaux présentant, en section droite par un plan perpendiculaire à un axe de rotation de la butée, une longueur d'arc qui varie en fonction de la distance radiale entre ledit arc et ledit axe de rotation, permet d'obtenir des espaces circonférentiels de taille réduite sans toutefois fragiliser de manière excessive les nervures du moule d'injection. En effet, avec la configuration de tels doigts, les nervures présentent une base épaisse et solide. Ainsi, de tels espaces circonférentiels entre les doigts de l'élément de manoeuvre limitent sensiblement l'intrusion d'éléments polluants extérieurs à l'intérieur du palier à roulement. En outre, lors du montage du roulement contre l'élément de manoeuvre, les doigts axiaux se resserrent légèrement les uns contre les autres, ce qui diminue l'espace circonférentiel entre deux doigts immédiatement adjacents et accroît encore la fiabilité de fonctionnement de la butée. Dans un mode de réalisation préféré, les doigts axiaux sont agencés de manière à obtenir une longueur d'arc réduite du côté de la portion tubulaire de l'élément de manoeuvre.

Avantageusement, les doigts axiaux sont délimités, dans le sens circonférentiel, par deux surfaces latérales convergentes. Dans un mode de réalisation préféré, l'élément de manoeuvre est réalisé à partir d'un polymère chargé avec un additif comprenant au moins du polytetrafluoroethylène (PTFE). Le dispositif peut comprendre, en outre, une collerette radiale venue de matière avec l'élément de manoeuvre et pourvue d'une surface de contact avec un organe de commande. Avantageusement, l'élément de manoeuvre comprend deux portions axiales prolongeant la collerette et disposées de manière diamétralement opposée, lesdites portions étant aptes à coopérer avec l'organe de commande pour former un moyen d'anti-rotation de l'élément de manoeuvre autour de son axe. Au moins une des portions axiales peut comprendre une saillie radiale formant moyen de retenue axiale de l'organe de commande sur l'élément de manoeuvre. Dans un mode de réalisation préféré, la saillie, les portions axiales et l'élément de manoeuvre sont monoblocs. Avantageusement, l'élément de manoeuvre est réalisé en une seule pièce par moulage d'un polymère qui peut être un polyphtalamide (PPA). La charge en PTFE peut être comprise entre 5 et 15% en poids par rapport au poids total du polymère. L'additif peut comprendre, en outre, des fibres de verre ou des microbilles de verre.

L'invention concerne également un système de commande d'embrayage comprenant une fourchette de commande, un diaphragme et un dispositif de butée de débrayage autocentreuse tel que défini précédemment.

L'invention concerne enfin un élément de manoeuvre pour dispositif de butée de débrayage auto-centreuse du type comprenant un palier à roulement, l'élément de manoeuvre étant pourvu d'une portion tubulaire et d'une pluralité de doigts axiaux circonférentiellement répartis autour de ladite portion tubulaire, les doigts étant déformables radialement afin de permettre l'auto-centrage du palier à roulement et aptes à assurer la retenue axiale dudit palier par rapport à l'élément de manoeuvre. Les doigts axiaux présentent, en section droite par un plan perpendiculaire à un axe de rotation de la butée, une longueur d'arc qui varie en fonction de la distance radiale entre ledit arc et ledit axe de rotation. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue en coupe axiale en élévation d'un dispositif de butée de débrayage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus d'un élément de manoeuvre du dispositif de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe selon l'axe III-III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective de l'élément de manoeuvre de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue de face partielle de l'élément de manoeuvre de la figure 2 ; -la figure 6 est une vue en coupe selon l'axe VI-VI de la figure 5 ; et -la figure 7 est une vue partielle d'un moule d'injection dédié à la fabrication de l'élément de manoeuvre de la figure 2.

Sur les figures 1 à 6, un dispositif de butée de débrayage, référencé 1 dans son ensemble, comprend un palier à roulement 2 et un élément de manoeuvre 3 pouvant coulisser axialement sur un tube guide 4.

Le palier à roulement 2, monté sur l'élément de manoeuvre 3, comprend une bague intérieure 5, une bague extérieure 6, entre lesquelles sont logés des éléments roulants 7 ici sous forme de billes, une cage 7a de maintien de l'espace circonférentiel des éléments roulants 7, et un organe d'étanchéité 8.

