Rappel historique : 1886 : Les premiers embrayages fonctionnaient sur le principe d’une courroie plate que l’on déplaçait par un levier d’une poulie folle à la poulie de commande.

1889 :Embrayage à friction conique, jusqu’aux années 20, c’est l’ancêtre de l’embrayage à disque que nous connaissons , il manquait de progressivité.

1904 : De Dion & Bouton présentent les premiers embrayages à disque unique dont les garnitures de friction sont enduites de graphite, dès 1920,les garnitures sont composées de fibres d’amiante et ce, jusqu’à leur récent remplacement par des garnitures sans amiante.

Embrayage à diaphragme en 1936 : General Motors invente le mécanisme à diaphragme qui est installé dès la seconde guerre mondiale sur les GMC, suivi des Porsche 356 etc… L’embrayage à diaphragme à supplanté les mécanismes à ressorts et est toujours en usage de nos jours.

DISQUES : Il y a (à ma connaissance !) 3 générations de disques :

Le type « dentel » étant le dernier monté à partir de 1965 , c’est celui que nous retenons , le seul à disposer de ressorts de progressivité.

Caractéristiques :

Diamètre extérieur : 180mm

Epaisseur à vide : 8,4mm

Epaisseur sous charge (300daN) : 7,8mm

Dimensions des garnitures : 181,5x124x3,2mm (même qualité sur les 2 faces du disque )

Poids : 550Gr

Particularités par rapport aux modèles précédents : Il est plus léger, son allègement diminue son inertie (lors du débrayage) au profit des synchros de boite. Sa conception très aérée évite (ou limite !) le voile sous l’effet de la chaleur

Remarque importante: Ceci intéresse ceux qui, comme moi !, garnissent eux même leur disque. Le disque « dentel » n’a pas les mêmes fixations (emplacement des rivets) que les modèles précédents (cerclés de rouge sur la photo de groupe.

Variante: Structures précédentes Certaines personnes ont adoptés le disque à moyeu amortisseur de provenance Juva4Dauphinoise /Estafette, moyennant la réduction de 5mm la proéminence du moyeu côté volant, il est également plus épais et plus lourd.

Ce disque comporte également les ressorts de progressivité mais aussi des ressorts amortisseurs de charge, (gros ressorts) parfois associés à des ressorts plus faibles qui ont pour but de « lisser » l’irrégularité cyclique du moteur et dimensionnés pour un type de moteur. Il pèse 850Gr et n’a pas été retenu par Panhard , bien qu’il était disponible, son inertie, lors du débrayage étant néfaste pour les synchros de boite déjà bien fragiles. Panhard a donc transféré cette fonction d’amortisseur de charge dans les « BIBAX » des arbres de transmission (solution plus couteuse !!).

MECANISMES A RESSORTS HELICOÏDAUX :

La force de compression appliquée sur le disque est fonction du nombre et des caractéristiques des ressorts. cette force exercée sur le disque est inversement proportionnelle à l’usure de celui-ci, d’où, patinage précoce.

Les ressorts sont enfermés dans des pots et l’effet de la force centrifuge, des frottements et de la corrosion, modifient les caractéristiques de de la force.

Le parallélisme du plateau de friction par rapport au plan de fixation sur le volant, ainsi que la pression des ressorts sont réglables, ces réglages ne sont pas stables dans le temps et sont fonction des avachissements des ressorts, de la température et de l’usure des articulations.

La commande est assurée par 3 doigts articulés commandés par une « glace » formant une articulation sujette à usure et provoquant des non linéarité des courbes caractéristiques. PK6 ET PK7 équipant les PL

Les caractéristiques de ces mécanismes n’étant pas disponible, avec l’aide de Louis, nous avons conçus un banc de mesure.

Nous avons donc analysés 1 PK6 et 1 PK7 « reconditionnés » confiés par Jean Marc du CPLF ( nous avons aussi comparés les résultats avec des PK6 et PK7 de récupération !….quelles horreurs!)

