Brevet FR2738885A1 — publié le 19970321

L'invention concerne un vérin à pression de fluide. L'invention concerne plus particulièrement un vérin à pression de fluide, notamment pour la commande d'une butée de débrayage d'un embrayage à diaphragme de véhicule automobile du type comportant une chambre cylindrique annulaire fixe de commande alimentée en fluide sous pression et délimitée radialement par des cloisons cylindriques, intérieure et extérieure, du type dans lequel une extrémité axiale de la chambre est fermée par un piston qui comporte un logement cylindrique annulaire délimité radialement par des parois cylindriques, intérieure et extérieure, et ouvert axialement en direction de la chambre, et du type dans lequel le piston coulisse axialement entre une position rentrée et une position sortie, du type dans lequel, en position rentrée du piston, la cloison intérieure de la chambre est reçue dans le logement et la paroi extérieure du logement est reçue dans la chambre. Il est connu d'utiliser un vérin à pression de fluide, et notamment un vérin hydraulique, pour commander les déplacements d'une butée de débrayage. Selon une conception classique, un tel vérin est agencé entre le diaphragme de l'embrayage et la boîte de vitesses, autour de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Toutefois, du fait de l'important effort à fournir pour provoquer le débrayage, il est nécessaire d'actionner le diaphragme de l'embrayage par le biais d'un système de leviers qui implique I'utilisation d'un vérin ayant à la fois une course importante et une forte puissance. Un vérin pour butée de débrayage doit également être le plus compact possible, selon sa dimension axiale, pour réduire la longueur de l'ensemble embrayage - boîte de vitesses. Pour obtenir des vérins compacts ayant une course suffisante, il est connu, par exemple du document JP-3.186.620, d'utiliser un vérin à pistons concentriques télescopiques qui délimitent axialement une chambre hydraulique de commande du vérin. Dans un tel type de vérin, le piston externe est susceptible de se déplacer sur la longueur de la chambre hydraulique tandis que le piston interne, qui se déplace par rapport au piston externe, est susceptible de prolonger la course de celui-ci lorsqu'il arrive en butée en position sortie. Toutefois, dès que le piston externe est en butée en position sortie, la surface active du piston, propre à générer une force d'actionnement proportionnelle à la surface active et à la pression du fluide, est ainsi considérablement diminuée de sorte que, en fin de course du piston, la force d'actionnement est beaucoup plus faible qu'en début de course. Il en résulte qu'il est nécessaire de surdimensionner le vérin, ce qui n'est pas sans incidence sur l'encombrement radial et sur le poids et le prix du vérin. Aussi, dans le but de résoudre ce problème, I'invention propose un vérin du type vu précédemment, caractérisé en ce que le piston, en position sortie, est entièrement dégagé axialement de la chambre fixe, en ce qu'il est prévu deux chemises cylindriques, intérieure et extérieure, qui sont interposées chacune entre une cloison de la chambre et une paroi du logement, respectivement intérieure et extérieure, en ce que les chemises sont agencées axialement au droit de la chambre lorsque le piston est en position rentrée, et en ce que les chemises sont susceptibles de coulisser axialement par rapport au piston et par rapport à la chambre pour délimiter, en position sortie du piston, une chambre annulaire intermédiaire qui prolonge axialement la chambre fixe et qui est fermée axialement par le piston. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - une bague de centrage des chemises qui est de forme générale cylindrique, dont une face cylindrique interne coulisse sur la face cylindrique externe de la cloison intérieure de la chambre et dont une face cylindrique externe coulisse sur la face interne de la cloison extérieure du piston, en ce qu'il est prévu des moyens de centrage de chacune des chemises par rapport à la bague de centrage, et en ce que la bague de centrage est munie de passages pour permettre une libre circulation du fluide sous pression entre la chambre fixe et le logement du piston; - les passages de la bague de centrage sont réalisés sous la forme de fentes axiales réparties angulairement de façon régulière; - les fentes débouchent alternativement dans l'une ou dans l'autre des extrémités axiales de la bague de centrage; - la chemise intérieure, respectivement extérieure, comporte un collet radial qui est agencé à une première extrémité axiale de la chemise reçue dans la chambre, respectivement dans le logement, et qui est dirigé radialement en direction de la bague de centrage sur laquelle un bord périphérique du collet est en appui pour centrer la chemise par rapport à la bague de centrage; - le bord périphérique du collet radial est reçu dans un décrochement radial agencé à l'extrémité axiale correspondante de la bague de centrage; - la seconde extrémité axiale de la chemise intérieure, respectivement extérieure, est munie d'un bord replié radialement en direction de la bague de centrage de manière à former une butée axiale qui coopère avec une surface de butée complémentaire agencée sur la surface interne de la cloison intérieure de la chambre, respectivement la surface externe de la cloison extérieure du logement, afin de limiter la course de la chemise et de la bague de centrage par rapport à la chambre fixe, respectivement par rapport au logement 28 du piston; - la surface externe de la bague de centrage est munie d'une gorge radiale agencée axialement sensiblement au centre de la bague; - I'une des chemises comporte un collet radial muni d'encoches pour favoriser la circulation du fluide sous pression entre la chambre fixe et le logement du piston; - le piston est guidé axialement sur un tube de guidage fixe; - la butée de débrayage est montée sur l'extrémité libre du piston. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un vérin selon l'invention coupé selon un plan axial; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée des chemises et de la bague de guidage d'un tel vérin; - la figure 3 est une demi-coupe axiale selon la ligne 3-3 de la figure 4 des chemises et de la bague de guidage d'un vérin selon l'invention; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la figure 3; - les figures 5, 6 et 7 sont des coupes axiales d'un vérin selon l'invention, représenté dans trois positions distinctes, respectivement rentrée, intermédiaire et sortie. Le vérin 10 qui est représenté sur les figures est destiné à commander les déplacements axiaux d'une butée de débrayage à roulement à billes 12 d'un embrayage à diaphragme (non représenté) de véhicule automobile. De manière connue en soi, la butée 12 est susceptible de coulisser autour d'un tube fixe de guidage 14, qui est destiné à être traversé par un arbre d'entrée (non représenté) d'une boîte de vitesses, entre une position reculée de la butée 12 qui correspond à une position rentrée du vérin 10, représentée à la figure 5, et une position avancée de la butée 12 qui correspond à une position sortie du vérin 10, représentée à la figure 7. Le vérin 10 comporte une chambre fixe 16 cylindrique annulaire de commande qui est délimitée radialement par deux cloisons intérieure 18 et extérieure 20 d'orientation axiale et qui est délimitée transversalement à l'arrière par un fond annulaire 22. De manière connue, un canal d'alimentation 24 débouche dans la chambre fixe 16 afin de relier celle-ci à un dispositif (non représenté) d'alimentation en fluide sous pression, usuellement un maître-cylindre piloté par la pédale de débrayage. Le vérin 10 comporte également un piston 26 qui est destiné à agir sur la butée de débrayage 12 et qui coulisse axialement sur le tube de guidage 14. Le piston 26 comporte un logement 28 cylindrique annulaire qui est délimité radialement par deux parois cylindriques intérieure 30 et extérieure 32 d'orientation axiale et transversalement par une paroi transversale annulaire avant 34. Ce logement 28 est ouvert en direction de la chambre 16. Dans l'exemple de réalisation qui est représenté sur les figures, la chambre 16 et le logement 28 sont borgnes en étant montés tête-bêche, en sorte que la paroi extérieure 