FR2563877A1 - ANNULAR DISC SHAPE SPRING - Google Patents
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Abstract
CE RESSORT EN FORME DE DISQUE ANNULAIRE, CONSTITUANT NOTAMMENT UN RESSORT DIAPHRAGME, COMPREND UN CORPS 11 SENSIBLEMENT TRONCONIQUE A L'ETAT DETENDU, QUI CONSTITUE UN CORPS DE REVOLUTION PRESENTANT UNE COURBURE 17 DANS LES PLANS DE COUPE AXIALE LONGITUDINALE. LA COURBURE 17, QUI EST DE PREFERENCE MATERIALISEE PAR UNE MOULURE CIRCONFERENTIELLE, A SA CONCAVITE TOURNEE VERS L'EXTERIEUR DU CONE. CE RESSORT DIAPHRAGME POSSEDE, AVEC UNE EPAISSEUR DE MATIERE RELATIVEMENT FAIBLE, UNE GRANDE FORCE ELASTIQUE DONT LA COURBE NE PRESENTE PAS DE MAXIMUM TRES MARQUE. APPLICATION : RESSORTS POUR EMBRAYAGES A FRICTION DE VEHICULES AUTOMOBILES.THIS SPRING IN THE FORM OF AN ANNULAR DISC, CONSTITUTING IN PARTICULAR A DIAPHRAGM SPRING, INCLUDES A SENSITIVELY TRUNCONIC BODY 11 IN THE STRETCHED STATE, WHICH CONSTITUTES A REVOLUTION BODY PRESENT A CURVATURE 17 IN THE LONGITUDINAL AXIAL CUT PLANS. THE CURVATURE 17, WHICH IS PREFERABLY MATERIALIZED BY A CIRCUMFERENTIAL MOLDING, HAS ITS CONCAVITY TURNED TOWARDS THE EXTERIOR OF THE CONE. THIS DIAPHRAGM SPRING HAS, WITH A RELATIVELY LOW MATERIAL THICKNESS, A GREAT ELASTIC FORCE WHOSE CURVE DOES NOT HAVE A VERY MARKED MAXIMUM. APPLICATION: SPRINGS FOR FRICTION CLUTCHES OF MOTOR VEHICLES.
Description
"RESSORT EN FORME DE DISQUE ANNULAIRE""ANNULAR DISC SHAPE SPRING"
L'invention se rapporte à un ressort en forme de disque annulaire et, en particulier, à un ressort en The invention relates to a spring in the form of an annular disc and, in particular, to a spring in
forme de rondelle ou à un ressort diaphragme. washer shape or spring diaphragm.
On connaît, par la demande de brevet de la R.F.A. publiée sous le numéro 1 945 233, un ressort diaphragme pour un embrayage à friction de véhicule automobile dont le corps de disque annulaire présente, à l'état détendu, Patent Application No. 1 945 233 discloses a diaphragm spring for a motor vehicle friction clutch whose annular disk body has, in a relaxed state,
une forme sensiblement tronconique. Des languettes élas- a substantially frustoconical shape. Elastic tongues
tiques partent radialement vers l'intérieur de la périphé- ticks radially inwards from the periphery
rie intérieure du corps annulaire du disque. Rapporté à inside of the annular body of the disc. Reported to
des plans de coupe longitudinale axiale, le corps du dis- axial longitudinal sectional planes, the body of the dis-
que possède une section rectiligne, de forme rectangulaire allongée. Dans les ressorts en forme de disques annulaires de ce genre, la caractéristique élastique est essentiellement déterminée par le rapport de la hauteur du tronc de cône that has a rectilinear section, elongated rectangular shape. In annular disk-shaped springs of this type, the elastic characteristic is essentially determined by the ratio of the height of the truncated cone.
à l'épaisseur de la matière du corps du disque. En augmen- to the thickness of the material of the body of the disc. In increase
tant le rapport, on peut accroître la force élastique. as the ratio, one can increase the elastic force.
Toutefois, dans les ressorts traditionnels, on doit tenir compte du fait que, lorsque le débattement du ressort croît, la force élastique passe par un maximum plus ou However, in traditional springs, it must be taken into account that, as the spring travel increases, the elastic force passes through a maximum plus or
moins marqué puis décroît à nouveau. En réduisant le rap- less marked then decreases again. By reducing the
port de la hauteur du tronc de cône à l'épaisseur de la matière, on peut atténuer le sommet de la courbe de force, mais ceci entraîne fréquemment une diminution de la valeur the height of the truncated cone to the thickness of the material, the peak of the force curve can be attenuated, but this frequently leads to a decrease in the value
maximum de la force.maximum of strength.