La bague intérieure 5, par exemple réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube, comprend une portion toroïdale 9 présentant en section droite par un plan axial un profil interne concave apte à former un chemin de roulement toroïdal pour la rangée d'éléments roulants 7. La portion toroïdale 9 est prolongée à partir de sa portion de grand diamètre par une portion axiale 10 à l'extrémité de laquelle vient se raccorder une portion radiale 11 s'étendant sensiblement radialement vers l'extérieur. La bague extérieure 6, pouvant être également réalisée par emboutissage d'une tôle mince ou d'un tube, comprend une portion toroïdale 13 présentant en section droite par un plan axial un profil interne concave apte à former un chemin de roulement torique pour la rangée d'éléments roulants 7. La portion toroïdale 13 est prolongée, à partir de sa portion de petit diamètre, par une portion tronconique 14 à l'extrémité de laquelle vient se raccorder une portion radiale 15 légèrement bombée qui vient en contact avec la surface de doigt d'un diaphragme 16 d'un dispositif d'embrayage (non représenté). La bague intérieure 5 est ici tournante et la bague extérieure 6 est non tournante. Bien entendu, il est également envisageable de prévoir une bague extérieure 6 tournante et une bague intérieure 5 non tournante. La cage 7a est disposée radialement entre les portions toroïdales 9, 13 des bagues intérieure et extérieure 5 et 6, et axialement entre la rangée d'éléments roulants 7 et la portion radiale 15 de la bague extérieure 6. L'organe d'étanchéité 8 comprend une armature 17 de protection fixée sur la surface extérieure de la bague extérieure 6. L'armature 17 s'étend radialement vers l'intérieur en direction de la bague intérieure 5, en étant disposée axialement entre les éléments roulants 7 et la portion radiale 11. L'élément de manoeuvre 3 est réalisé en une seule pièce et comprend une portion tubulaire 18 pourvue d'un alésage cylindrique 18a en contact avec la surface extérieure du tube guide 4, et une collerette radiale 19 située à proximité d'une extrémité axiale de la portion cylindrique 18. L'alésage 18a comprend une pluralité de rainures 18b axiales formant réserve de lubrifiant pour améliorer le coulissement de l'élément de manoeuvre 3 sur le tube guide 4. La collerette radiale 19 comprend une surface d'appui 20 orientée vers le roulement 2 et en contact de frottement avec la portion radiale 11 de la bague intérieure 5, et une surface d'appui 21 opposée orientée vers l'extérieur et coopérant par contact direct avec des doigts 22 d'une fourchette de commande apte à exercer un effort axial sur la butée de débrayage 1.

A partir de la collerette radiale 19, la portion tubulaire 18 de l'élément de manoeuvre 3 est prolongée, vers l'extérieur du côté opposé au roulement 2, par une courte portion cylindrique extérieure 23 sur laquelle sont pratiquées deux portions axiales, référencées 24 et 25, et disposées de manière diamétralement opposée sous la forme de méplats. Les portions axiales 24 et 25 ménagent ainsi chacune une surface axiale de guidage pour les bords internes des doigts 22 de la fourchette de commande afin d'assurer une liaison angulaire entre ces deux éléments et d'éviter une éventuelle rotation de l'élément de manoeuvre 3 autour de son axe. En d'autres termes, les surfaces extérieures des portions axiales 24 et 25 et les doigts 22 de la fourchette de commande forment un moyen d'anti-rotation de l'élément de manoeuvre 3 autour de son axe.

Les portions axiales 24 et 25, identiques entre elles, sont pourvues respectivement au niveau de leur extrémité libre axiale d'une saillie 26, 27 radiale dirigée vers l'extérieur. Lesdites saillies 26, 27 présentent une dimension radiale sensiblement réduite par rapport à celle de la collerette radiale 19. La solidarisation axiale des doigts 22 de la fourchette de commande par rapport à l'élément de manoeuvre 3, est réalisée par l'intermédiaire des saillies 26, 27. En variante et afin de réaliser la solidarisation relative de la fourchette de commande de l'élément de manoeuvre 3, il pourrait être envisageable de prévoir des crochets aptes à s'encliqueter sur les doigts 22 de ladite fourchette. L'élément de manoeuvre 3 comprend, axialement du côté opposé à la portion cylindrique extérieure 23, une portion cylindrique 28 prolongeant la collerette radiale 19 et qui présente un diamètre extérieur inférieur à celui de la portion axiale 10 de la bague intérieure 5. La portion cylindrique 28 s'étend axialement en direction de la portion toroïdale 9. L'élément de manoeuvre 3 comprend également une pluralité de doigts 29 ou languettes s'étendant axialement, ici en forme de couronne, en direction de la portion radiale 15 de la bague extérieure 6. Les doigts 29 axiaux sont disposés radialement entre la bague intérieure 5 et la portion tubulaire 18 de telle sorte qu'il subsiste un espace radial 30 entre la portion tubulaire 18 et lesdits doigts. Afin de présenter une flexibilité radiale suffisante, l'emplanture des doigts 29 est réalisée au niveau d'une surface frontale de la portion cylindrique 28. Les extrémités libres des doigts 29 sont situées axialement entre l'extrémité inférieure de la bague intérieure 5 et la paroi radiale 15 de la bague extérieure 6. La dimension axiale des doigts 29 est inférieure à celle de la bague intérieure 5. Au voisinage de leur extrémité libre, les doigts 29 comprennent une surface de contact 31 avec une surface intérieure cylindrique d'extrémité de la bague intérieure 5, pour l'auto-centrage élastique du roulement 2. Ladite surface d'extrémité, qui est la partie la plus éloignée axialement de la collerette radiale 19, est agencée de manière à éviter une éventuelle interférence des doigts 29 avec les autres portions de la bague intérieure 5, lors de leur fléchissement radial. Chaque doigt 29 axial comprend, au voisinage de la surface 31 de contact et à proximité de l'extrémité libre dudit doigt, une saillie radiale dirigée vers l'extérieur formant crochet 32. Le crochet 32 est situé à proximité de la portion radiale 15 de la bague extérieure 6, axialement entre ladite portion 15 et l'extrémité inférieure de la bague intérieure 5. Le crochet 32 s'étend radialement en direction de la portion tronconique 14 de la bague extérieure 6. Le crochet 32 comprend une surface de retenue 33 radiale venant en regard de la surface intérieure de la bague intérieure 5. Le crochet 32 laisse subsister, entre ladite surface de retenue 33 et la bague intérieure 5, un espace axial.