32 du logement 28 du piston 26 coulisse axialement entre les cloisons intérieure 18 et extérieure 20 de la chambre fixe 16, tandis que la cloison intérieure 18 de la chambre fixe 16 est destinée à coulisser axialement à l'intérieur du logement 28 au cours des déplacements axiaux du piston 26. Il est toutefois possible, sans sortir du cadre de l'invention, de réaliser un vérin 10 dans lequel le piston 26 est d'un diamètre moyen supérieur à celui de la chambre fixe 16 de manière que sa paroi intérieure 30 soit reçue à l'intérieur de la chambre fixe 16 lors des déplacements axiaux du piston 26. Dans l'exemple de réalisation qui est représenté sur les figures, un ressort hélicoïdal de compression 36 est agencé entre le corps 38 de la chambre fixe 16 et le piston 26 de manière à solliciter élastiquement en permanence la butée à billes 12 contre le diaphragme (non représenté) de l'embrayage. Le ressort 36 est agencé à l'extérieur du vérin 10, autour du corps 38 de la chambre 16 et du piston 26, tandis qu'un soufflet en accordéon 40 est disposé autour du ressort 36 de manière à protéger le vérin 10 de toutes les poussières susceptibles de perturber le coulissement du piston 26. Selon un premier aspect de l'invention, deux chemises cylindriques annulaires intérieure 42 et extérieure 44 sont interposées chacune entre une paroi du logement 28 et une cloison de la chambre 16. Les chemises 42 et 44 sont donc d'orientation axiale en étant ici de forme tubulaire. Ainsi, la chemise intérieure 42 est en contact par sa face externe 46 avec la face interne 48 de la cloison intérieure 18 de la chambre 16, tandis que la face interne 50 de la chemise intérieure 42 est agencée en regard de la face externe 52 de la paroi intérieure 30 du logement 28. De manière similaire, la face externe 54 de la chemise extérieure 34 est agencée en vis-à-vis de la face interne 56 de la cloison extérieure 20 de la chambre 16, tandis que la face interne 58 de la chemise extérieure 54 est en regard de la face externe 60 de la paroi extérieure 32 du logement 28. Les chemises 42, 44 sont montées de manière à pouvoir coulisser axialement de manière étanche par rapport au corps 38 de la chambre 16 et par rapport au piston 26 grâce à des joints d'étanchéité 62. Les chemises 42, 44 délimitent ainsi une chambre intermédiaire 64 qui est susceptible de coulisser axialement par rapport à la chambre fixe 16 et par rapport au piston 26 et qui occupe, lorsque le piston 26 est dans la position avancée représentée à la figure 7, une position dans laquelle elle prolonge axialement vers l'avant la chambre fixe 16. Dans cette position, selon l'invention, le piston 26 est entièrement dégagé de la chambre fixe 16. Au contraire, lorsque le piston est dans la position rentrée représentée à la figure 5 (ou dans la position intermédiaire représentée à la figure 6), la chambre intermédiaire 64 est reçue à l'intérieure de la chambre fixe 16 dont elle occupe quasi entièrement le volume. En position rentrée les chemises sont, selon l'invention, agencées au droit de ladite chambre fixe 16. Selon un deuxième aspect de l'invention, une bague 66 de centrage et de positionnement relatif des chemises est agencée radialement entre les deux chemises 42, 44. La bague de centrage 66 comporte (figure 2) une surface cylindrique externe 68 qui coulisse axialement sur la face interne 70 de la paroi extérieure 32 du piston 26 et une face interne 72 qui coulisse sur la face externe 74 de la cloison interne 18 de la chambre fixe 16. La bague de centrage 66 a pour but de guider l'extrémité axiale de chacune des chemises intérieure 42 et extérieure 44 qui coulissent respectivement à l'intérieur du logement 28 et de la chambre fixe 16. A cet effet, I'extrémité axiale correspondante de chacune des chemises 42, 44 est munie d'un collet radial 76, 78 qui s'étend en direction de la bague 66 et qui prend appui sur celle-ci dans des décrochements 80, 82 agencés aux extrémités axiales opposées 81, 83 des faces respectivement interne 72 et externe 68 de la bague 66. La bague de centrage 66 partage ainsi la chambre intermédiaire 64 en deux chambres intermédiaires interne 641 et