FR3025269A1 - Mecanisme d'embrayage et son utilisation dans un systeme de transmission pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un mécanisme d'embrayage comprenant, notamment, trois composants à symétrie de révolution autour d'un axe de rotation du mécanisme, lesdits composants étant constitués respectivement, d'un plateau (1), d'un couvercle (3) et d'un diaphragme (2) monté de façon intercalaire entre ledit plateau et ledit couvercle, caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits composants présente une discontinuité de distribution de sa masse surfacique et/ou de sa raideur sur au moins un axe diamétral (D1, D2, D3) ainsi que son utilisation dans un système de transmission pour véhicule automobile.

Description

1 [0001] L'invention se rapporte à un mécanisme d'embrayage pour véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un perfectionnement aux embrayages du type comprenant, d'une part, un dispositif de friction à disques monté sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses et, d'autre part, un mécanisme rotatif avec des composants à symétrie de révolution autour d'un axe de rotation du mécanisme, ces composants étant constitués, notamment, d'un plateau de pression assurant le contact d'appui des disques sur le volant moteur en position embrayée, d'un couvercle assemblé au plateau et d'un diaphragme à effet de ressort monté de façon intercalaire entre le plateau et le couvercle et actionné en son centre par une butée raccordée, via un circuit hydraulique, à la pédale d'embrayage. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0002] Lorsque la pédale d'embrayage est actionnée, la butée vient appuyer sur le diaphragme qui écarte le plateau de pression en libérant ainsi le disque de friction ce qui conduit à désengager le volant moteur de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesse. En particulier, pour le passage en première vitesse ou en marche arrière, la transmission de puissance entre l'arbre moteur et les roues est progressivement établie et, du fait du glissement à la liaison entre le plateau et le disque, le mécanisme d'embrayage est alors sujet à une phase de patinage correspondant, pour le conducteur, à une course partielle de la pédale d'embrayage. Il se trouve que cette phase s'accompagne parfois d'un bruit désagréable (dénommé « squeal noise ») généré par un phénomène vibratoire dont la fréquence est généralement comprise entre 300 et 500 Hz. Ce phénomène trouve son origine dans un comportement mécanique irrégulier, 25 instable ou perturbé des composants du mécanisme d'embrayage qui viennent en appui rotatif avec friction sur le disque et peut se trouver entretenu, à chaque tour du moteur, par une auto-excitation liée à la symétrie axiale de ces composants. Or, la persistance dans le temps de ce phénomène acoustique peut produire un effet de résonance susceptible de se propager au-delà du mécanisme d'embrayage en 3025269 2 devenant alors préjudiciable tant au confort des personnes transportées qu'à la sécurité du véhicule. [0003] L'invention vise à remédier à ce problème technique et à supprimer ce défaut acoustique en proposant un mécanisme d'embrayage à trois composants à 5 symétrie de révolution autour d'un axe de rotation du mécanisme, caractérisé en ce qu'au moins l'un de ses composants présente une discontinuité de distribution de son inertie et/ou de sa raideur sur au moins un axe diamétral. [0004] Selon une première variante, le plateau comporte deux zones de déséquilibre diamétralement opposées présentant un différentiel de masse 10 surfacique de plus ou moins 10% à 50% par rapport à la masse surfacique des secteurs complémentaires du plateau. [0005] De préférence, les zones de déséquilibre comportent des cavités de telle sorte que leur masse surfacique est inférieure de 17% à la masse surfacique des secteurs complémentaires du plateau. 15 [0006] Selon une caractéristique avantageuse, les secteurs complémentaires sont pourvus de lests. [0007] Selon une seconde variante, le couvercle comporte au moins une zone présentant un différentiel de raideur compris entre 10% et 30% par rapport à la raideur des secteurs complémentaires du couvercle. 20 [0008] De préférence, la zone à raideur différenciée comporte une ouverture traversante. [0009] Selon une autre caractéristique, le couvercle comporte deux zones diamétralement opposées comportant chacune une ouverture traversante. [0010] Selon encore une caractéristique, le couvercle comporte deux secteurs diamétralement opposés comportant chacun un bossage de renfort. [0011] Selon encore une autre caractéristique, les zones à raideur différenciée et les secteurs à bossage sont disposés selon deux axes diamétraux perpendiculaires. 3025269 3 [0012] Selon encore une variante, le pourtour du couvercle est pourvu de créneaux contigus délimitant deux ponts ouverts pourvus d'orifices pour l'assemblage dudit couvercle aux autres composants et deux ponts fermés, lesdits ponts étant respectivement disposés de façon diamétralement opposée. 5 [0013] Selon une troisième variante, le diaphragme comporte une jante dont deux secteurs diamétralement opposés sont pourvus d'une série de doigts s'étendant radialement tandis que les deux autres secteurs adjacents en vis à vis présentent chacun un évidement. [0014] De préférence, les doigts portent des nervures de rigidification. 10 [0015] Selon une caractéristique avantageuse, la raideur des secteurs évidés est inférieure de 20% à 50% par rapport à la raideur des secteurs complémentaires. [0016] Un autre objet de l'invention est une utilisation d'un mécanisme d'embrayage précédemment décrit dans un système de transmission. [0017] Les discontinuités apportées tant au niveau de l'inertie que des raideurs 15 des différents composants du mécanisme d'embrayage selon l'invention permettent de rompre ou tout au moins d'atténuer l'excitation qui est responsable, à chaque tour du moteur, de l'entretien de la vibration génératrice du bruit néfaste. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la 20 lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées ci-après. La figure 1 représente une vue d'ensemble éclatée d'un mécanisme d'embrayage avec des composants traditionnels. Les figures 2A et 2B représentent des vues respectivement en perspective et de face 25 d'un mode de réalisation du plateau de pression selon l'invention. Les figures 3A et 3B représentent des vues, respectivement, en perspective et de face d'un mode de réalisation du diaphragme selon l'invention.