Dans le cas des ressorts diaphragmes traditionnels, In the case of traditional diaphragm springs,
la diminution du rapport peut être obtenue par un accrois- the reduction in the ratio can be obtained by increasing
sement de l'épaisseur de la matière. Toutefois, les res- the thickness of the material. However, the
sorts diaphragmes annulaires en matière épaisse sont indésirables parce que l'endurance du ressort est réduite par suite de phénomènes de fatigue de la matière. En outre, cette épaisseur de la matière du ressort rend la thick annular diaphragm spells are undesirable because the endurance of the spring is reduced as a result of fatigue phenomena of the material. In addition, this thickness of the spring material makes the
fabrication du ressort disque annulaire plus difficile. making the annular disc spring more difficult.
Le but de l'invention est de perfectionner un res- The object of the invention is to improve a
sort en forme de disque annulaire possédant un corps de ring-shaped spell having a body of
disque annulaire sensiblement tronconique à l'état déten- substantially frustoconical annular disk in the state
du, et en particulier, un ressort diaphragme comportant of, and in particular, a diaphragm spring comprising
des languettes qui font saillie sur la périphérie inté- tongues protruding from the periphery
rieure du disque, de telle manière qu'en dépit des valeurs relativement grandes du rapport de la hauteur du tronc de cône à l'épaisseur de la matière du corps annulaire du disk in such a way that in spite of the relatively large values of the ratio of the height of the truncated cone to the thickness of the material of the annular body of the
disque, il se manifeste une surintensité de la force rela- disc, there is an over-intensity of the relative strength of
tivement petite.slowly.
Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le corps de disque est constitué par un corps de According to the invention, this problem is solved by the fact that the disk body is constituted by a body of
révolution incurvé dans les plans de coupe axiale longitu- curved revolution in longitudinal axial section planes
dinale. Comparativement aux ressorts en forme de disques Dinale. Compared to disk-shaped springs
annulaires traditionnels, cette courbure, qui est de préfé- traditional rings, this curvature, which is preferably
rence matérialisée par une moulure circonférentielle du materialized by a circumferential molding of the
corps du disque annulaire, centrée sur l'axe du cône, per- body of the annular disc, centered on the axis of the cone, allows
met de réduire l'épaisseur de la matière à égalité de force élastique, ou encore d'accroître la force élastique reduces the thickness of the material to equal elastic force, or to increase the elastic force
à égalité d'épaisseur de matière. La diminution de l'épais- with equal thickness of material. The decrease in the thickness
seur de la matière accroît l'endurance du ressort en forme the material increases the endurance of the spring shaped
de disque annulaire, et facilite sa fabrication. annular disk, and facilitates its manufacture.
Le corps du disque, ou la moulure, est de préférence incurvé avec une concavité tournée vers l'extérieur du tronc de cône. Cette caractéristique augmente encore la durée de vie du ressort disque annulaire. Elle a pour effet de réduire les contraintes de traction, rapportées à la fibre neutre de la section du corps de disque annulaire, The body of the disc, or the molding, is preferably curved with a concavity turned towards the outside of the truncated cone. This feature further increases the life of the annular disk spring. It has the effect of reducing the tensile stresses, referred to the neutral fiber of the section of the annular disk body,
ou même de les remplacer par des contraintes de compres- or even replace them with compro-
sion dans les régions marginales particulièrement mena- particularly marginal areas.
cées du corps de disque annulaire.of the annular disk body.
Pour réduire les contraintes des régions marginales, il est par ailleurs avantageux que la moulure se trouve à une certaine distance de la périphérie intérieure et de la périphérie extérieure du corps du disque, c'est-à-dire To reduce the stresses of the marginal regions, it is also advantageous for the molding to be at a distance from the inner periphery and the outer periphery of the disk body, that is to say
que, considérée dans des plans de coupe axiale longitudi- that, considered in plans of longitudinal axial section
nale, la section du corps du disque soit rectiligne de part et d'autre de la courbure ou de la moulure. Ceci a nal, the section of the body of the disc is rectilinear on both sides of the curvature or the molding. This has
pour effet de réduire l'influence des contraintes de ten- the effect of reducing the influence of
sion dans les régions marginales du corps du disque annu- in the marginal areas of the body of the annular disk.
laire, ce qui réduit la sollicitation des régions margi- which reduces the stress on the marginal regions
nales et accroit la durée de vie du ressort en forme de nales and increases the service life of the spring-shaped
disque annulaire.annular disk.