externe 64E. Afin de permettre le passage du fluide sous pression entre d'une part les chambres intermédiaires interne 641 et externe 64E mais également pour permettre une communication de la chambre intermédiaire 64 avec d'une part la chambre fixe 16 et d'autre part le logement 28, la bague de centrage 66 comporte des fentes longitudinales 84 qui sont réparties angulairement de manière régulière et qui débouchent alternativement dans l'une et dans l'autre des extrémités axiales 81, 83 de la bague 66, de manière que celle-ci présente une forme de serpentin. Ainsi, les fentes axiales 84 permettent la communication entre les chambres intermédiaires internes 641, 64E et elles permettent également la communication avec la chambre fixe 16 et avec le logement 28 comme on peut le voir plus particulièrement sur les figures 1 et 2. En effet, cette communication tend à être obturée par la présence des collets radiaux 76, 78 des chemises 42, 44. Or, du fait que ceux-ci sont reçus dans les décrochements , 82 de la bague 66, il subsiste à l'extrémité axiale débouchante 86 de chacune des fentes axiales 84 de la bague 66 un passage 88 dont les dimensions correspondent, tangentiellement, à la largeur de la fente 84 et, radialement, à l'épaisseur de la bague 66 au niveau des décrochements 80, 82 et qui permettent ainsi au fluide de passer librement de la chambre fixe 16 au logement 28 par le biais de la chambre intermédiaire 64, et inversement. Pour augmenter la section de passage du fluide il est possible d'aménager des entailles radiales (non représentées) dans chacun des collets radiaux 76, 78 des chemises 42, 44. Afin de limiter la course axiale des chemises 42, 44 et de la bague 66, et d'éviter ainsi qu'elles ne sortent complètement de la chambre 16 ou du logement 28, les chemises 42, 44 sont munies à chacune de leur extrémité axiale opposée à l'extrémité axiale portant le collet radial 76, 78, d'un bord 90, 92 recourbé en direction de la bague 66 qui est destiné à coopérer avec des surfaces de butée complémentaires aménagées respectivement sur la cloison intérieure 18 de la chambre 16 et sur la paroi extérieure 32 du logement 28. Dans l'exemple représenté sur les figures, ces surfaces de butée sont formées par les joints d'étanchéité 62. Une gorge 94 est agencée radialement sur toute la circonférence de la face externe 68 de la bague 66. Comme on peut le voir sur les figures, il n'est pas nécessaire que les chemises 42, 44 et que la bague de centrage 66 soient épaisses car ces éléments ne transmettent aucun effort axial et ne participent pas au guidage du piston 26 qui est réalisé grâce au tube de guidage 14. Ainsi, les chemises 42, 44 et la bague de centrage 66 pourront être réalisées par exemple en matière plastique à faible coefficient de frottement. En variante les chemises 42, 44 peuvent être métalliques. Ces éléments ne sont soumis a aucun effort axial dans la mesure o, d'une part, la pression est à tout moment égale dans la chambre fixe 16, dans la chambre intermédiaire 64 et dans le logement 28, et, d'autre part, du fait que les sections transversales de ces éléments soumises à cette pression sont équivalentes globalement suivant les deux directions. Le fonctionnement du vérin 16 selon l'invention est décrit ci- après. Le vérin 10 étant dans sa position rentrée représentée sur la figure 5, du fluide hydraulique sous pression est injecté dans la chambre fixe 16 par le biais du canal d'alimentation 24. Le fluide passe alors par les passages 88 et les fentes 84 délimités dans la bague 66 pour alimenter la chambre intermédiaire 64 et le logement 28 du piston 26. L'action du fluide sur la paroi transversale avant 34 du piston 26 provoque un déplacement vers l'avant de celui-ci jusqu'à une position intermédiaire représentée sur la figure 6. Dans cette position, un des joints d'étanchéité 62, agencé sur la face externe 60 de la paroi extérieure 32 du piston 26, est en appui contre le bord recourbé 92 de la chemise extérieure 44 de sorte que lorsque le piston 26 progresse vers sa position sortie, il emmène avec lui la chemise extérieure 44. La chemise extérieure 44 entraîne avec elle la bague de