3025269 4 Les figures 4A et 4B représentent des vues, respectivement, en perspective et de face d'un mode de réalisation du couvercle selon l'invention. Les figures 5A et 5B représentent des vues, respectivement, en perspective et de face d'une première variante de réalisation du couvercle selon l'invention.

5 Les figures 6A et 6B représentent des vues, respectivement, en perspective et de face d'une seconde variante de réalisation du couvercle selon l'invention. Les figures 7A et 7B représentent des vues, respectivement, en perspective et de face d'une troisième variante de réalisation du couvercle selon l'invention. Les figures 8A, 8B et 8C représentent des vues, respectivement, en perspective, de 10 face et en coupe selon le plan AA d'un mécanisme d'embrayage assemblé et comprenant la variante de réalisation du couvercle selon les figures 5A et 5B. 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 15 [0019] Naturellement, les modes de réalisation illustrés par les figures présentées 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 pour en proposer d'autres. [0020] La figure 1 illustre un mécanisme d'embrayage traditionnel comprenant, notamment et essentiellement, trois composants à symétrie de révolution, 20 respectivement un plateau de pression 1, un diaphragme intercalaire 2 et un couvercle 3 dont la coopération mutuelle a déjà été sommairement décrite en introduction. Accessoirement, une rondelle d'articulation 5 est introduite entre la plateau 1 et le diaphragme 2 pour permettre au diaphragme de pivoter par rapport au couvercle 3 25 lors de la phase de débrayage et, du fait de son élasticité, de rattraper l'usure au niveau de la zone de contact. 3025269 5 [0021] L'invention vise à perfectionner ce mécanisme traditionnel en supprimant, ou tout au moins en réduisant fortement, les nuisances vibratoires et acoustiques survenant dans la phase de patinage à l'embrayage ou au débrayage sur certains véhicules.

5 Dans ce but, l'invention consiste à modifier la structure de l'un au moins des composants pour créer localement des zones de déséquilibre présentant un différentiel assymétrique dans la distribution d'inertie et/ou de raideur et, de préférence, selon un axe diamétral de ces composants. Les modifications susceptibles d'être apportées à chacun des composants prises 10 isolément ou en combinaison, vont être décrites de façon détaillée ci-après. [0022] Les figures 2A et 2B représentent un plateau modifié selon l'invention. Ce plateau est constitué, de manière traditionnelle, d'un anneau métallique 1 pourvu de pattes 14 dont les orifices 10 sont destinés à la fixation avec le couvercle 3 (décrit plus loin), par l'intermédiaire de séries de languettes 4 dites de rappel (voir figures 15 8A et 8B). Cet anneau supporte différents éléments fonctionnels F ménagés ou rapportés sur sa surface et coopérant avec des éléments complémentaires (non représentés) du mécanisme d'embrayage qui, sont sans rapport direct avec l'invention et qui, par conséquent, ne seront pas explicitement décrits.

20 Cet anneau est constitué de trois secteurs angulaires 11, 12, 13 sensiblement identiques à 120° qui sont délimités entre les pattes de fixation 14. Dans un plateau traditionnel, les masses surfaciques des secteurs sont égales mais, du 25 fait de la présence des éléments fonctionnels F en saillie ou en creux, elle n'est pas nécessairement répartie de façon homogène sur chaque secteur et donc sur le pourtour de l'anneau.