Les doigts 29 axiaux sont délimités, dans le sens circonférentiel, par deux surfaces latérales 34, 35 convergeant vers l'intérieur du dispositif 1. Les doigts 29 axiaux présentent, en section droite par un plan perpendiculaire à l'axe de la butée, une longueur d'arc qui varie en fonction de la distance radiale entre ledit arc et ledit axe de rotation de manière à obtenir une dimension circonférentielle extérieure supérieure à la dimension circonférentielle intérieure. La longueur d'arc des doigts 29 est croissante dans le sens radial de manière à obtenir du côté de la portion tubulaire 18 une longueur d'arc réduite par rapport à celle orientée du côté de la bague intérieure 5. La longueur d'arc est variable dans le sens radial. En d'autres termes, la droite d'intersection des plans des surfaces 34, 35 est située entre l'axe de l'élément de manoeuvre 3 et les doigts 29.

Pour chaque doigt 29, une telle dimension circonférentielle extérieure permet d'accroître la surface de contact entre la bague intérieure 5 et l'élément de manoeuvre 3, au niveau des surfaces de contact 31. En outre, un espace 36 circonférentiel entre deux doigts 29 immédiatement successifs présente ainsi, dans le sens circonférentiel, une dimension angulaire supérieure au niveau d'une surface radiale intérieure des doigts 29 relativement à celle d'une surface radiale extérieure. Cette configuration des doigts 29 axiaux permet ainsi d'obtenir des espaces circonférentiels entre ces doigts qui présentent, en section droite, une forme générale tronconique s'évasant vers l'intérieur. Les espaces 36 présentent donc, au niveau des surfaces 31 en contact avec la bague intérieure 5 du roulement 2, une largeur relativement faible ce qui diminue sensiblement le risque d'intrusion d'éléments polluants à l'intérieur dudit roulement et accroît la fiabilité de fonctionnement du dispositif 1. Par ailleurs, la configuration des surfaces latérales 34, 35 permet, comme illustré à la figure 7, d'obtenir au niveau d'un moule 38 d'injection prévu pour la fabrication de l'élément de manoeuvre 3, un noyau 39 comprenant une pluralité de nervures 40 qui présentent chacune une largeur qui va en décroissant vers l'axe de la butée. Ceci confère au noyau une résistance suffisante pour éviter une détérioration prématurée du moule. On peut d'autre part mouler une couronne de doigts 29 axiaux séparés dans le sens circonférentiel par une distance minimale faible. Lors de l'assemblage du palier à roulement 2 sur l'élément de manoeuvre 3, les crochets 32 permettent, grâce à un fléchissement radialement élastique des doigts 29 axiaux, le passage dudit palier.

Après assemblage du roulement 2 sur l'élément de manoeuvre 3, les doigts 29 axiaux se resserrent circonférentiellement les uns par rapport aux autres, ce qui réduit la dimension des espaces circonférentiels entre lesdits doigts, permettant ainsi d'accroître encore l'étanchéité et la fiabilité du dispositif de butée.