L'invention sera décrite ci-après avec plus de détails, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: The invention will be described below in more detail, with reference to the appended schematic drawing in which:
Figure 1 est une coupe axiale longitudinale schéma- Figure 1 is a longitudinal axial section schematic
tique d'un ressort diaphragme traditionnel; Figure 2 est une vue de face partielle d'un ressort diaphragme selon l'invention; tick of a traditional diaphragm spring; Figure 2 is a partial front view of a diaphragm spring according to the invention;
Figure 3 est une coupe axiale longitudinale du res- Figure 3 is a longitudinal axial section of the
sort diaphragme de la figure 2, selon la ligne III-III Figure 4 est une coupe axiale longitudinale d'une variante du ressort diaphragme selon la figure 2; et FIG. 2 is a longitudinal axial section of a variant of the diaphragm spring according to FIG. 2; FIG. and
Figure 5 représente schématiquement des caractéris- Figure 5 schematically represents features
tiques élastiques de plusieurs ressorts diaphragmes, mon- elastic ticks of several diaphragm springs,
trant la variation de la force élastique (F) en fonction the variation of the elastic force (F) as a function of
de la course de déformation (f) du ressort. the deformation stroke (f) of the spring.
Le ressort diaphragme traditionnel représenté par- The traditional diaphragm spring represented by
tiellement en coupe axiale longitudinale sur la figure 1 comprend un corps de disque annulaire (1) sensiblement in longitudinal axial section in FIG. 1 comprises an annular disk body (1) substantially
tronconique, sur la périphérie intérieure duquel une plu- frustoconical, on the inner periphery of which several
ralité de languettes (3), décalées les unes par rapport of tabs (3), shifted relative to each other
aux autres dans la direction circonférentielle, font sail- to others in the circumferential direction,
lie radialement vers l'intérieur, sensiblement parallèle- radially inwards, substantially parallel
ment à la surface latérale du cône. Le corps de disque annulaire (1) est un corps de révolution par rapport à un axe de cône représenté en (7). La hauteur du tronc de cône du corps de disque annulaire (1), c'est-à-dire la distance de la périphérie intérieure du corps de disque on the lateral surface of the cone. The annular disk body (1) is a body of revolution with respect to a cone axis shown at (7). The height of the truncated cone of the annular disk body (1), i.e. the distance from the inner periphery of the disk body
annulaire (1) à sa périphérie extérieure, mesurée paral- ring (1) at its outer periphery, measured parallel
lèlement à l'axe (7) du cône, est désignée par (h) sur la figure 1. L'épaisseur de la matière du disque annulaire (1) est désignée par (s). Dans les plans de coupe axiale longitudinale, c'est-à-dire dans les plans de coupe qui parallel to the axis (7) of the cone, is denoted by (h) in FIG. 1. The thickness of the material of the annular disk (1) is designated by (s). In the longitudinal axial section planes, that is to say in the sectional planes which
contiennent l'axe (7) du cône, le corps de disque annu- contain the axis (7) of the cone, the annular disk body
laire (1) présente la forme d'un rectangle très allongé. laire (1) has the shape of a very elongated rectangle.
Le rapport (h/s) détermine la caractéristique élastique du ressort diaphragme. La courbe (A) de la figure 5 montre l'allure de la variation de la force élastique (F) en fonction de la course (f) de déforma- The ratio (h / s) determines the elastic characteristic of the diaphragm spring. The curve (A) of FIG. 5 shows the shape of the variation of the elastic force (F) as a function of the deformation stroke (f).
tion du ressort pour une valeur élevée du rapport (h/s). the spring for a high ratio (h / s).
La courbe (B) représente la caractéristique élastique pour une petite valeur du rapport (h/s). Dans le cas de la courbe (A), la force élastique (F) croit tout d'abord avec l'accroissement de la course (f) de déformation du ressort, pour décroître ensuite après passage par un maximum. Comparativement à la courbe (B), la surintensité de la force élastique est beaucoup plus grande pour la The curve (B) represents the elastic characteristic for a small value of the ratio (h / s). In the case of the curve (A), the elastic force (F) first increases with the increase of the spring strain (f), then decreases after passing through a maximum. Compared with the curve (B), the overcurrent of the elastic force is much greater for the
courbe (A), dont le maximum est plus marque. curve (A), the maximum of which is more marked.