Caractéristiques statiques (relevés)

PK 6 : (6 ressorts rouges) , proéminence plateau de friction / portée de fixation : 19mm

PK7 : (3 ressorts rouges et 3 ressorts blancs) proéminence plateau de friction / portée de fixation : 20mm

Courbes caractéristiques des PK6 et PK7 (avec et sans disque)

POINTS DE FONCTIONNEMENT :

 Profondeur mesurée du volant: 24mm Epaisseur sous charge du disque neuf: 7,8mm Rapport de commande course butée / course du plateau de friction:5 Dépassement à vide du plateau de friction de la portée de la cloche

PK6: 19mm

PK7: 20mm

Détermination du point de fonctionnement pour PK6 et PK7

Pour PK6 : Proéminence à vide du mécanisme +épaisseur du disque: 19+7,8= 26,8 mm Compression du mécanisme: 26,8-24= 2,8

Pour PK7: Proéminence à vide du mécanisme +épaisseur du disque: : 20 +7,8 = 27,8

 Compression du mécanisme : 27,8-24= 3,8

La force pressante sur le disque sera pour :

PK6: 225 daN (en se référant à la courbe ci-dessus)

PK7: 250 daN (en se référant à la courbe ci-dessus)

Limite d’usure du disque (PL) : 6,5mm, soit 1,3 mm d’usure (7,8-6,5)

PLAGE de fonctionnement :

PK6 avec disque de 6,5 à 7,8mm: 175 à 225 daN

PK7 avec disque de 6,5 à 7,8 mm: 210 à 250 daN

Effort sur butée en position « débrayé » (et sur RLT AV vilo!)

PK7: avec disque neuf : 295/5= 59 daN

PK7 : avec disque usé: 250/5= 50 daN

Couple transmissible avec un PK7 et un disque de 8mm (pour les amateurs de formules) : Couple Md= Rm X n X µ X Fa

Sachant que :

Rm= rayon moyen de la friction en mètres , n= nombre de garnitures Fa= force du plateau de friction en N

Md := couple de torsion transmissible en Nm

Fa= force sur le plateau de friction en N

Diam. int. De la garniture: 124 mm

Diam. Ext. De la garniture: 181,5mm

Diam. Moyen = (181,5+124)/2 = 152,75mm

Rayon moyen Rm= 152,75/2= 76,37mm > soit 76,37/1000 mètres

Force du PK7 installé : 250 daN =2500 N

Coefficient de frottement des garnitures organiques neuves = 0,3

Le couple transmissible avec un PK7 et disque de 8mm est donc : (76,37/1000)x2 x0,3 x 2500= 114,6 Nm à comparer aux 8 mkg (78,5Nm) du M10S.

Embrayage à diaphragme :

Comme il a été dit dans la présentation générale , l’embrayage à diaphragme a supplanté les mécanismes à ressorts.

Sa particularité est qu’il n’y a qu’un seul ressort de type rondelle « Belleville » qui est une rondelle élastique (en compression) mais dont la force croissante, décroit à partir d’une certaine force. (toute l’information sur la rondelle Belleville est disponible sur le net !)

La force pressante sur le disque est fonction des caractéristiques du diaphragme elle est peu variable malgré l’usure des garnitures (elle augmente même).

L’effort à la pédale décroit à l’enfoncement de celle-ci , soulageant le roulement AV du vilo et la butée !

Le mécanisme est insensible à la force centrifuge.

L’équilibrage dynamique est plus stable, ainsi qu’une bonne ventilation.

Le ressort étant unique et monobloc, la pression n’est pas réglable, il en est de même pour le parallélisme du plateau par rapport au plan du volant.

Sur le diaphragme, courbe verte, en position « normale » le disque est comprimé (point A1 ), A1 étant le point recommandé pour conserver une force quasi constante sur le disque durant son usure.

Lors du débrayage, on passe au point B, le plateau recule sans effort.