3025269 6 Dans ces conditions, compte tenu de la symétrie de révolution de l'anneau, la masse et donc l'inertie globale d'un plateau traditionnel est sensiblement égale à trois fois celle de l'un de ses secteurs. 5 [0023] Selon l'invention, l'anneau est modifié de façon à présenter deux zones 15, 16 diamétralement opposées présentant un différentiel de masse surfacique de plus ou moins 10% à 50% par rapport à la masse surfacique du même anneau non modifié. Schématiquement, en prenant en références l'axe diamétral D1 centré sur les deux 10 zones 15, 16, et l'axe diamétral perpendiculaire, il est prévu que la variation d'inertie entre les deux axes soit comprise entre 10% et 50%. En particulier, si le plateau 1 est réalisé en fonte, le différentiel de raideur (ou d'inertie) sera compris entre 10% et 25%. Si le plateau 1 est réalisé en acier (tôle d'acier, par exemple), alors ce différentiel de 15 raideur pourra aller jusqu'à 50%, car la résistance mécanique de l'acier étant supérieure à celle de la fonte, il devient alors possible d'augmenter la surface des zones 15, 16. Cette configuration créé ainsi un déséquilibre dynamique de l'anneau en rotation du fait de la présence d'une discontinuité axiale de la distribution de la masse et donc de 20 l'inertie sur son pourtour. Il en résulte une modification très sensible de la cinématique de rotation du plateau par effet de ballant ou de basculement. [0024] Dans le mode de réalisation représenté, le différentiel local de masse est réalisé au moyen de deux cavités 15a, 16a ménagées dans l'épaisseur de l'anneau 1 25 sur les zones 15, 16 en vis à vis. Ces cavités sont configurées de telle sorte que la masse surfacique totale de l'anneau modifié soit réduite de 17% par rapport à la masse surfacique de ce même anneau traditionnel non modifié, c'est à dire sous forme pleine, en l'absence de cavité.

3025269 7 Les cavités sont réalisées sur toute la largeur de l'anneau et autour des éléments fonctionnels F en saillie. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 2A et 2B, les cavités 15a, 16a sont ménagées essentiellement sur les secteurs 11 et 12 avec une longueur angulaire 5 comprise entre 5 et 15 cm et un décalage d'angle cc avec les secteurs adjacents de façon à atteindre le différentiel d'inertie recherché. Les bords d'extrémité respectifs des deux cavités 15a, 16a sont situés sur une même droite X, Y délimitant les zones angulaires 15, 16 centrées sur le diamètre Dl, comme illustré par la figure 2B.

10 Toutefois, dans le cas où des modifications sont apportées aussi aux autres composants et, notamment, au couvercle décrit par la suite, la position de ces cavités et plus généralement de celle des zones 15, 16, sera adaptée aux éléments de l'invention présents sur ce couvercle. [0025] Il serait également possible, selon une variante non représentée, d'obtenir 15 un déséquilibre dynamique de même nature en créant un différentiel de masse surfacique relatif par apport local d'une surcharge pondérale, par exemple, sous forme de masselottes ou de lests fixés ou réalisés sur deux zones angulaires ou secteurs de l'anneau situés diamétralement en vis à vis. [0026] Les figures 3A et 3B représentent un diaphragme 2 modifié selon 20 l'invention. De manière conventionnelle comme illustré par la figure 1, ce diaphragme comporte une jante 22 délimitant un orifice central 20 dans lequel s'étend radialement une série de doigts 21 portés par la jante et dont les extrémités restent libres de façon à former des ressorts coopérant avec la butée d'embrayage (non représentée).

25 Selon l'invention, il est prévu de modifier ce diaphragme en supprimant au moins un doigt de part et d'autre d'un axe diamétral D2 ou plus généralement en ménageant deux secteurs complémentaires évidés 25, 26 en vis à vis, comme illustré par les 3025269 8 figures 3A et 3B où les évidements correspondent sensiblement à la longueur angulaire de deux doigts adjacents. Dans cette configuration, la raideur des deux secteurs évidés en vis à vis est inférieure de 50% par rapport à la raideur des secteurs complémentaires.

5 Schématiquement, en prenant en références l'axe diamétral D2 centré sur les deux évidements 25, 26, et l'axe diamétral perpendiculaire, il est prévu que la variation de raideur entre les deux axes soit comprise entre 20 à 50%, ce qui augmente en proportion la flexibilité relative du diaphragme selon l'axe diamétral D2. Il est également possible, dans le cadre de l'invention, d'augmenter le différentiel 10 relatif de raideur selon les deux axes précités en munissant les doigts 21 de nervures de rigidification 21a, comme illustré par les figures 3A, 3B. Les secteurs évidés 25, 26 peuvent représenter chacun jusqu'à 90° du pourtour intérieur de la jante 22 en étant réparti symétriquement autour de l'axe diamétral D2. [0027] Les figures 4A et 4B représentent un couvercle 3 modifié selon l'invention.