centrage 66 grâce à son collet radial 78 reçu dans le décrochement 82 de la bague 66. Similairement, la bague 66 entraîne avec elle la chemise intérieure 42 dont le collet radial 76 est reçu dans le décrochement 80 de la bague 66. Ainsi, entre sa position intermédiaire représentée à la figure 6 et sa position sortie représentée à la figure 7, le piston 26 entraîne avec lui les chemises 42, 44 et leur bague de centrage 66. Lorsque l'alimentation en fluide sous pression est interrompue, la butée de débrayage 12, sous l'effet du diaphragme de l'embrayage, provoque le retour du piston 26 vers sa position de repos. Dans sa course retour, le piston 26 ramène aussi les chemises 42, 44 et leur bague de centrage 66 lorsque le collet radial 76 de la chemise intérieure 42 arrive en butée contre la paroi transversale avant 34 du logement 28. Un tel vérin présente donc l'avantage de disposer d'une course utile importante au regard de son encombrement axial mais il présente également l'avantage de dissocier, d'une part, les surfaces sur lesquelles est réalisée une étanchéité et, d'autre part, la surface de guidage du piston. On notera que la bague intérieure du roulement à billes de la butée de débrayage 12 (figures 5 à 7) est profilée pour agir sur l'extrémité des doigts du diaphragme et que la bague externe du roulement à billes 12 comporte un rebord radial dirigé vers l'intérieur au contact de la face transversale avant 34 du piston 26 sous l'action d'une rondelle élastique à action axiale 2, ici du type rondelle Belleville, engagée dans une gorge ménagée dans l'extrémité libre en forme de nez que présente le piston au-delà de sa face 34. La butée 12 est donc du type à autocentrage maintenu, un jeu radial existant entre le nez du piston et le rebord radial du roulement 12. Bien entendu la butée 12 peut être emmanchée sur le nez du piston 26 en sorte que la butée n'est pas forcément autocentreuse. Le soufflet 40 est ancré dans des pièces de maintien métalliques (non référencées) de forme tortueuse sur lesquelles s'appuient les extrémités du ressort de rappel 36. L'une de ces pièces est en appui contre un épaulement du corps 38, tandis que l'autre pièce est ancrée dans le piston 26. On peut bien entendu supprimer cette pièce en dotant la bague extérieure du roulement 12 d'un rebord radial dirigé radialement ver l'extérieur permettant d'accrocher le soufflet 40. Ici le tube de guidage 14 est métallique et présente à l'arrière un rebord radial 3 dirigé vers l'extérieur. Ce rebord 3 (figure 5) est engagé dans un décrochement que présente la face arrière du corps extérieur 38 présentant, de manière connue, des oreilles (non visibles) pour sa fixation à une partie fixe 4 du véhicule, ici le carter de la boîte de vitesses. Le tube 14 est ainsi fixé par pincement entre le corps 38 et le carter 4. Le tube 14 est donc distinct du corps 38 ce qui permet d'usiner aisément ledit corps 38. En outre ce tube 14 est métallique en étant peu épais. Bien entendu le rebord 3 est doté d'au moins une ouverture 5 de dégazage pour faciliter le mouvement du piston. Bien entendu le fluide de commande alimentant la chambre 16 peut être de nature gazeuse ou hydraulique. Dans l'exemple de réalisation représenté le fluide est, à titre non limitatif, de nature hydraulique. O10 REVENDICATIONS 1. Vérin à pression de fluide, notamment pour la commande d'une butée de débrayage (12) d'un embrayage à diaphragme de véhicule automobile du type comportant une chambre (16) cylindrique annulaire fixe de commande alimentée en fluide sous pression et délimitée radialement par des cloisons cylindriques, intérieure (18) et extérieure (20) d'orientation axiale, du type dans lequel une extrémité axiale de la chambre est fermée par un piston (26) qui comporte un logement cylindrique (28) annulaire délimité radialement par des parois cylindriques, intérieure (30) et extérieure (32) d'orientation axiale, et ouvert axialement en direction de la chambre (16), et du type dans lequel le piston (26) coulisse axialement entre une position rentrée et une position sortie, du type dans lequel, en position rentrée du piston (26), la cloison intérieure (18) de