Avantageusement, l'élément de manoeuvre 3 est réalisé par moulage d'un polymère chargé avec au moins un additif anti-friction tel que du polytetrafluoroéthylène (PTFE), pouvant être avantageusement compris entre 5 et 15% en poids par rapport au poids total du polymère. De préférence, le polymère est un polyphtalamide (PPA). Bien entendu, il pourrait également être envisageable de prévoir d'autres types de polymère. L'additif anti-friction permet ainsi de diminuer le coefficient de friction entre l'élément de manoeuvre 3 et le tube-guide 4, mais également de réduire le coefficient de friction entre la collerette 19 et les doigts 22 de la fourchette de commande, ce qui réduit sensiblement les efforts transmis à la pédale d'embrayage. Par ailleurs, un polymère du type polyphtalamide chargé de PTFE permet d'éviter la détérioration de la collerette 19 radiale lors de l'actionnement de la butée par les doigts 22 de fourchette de commande. On peut ainsi éviter l'utilisation d'une plaque d'appui en acier traité pour le contact entre la butée et les doigts 22 de fourchette, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication et la masse de la butée. Afin d'accroître la résistance mécanique de l'élément de manoeuvre, il pourrait également être envisageable de prévoir de charger le polymère avec des fibres de verre, ou des microbilles de verre, ou encore des fibres de carbone. Le dispositif de butée de débrayage pourvu d'un élément de manoeuvre comprenant une pluralité de doigts axiaux délimités, dans le sens circonférentiel, par des surfaces latérales convergentes, permet d'obtenir une bonne étanchéité du dispositif par rapport à d'éventuels éléments polluants pouvant être générés par usure, notamment par frottement de l'élément de manoeuvre sur le tube-guide lors des manoeuvres de débrayage et d'embrayage.

En outre, l'adjonction d'additif anti-friction pour le moulage de l'élément de manoeuvre permet d'obtenir une usure particulièrement lente au niveau dudit tube-guide et des doigts de la fourchette de commande, ce qui favorise l'obtention d'un dispositif de butée particulièrement fiable, léger, économique, et favorisant le confort de conduite d'un conducteur automobile au cours du temps.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1-Dispositif de butée de débrayage autocentreuse apte à venir en contact avec un diaphragme (16) de mécanisme d'embrayage, le dispositif comprenant un palier à roulement (2) et un élément de manoeuvre (3) pourvu d'une portion tubulaire (18) et d'une pluralité de doigts (29) axiaux circonférentiellement répartis autour de ladite portion tubulaire, lesdits doigts axiaux étant déformables radialement afin de permettre l'autocentrage du palier à roulement et aptes à assurer la retenue axiale dudit palier par rapport à l'élément de manoeuvre, caractérisé en ce que les doigts axiaux présentent, en section droite par un plan perpendiculaire à un axe de rotation de la butée, une longueur d'arc qui varie en fonction de la distance radiale entre ledit arc et ledit axe de rotation.

2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les doigts axiaux sont délimités, dans le sens circonférentiel, par deux surfaces latérales convergentes.

3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément de manoeuvre est réalisé à partir d'un polymère chargé avec un additif comprenant au moins du PTFE, le dispositif comprenant, en outre, une collerette (19) radiale venue de matière avec l'élément de manoeuvre et pourvue d'une surface de contact avec un organe de commande.

4-Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'élément de manoeuvre comprend deux portions axiales (24, 25) prolongeant la collerette (19) et disposées de manière diamétralement opposée, lesdites portions étant aptes à coopérer avec l'organe de commande pour former un moyen d'anti-rotation de l'élément de manoeuvre autour de son axe.

5-Dispositif selon la revendication 4, dans lequel au moins une des portions axiales (24, 25) comprend une saillie (26, 27) radiale formant moyen de retenue axiale de l'organe de commande sur l'élément de manoeuvre.

6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel le polymère est un polyphtalamide.

7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel la charge en PTFE est comprise entre 5% et 15% en poids par rapport au poids total du polymère.

8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel l'additif comprend, en outre, des fibres de verres ou des microbilles de verres.

9-Système de commande d'embrayage comprenant une fourchette de commande, un diaphragme et un dispositif de butée de débrayage auto-centreuse selon l'une quelconque des revendications précédentes.

10- Elément de manoeuvre pour dispositif de butée de débrayage auto-centreuse du type comprenant un palier à roulement, l'élément de manoeuvre étant pourvu d'une portion tubulaire (18) et d'une pluralité de doigts (29) axiaux circonférentiellement répartis autour de ladite portion tubulaire, déformables radialement afin de permettre l'auto-centrage du palier à roulement et aptes à assurer la retenue axiale dudit palier par rapport à l'élément de manoeuvre, caractérisé en ce que les doigts axiaux présentent, en section droite par un plan perpendiculaire à un axe de rotation de la butée, une longueur d'arc qui varie en fonction de la distance radiale entre ledit arc et ledit axe de rotation.