15 Tout comme le plateau 1, le couvercle 3 est ici constitué de trois secteurs identiques à 120°. Ce couvercle est destiné à être fixé sur le plateau 1 en enfermant le diaphragme 2 de façon intercalaire. A cet effet, le couvercle 3 est pourvu d'orifices périphériques 34 destinés à recevoir 20 des rivets R assurant l'ancrage d'organes de liaison tels que des lames ressort ou languettes 4 fixées par ailleurs sur les pattes 14 du plateau 1 comme illustré par les figures 8A, 8B et 8C qui représentent le montage du mécanisme. Le pourtour du couvercle 3 est pourvu de créneaux contigus délimitant ici trois ponts ouverts 31 sur lesquels sont ménagés les orifices 34 et trois ponts fermés 32 sur 25 lesquels sont prévus ici des orifices 39 de fixation du mécanisme. Les ponts fermés 32 correspondent à des saillies radiales s'étendant de façon sectorielle vers l'extérieur et qui contribuent à la rigidification du couvercle 3.

3025269 9 Le profil et la géométrie des ponts 31, 32 dépendent des dimensions des languettes 4 utilisées. Dans d'autres modes de réalisation destinés plus particulièrement à des mécanismes d'embrayage pour de forts couples moteur (camions, véhicules de transport de 5 personnes, ...), le couvercle est généralement pourvu de quatre ponts ouverts 31. Une variante de ce mode de réalisation sera décrit plus loin en référence aux figures 7A et 7B. Selon l'invention, il est prévu que le couvercle 3 comporte au moins une zone 35 centrée sur un axe diamétral D3 et présentant un différentiel de raideur compris 10 entre 10% et 30% par rapport à la raideur des secteurs complémentaires. Schématiquement, en prenant en références l'axe diamétral D3 centré sur la zone 35 et l'axe diamétral perpendiculaire, il est prévu que la variation de raideur entre ces deux axes soit comprise entre 10% et 30%, ce qui augmente la flexibilité relative du couvercle localement et selon l'axe diamétral D3.

15 A cet effet, la zone à raideur différenciée 35 comporte une ouverture traversante 30 qui peut s'étendre jusqu'à la jupe périphérique du couvercle. L'ouverture 30 qui est ménagée sur la face avant du couvercle 3 présente un profil sensiblement rectangulaire et est centrée sur l'axe diamétral D3 passant par l'un des orifices 34. 20 [0028] Selon une variante illustrée par les figures 5A, 5B, le couvercle 3 présente deux zones 35, 36 diamétralement opposées comportant chacune une ouverture traversante 30a, 30b de telle sorte que la raideur de ces zones est inférieure de 30% par rapport à la raideur des secteurs complémentaires. Toutefois, les zones ajourées 35, 36 bien que centrées toutes les deux sur l'axe D3 ne 25 présentent pas des profils identiques, l'ouverture 30b s'étendant ici radialement plus près du centre du couvercle 3. 3025269 10 [0029] Selon une autre variante illustrée par les figures 6A et 6B, le couvercle 3 comporte deux secteurs diamétralement opposés comportant chacun un bossage de renfort 37, 38 réalisé, par exemple, par emboutissage. Dans ce cas, les zones ajourées 35, 36 de faible raideur et les secteurs à bossage 37, 5 38 sont disposés selon deux axes diamétraux D3, D4 perpendiculaires. [0030] Selon encore une autre variante illustrée par les figures 7A et 7B, le pourtour du couvercle 3 est pourvu de quatre ponts mais dont deux ponts 31 seulement sont ouverts tandis que les deux autres ponts 32 sont fermés. Les deux couples de ponts 31, 32 sont situés respectivement sur deux axes 10 diamétraux perpendiculaires D31 et D32 permettant ainsi de différencier la raideur d'un couvercle 3 pour fort couple moteur. Les axes D31 et D32 sont orientés ici sensiblement à 45° de l'axe D3 centré sur l'ouverture 30. Les figures 8A, 8B et 8C représentent les trois composants 1, 2 et 3 précédemment 15 décrits après assemblage du mécanisme, notamment, via les languettes 4 et les rivets R. Les rivets R sont logés, d'une part, dans les orifices 10 des pattes 14 du plateau 1 et, d'autre part, dans les orifices 34 du couvercle 3. La fonction de ces languettes est de déplacer axialement le plateau de pression 1 lors 20 du débrayage (phase de « levée » du plateau) de telle sorte qu'il suive le déplacement axial du couvercle 3. Comme illustré par ces figures, l'axe D1 de déséquilibre du plateau 1 est confondu avec les axes D2 et D3 de flexibilité respectivement du diaphragme 2 et du couvercle 3. 25