la chambre (16) est reçue dans le logement (28) et la paroi extérieure (32) du logement (28) est reçue dans la chambre (16), caractérisé en ce que le piston (26), en position sortie, est entièrement dégagé axialement de la chambre fixe (16), en ce qu'il est prévu deux chemises cylindriques, intérieure (42) et extérieure (44) d'orientation axiale, qui sont interposées chacune entre une cloison de la chambre (16) et une paroi du logement (28), respectivement intérieure et extérieure, en ce que les chemises (42, 44) sont agencées axialement au droit de la chambre (16) lorsque le piston (28) est en position rentrée, et en ce que les chemises (42, 44) sont susceptibles de coulisser axialement par rapport au piston (26) et par rapport à la chambre (16) pour délimiter, en position sortie du piston, une chambre annulaire intermédiaire (64) qui prolonge axialement la chambre fixe (16) et qui est fermée axialement par le piston (26). 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu une bague de centrage (66) des chemises (42, 44) qui est de forme générale cylindrique, dont une face cylindrique interne (72) coulisse sur la face cylindrique externe (74) de la cloison intérieure (18) de la chambre (16) et dont une face cylindrique externe (28) coulisse sur la face interne (70) de la cloison extérieure (32) du piston (26), en ce qu'il est prévu des moyens de centrage de chacune des chemises (42, 44) par rapport à la bague de centrage (66), et en ce que la bague de centrage (66) est munie de passages (84, 88) pour permettre une libre circulation du fluide sous pression entre la chambre fixe (16) et le logement (28) du piston (26). 3. Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que les passages de la bague de centrage (66) sont réalisés sous la forme de fentes axiales (84) réparties angulairement de façon régulière. 4. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fentes (84) débouchent alternativement dans l'une ou dans l'autre des extrémités axiales (81, 83) de la bague de centrage (66). 5. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chemise intérieure (42), respectivement extérieure (44), comporte un collet radial (76, 78) qui est agencé à une première extrémité axiale de la chemise (42, 44) reçue dans la chambre (16), respectivement dans le logement (28), et qui est dirigé radialement en direction de la bague de centrage (66) sur laquelle un bord périphérique du collet (76, 78) est en appui pour centrer la chemise (42, 44) par rapport à la bague de centrage (66). 6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bord périphérique du collet radial (76, 78) est reçu dans un décrochement radial (80,82) agencé à l'extrémité axiale correspondante de la bague de centrage (66). 7. Vérin selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la seconde extrémité axiale de la chemise intérieure (42), respectivement extérieure (44), est munie d'un bord (90, 92) replié radialement en direction de la bague de centrage (66) de manière à former une butée axiale qui coopère avec une surface de butée complémentaire agencée sur la surface interne (48) de la cloison intérieure (18) de la chambre (16), respectivement la surface externe (60) de la cloison extérieure (32) du logement (28), afin de limiter la course de la chemise (42, 44) et de la bague de centrage (66) par rapport à la chambre fixe (16), respectivement par rapport au logement (28) du piston (26). 8. Vérin selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la surface externe (68) de la bague de centrage (66) est munie d'une gorge radiale (94) agencée axialement sensiblement au centre de la bague (66). 9. Vérin selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que au moins l'une des chemises (42, 44) comporte un collet radial (76, 78) muni d'encoches pour favoriser la circulation du fluide sous pression entre la chambre fixe (16) et le logement (28) du piston (26). 10. Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (26) est guidé axialement sur un tube de guidage fixe (14). 11. Vérin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée de débrayage (12) est montée sur l'extrémité libre du piston (26).