Arrivé au point C on est en limite d’usure (rivets !)

Mécanisme à diaphragme LUK ref: 118000112 adaptable COX

Ce mécanisme est prévu en remplacement du mécanisme d’origine à ressorts sur COX 1200, sans modifications;

Comparaison du montage COX origine et du montage Panhard

Il est clair que la différence ( hormis le diamètre de fixation), est l’épaisseur du disque qui est de 1,2mm !

Lorsqu’on installe un mécanisme à diaphragme à la place d’un PK7 classique … ça marche ! Mais… il ne fonctionne pas dans la zone de pente décroissante du diaphragme.

On se trouve au point B avec une force sur le disk de 270 daN (à comparer aux 250 daN du PK7), mais avec une pente plus importante, aussi bien pour l’usure que pour le débrayage.

Pour 1 mm de course du plateau, la force sur la butée monte à 450 daN /2,5 = 180daN pour un disque neuf (2,5 étant le rapport des courses butée/plateau de pression).

Pour une usure de 1 mm du disque, la décroissance de force est rapide, on passe d’une force sur le disque de 270 daN à 70 daN >>>>on patine bien avant ! ( vous pouvez calculer le couple transmissible comme on l’a fait plus haut!) la force sur la butée tombera à 70/2,5 = 28 daN

Courbe rouge du PK7 : bien que la force ne soit que de 250 daN en nominal, pour une usure de 1 mm , la force est quasiment stable, elle descend qu’à 220 daN ( on ne patine pas encore avec un M10S ! à calculer ! ).

Point de fonctionnement :

Comme on l’a vu précédemment dans le principe du mécanisme à diaphragme, le fonctionnement au repos doit être pres du sommet de la courbe descendante du graphique.

Le point de fonctionnement doit se situer entre A et A’ en fonction de l’épaisseur du disque, A étant le point de fonctionnement théorique permettant de conserver une force pressante quasi constante sur le disque durant son usure.

Concernant nos PL , compte tenu de la force supérieure de ce mécanisme par rapport au PK7, on peut placer le point de fonctionnement entre A et A’ , ce qui aura pour conséquence : une force pressante supérieure à celle du PK7 une force pressante quasi constante durant l’usure du disque.

Je rappelle que ce mécanisme est prévu pur être utilisé avec un disque COX de 9 mm d’épaisseur.

La solution étant de faire équiper le disque origine avec des garnitures de 4 ou 4,2mm d’épaisseur afin de limiter au maximum l’usinage du volant.

Variante : Les amateurs de disque Estafette vont profiter de la plus grande épaisseur des garnitures (épaisseur variable suivant l’origine !) toutefois la plupart sont incompatibles avec ce mécanisme, car il y a, pour certains, collision entre les rivets du moyeu du disque avec les rivets d’entrainement du mécanisme.

Détermination de la profondeur du volant :

Le graphe ci-dessous permet de déterminer rapidement la profondeur du volant en fonction de l’épaisseur comprimée du disque, sachant que le point de fonctionnement doit se trouver entre le point A (mécanisme comprimé de 2,2 mm).

Le choix du point de fonctionnement se fera en fonction de l’épaisseur du disque (disque de 7,8 au point A et disque plus épais.

Conclusion :

Le mécanisme à diaphragme LUK est caractérisé pour 425 daN de force nominale, contre 250 daN pour le PK7.

Cette force de 425 daN pouvant ètre ramenée à 340 daN en choisissant le point de fonctionnement A’ il serait, peut être équivalent au PK10 ou plus !

Je n’ai pas jugé utile de calculer le couple transmissible, vu la force pressante du mécanisme !

Le rapport course butée / course plateau étant de 2,5 contre 5 pour les PK, la conséquence est que la course de débrayage tant à la butée qu’à la pédale, est 2 fois plus faible, c’est l’inverse pour l’effort.

Jean-Paul CESAR                    Montage Charly RAMPAL