Les ressorts diaphragmes selon la figure 1 sont fréquemment utilisés dans les embrayages à friction de véhicules automobiles. Dans ces cas d'application et dans d'autres cas d'application analogues la force élastique doit être aussi indépendante que possible de la course de déformation du ressort après qu'on a atteint une valeur maximum, ceci afin d'éviter les variations de la force Diaphragm springs according to Figure 1 are frequently used in friction clutches of motor vehicles. In these cases of application and in other cases of similar application the elastic force must be as independent as possible from the spring strain course after a maximum value has been reached, in order to avoid variations in strength
élastique en réponse à une usure des garnitures de fric- elastic in response to wear of the toppings of
tion de l'embrayage. Si l'on s'accommoded'une surintensité de force selon la courbe (A), la force du ressort peut clutch. If one complies with an overcurrent of force according to the curve (A), the spring force can
varier d'une manière non désirée par suite de la modifica- vary in an undesired manner as a result of the change in
tion de la course de déformation du ressort résultant de tion of the deformation stroke of the spring resulting from
l'usure de l'embrayage.the wear of the clutch.
Dans les ressorts diaphragmes traditionnels, pour In traditional diaphragm springs, for
réduire la surélévation de la courbe de la force élasti- reduce the elevation of the elastic force curve
que pour une force élastique maximum prédéterminée, il faudrait augmenter l'épaisseur (s) du corps de disque annulaire (1). Or, l'accroissement de l'épaisseur (s) de la matière ne peut pas dépasser certaines limites parce que les contraintes de flexion qui se manifestent dans that for a predetermined maximum elastic force, the thickness (s) of the annular disk body (1) should be increased. However, the increase in the thickness (s) of the material can not exceed certain limits because the bending stresses that manifest in
des corps de disques annulaires épais réduisent considé- thick annular disk bodies reduce the need for
rablement la durée de vie du ressort diaphragme. Par ailleurs, le coût de fabrication croît lorsque l'épaisseur de matière (s) augmente. La courbe (C) de la figure 5 the life of the diaphragm spring. Moreover, the cost of manufacture increases when the thickness of material (s) increases. The curve (C) of FIG.
représente la caractéristique élastique d'un ressort dia- represents the elastic characteristic of a dia-
phragme selon l'invention dans lequel, pour une valeur du rapport (h/s) analogue à celui de la courbe (A), la surintensité de la force au niveau de son maximum est ramenée à une valeur de l'ordre de grandeur de celle de according to the invention in which, for a value of the ratio (h / s) similar to that of the curve (A), the overcurrent of the force at its maximum is reduced to a value of the order of magnitude of that of
la courbe (B).the curve (B).
Les figures 2 et 3 représentent des détails du ressort diaphragme selon l'invention. Ce ressort comprend Figures 2 and 3 show details of the diaphragm spring according to the invention. This spring includes
également un corps (11) en forme de disque annulaire sen- also a body (11) shaped annular disc sen-
siblement tronconique, sur la périphérie intérieure duquel frustoconical, on the inner periphery of which
les languettes (13) font saillie radialement vers l'inté- the tongues (13) protrude radially towards the interior
rieur. Le corps formant disque annulaire (11) constitue un corps de révolution par rapport à l'axe (15) du cône laughing. The annular disk body (11) constitutes a body of revolution with respect to the axis (15) of the cone
et, entre sa périphérie intérieure et sa périphérie exté- and, between its inner periphery and its outer periphery
rieure, et considéré dans des plans de coupe axiale longi- higher, and considered in long axial section
tudinale qui contiennent l'axe (15) du cône, il est incurvé avec un profil dont la concavité est tournée vers l'extérieur du cône, comme représenté en (17). La partie incurvée (17) entoure concentriquement l'axe (15) du cône tudinal which contain the axis (15) of the cone, it is curved with a profile whose concavity is turned towards the outside of the cone, as represented in (17). The curved portion (17) concentrically surrounds the axis (15) of the cone
sur toute la périphérie du corps de disque annulaire (11). over the entire periphery of the annular disk body (11).
Ce corps (11) possède par ailleurs une épaisseur de ma- This body (11) also has a thickness of
tière constante.constant.
Dans le fonctionnement du ressort diaphragme, par In the operation of the diaphragm spring, by
exemple dans un embrayage à friction de véhicule automo- example in a friction clutch of a motor vehicle
bile, le ressort diaphragme prend appui dans la région de sa périphérie extérieure et il se déforme, en particulier il s'aplatit, sous l'action de forces qui s'appliquent aux bile, the spring diaphragm builds in the region of its outer periphery and it deforms, in particular it flattens, under the action of forces that apply to
extrémités intérieures des languettes (13), dans une direc- inner ends of the tabs (13), in a direction
tion parallèle à l'axe (15) du cône. En réponse à la défor- parallel to the axis (15) of the cone. In response to the defor-
mation élastique du corps (11) en forme de disque annulaire, elastic molding of the body (11) in the form of an annular disc,
il se développe des contraintes de flexion (D)- figure 2 - bending stresses develop (D) - figure 2 -
rapportées à des génératrices (19) du cône. La partie connected to generatrices (19) of the cone. The part
incurvée (17) raidit le corps (11) vis-à-vis de ces con- curved (17) stiffens the body (11) with respect to these
traintes de flexion.flexural stresses.
La partie incurvée (17) peut présenter n'importe quelle forme, pourvu qu'il soit garanti que le moment d'inertie par unité de surface de la section du corps de The curved portion (17) may be any shape provided that it is ensured that the moment of inertia per unit area of the body section
disque annulaire, prise dans un plan de coupe axiale lon- annular disc, taken in a long axial sectional plane
gitudinale, rapporté à une génératrice qui passe par la périphérie intérieure et la périphérie extérieure du corps (11), soit plus grand que celui de la section du corps en longitudinal, relative to a generatrix passing through the inner periphery and the outer periphery of the body (11), is greater than that of the section of the body in
forme de disque annulaire des ressorts diaphragme anté- annular disk shape of the diaphragm springs
rieurs, qui est rectangulaire, si on le rapporte à une which is rectangular, when compared to a
génératrice correspondante du cône. corresponding generator of the cone.
La partie incurvée (17) du corps de disque annulaire (11) est concave, vue de l'extérieur du cône. De cette façon, les contraintes de traction appliquées aux bords périphériques du corps (11) en forme de disque annulaire, qui réduiraient la durée de vie du ressort diaphragme, The curved portion (17) of the annular disk body (11) is concave, viewed from outside the cone. In this way, the tensile stresses applied to the peripheral edges of the ring-shaped body (11), which would reduce the life of the diaphragm spring,
sont éliminées ou transformées en contraintes de compres- are eliminated or transformed into compres-
sion.if we.
La figure 4 montre une variante d'un ressort dia- Figure 4 shows a variant of a dia-
phragme qui se distingue essentiellement du ressort dia- which is essentially different from the dia-
phragme des figures 2 et 3 par la largeur radiale de sa FIG. 2 and 3 by the radial width of its
partie incurvée. Les éléments de même fonction sont dési- curved part. Elements of the same function are
gnés sur la figure 4 par les numéros de référence des figures 2 et 3, auxquels on a ajouté le suffixe (a) pour les distinguer. Pour l'explication générale, on pourra FIG. 4 shows the reference numbers of FIGS. 2 and 3, to which the suffix (a) has been added to distinguish them. For the general explanation, we can
donc se reporter à la description des figures 2 et 3. therefore see the description of Figures 2 and 3.
Le corps de disque annulaire (lla) présente une The annular disk body (11a) has a
moulure (17a) dont la concavité est tournée vers l'exté- molding (17a) whose concavity is turned towards the outside.
rieur du cône, et qui s'étend sur toute la périphérie the cone, which extends over the entire periphery
du corps (lla), concentriquement à l'axe (15a) du cône. of the body (11a) concentrically to the axis (15a) of the cone.
Dans la direction de la génératrice (19a) du cône, la moulure (17a) se raccorde des deux côtés à des régions (21,23) qui s'étendent en ligne droite, considérées dans des plans de coupe axiale longitudinale. Les régions In the direction of the generator (19a) of the cone, the molding (17a) is connected on both sides to regions (21,23) which extend in a straight line, considered in longitudinal axial section planes. The regions
(21,23) du corps (11a) réduisent les contraintes de fle- (21,23) of the body (11a) reduce the stresses of
xion dans les régions marginales, comparativement à la région de la moulure (17a). Ceci accroît l'endurance des bords du corps de disque annulaire (lla) et, par conséquent, xion in the marginal areas, compared to the area of the molding (17a). This increases the endurance of the edges of the annular disk body (11a) and, therefore,
celle du ressort diaphragme.that of the diaphragm spring.
L'invention est particulièrement bien appropriée pour des ressorts diaphragmes d'embrayages à disque de friction de-véhicules automobiles, et elle conduit à la fabrication de ressorts en forme de disques annulaires qui, en dépit d'une plus faible épaisseur de matière de The invention is particularly well suited for diaphragm springs of motor vehicle friction disc clutches, and it leads to the manufacture of annular disc-shaped springs which, despite a lower thickness of
leur corps de disque annulaire, possèdent une faible surin- their annular disk body, have a weak surin-
tensité de force,pour une valeur de la force élastique tensile strength, for a value of the elastic force
relativement élevée.relatively high.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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