Brevet FR2755736A1 — publié le 19980515

La présente invention concerne un dispositif de débrayage hydraulique pour un embrayage à friction d'un véhi- cule, comprenant un système de débrayage ayant un boîtier de pression bloqué en position sur la boîte de vitesses, le bol- tier de pression étant monté concentriquement à un arbre d'entraînement reliant le moteur à combustion interne à une boîte de vitesses à pignon, pour réaliser une chambre de pression en forme d'anneau de cercle, avec dans un perçage longitudinal du boîtier de pression, un manchon de guidage écarté radialement à la fois de la paroi du perçage et de l'arbre d'entraînement, manchon sur lequel est guidé en cou- lissement axial un piston délimitant axialement la chambre de pression, et pour assurer l'étanchéité de la chambre de pres- sion, il est prévu un joint armé du côté de la chambre de pression, joint dont les lèvres assurent l'étanchéité d'un intervalle d'étanchéité formant une surface de glissement étanche entre la paroi du perçage longitudinal et le piston annulaire ainsi qu'entre le manchon de guidage et le piston annulaire. Arrière plan technologique de l'invention Selon l'état de la technique constitué par le do- cument DE-41 30 525 Al, on connaît un dispositif de débrayage avec une bague à rainure comprenant un élément d'armature en forme de bague d'appui venant contre la face frontale du pis- ton annulaire. Cette construction permet au piston annulaire, dans le cadre de son jeu de guidage radial, d'exécuter un mouvement excentré par rapport à l'axe longitudinal du dispo- sitif de débrayage. La liaison par friction entre la face frontale du piston annulaire et l'élément armature peut con- duire à ce qu'en cas de décalage radial du piston annulaire, le joint se décale également de manière incontrôlée condui- sant à une forte sollicitation, gênante du joint en particu- lier des lèvres d'étanchéité. En cas de pression élevée dans le système, ce déplacement du joint occasionne une plus forte usure des lèvres du joint aboutissant à un incident de fonc- tionnement ou à la défaillance du joint à cause de cette forte usure. Un autre joint de piston annulaire est décrit dans le modèle d'utilité DE-18 40 727 dont l'armature est adaptée à un piston annulaire à face frontale étagée. Le joint est muni d'une pièce médiane formant une surface fron- tale plane du côté de la chambre de pression, et à laquelle fait suite une cavité en forme de V pour former chaque fois une lèvre d'étanchéité; cette cavité s'appuie contre une tige ou un perçage de paroi. Du fait de l'élément d'armature cintré, on arrive à des épaisseurs de paroi différentes pour le joint qui se dilate alors différemment suivant la pression engendrée dans le système, risquant de séparer l'armature vulcanisée sur le joint. But de l'invention La présente invention a pour but de perfectionner l'étanchéité d'un système de débrayage selon l'état de la technique en associant de manière précise le joint au piston annulaire, en liaison avec un élément d'armature pour obtenir une réduction efficace des contraintes du joint et ainsi une augmentation de la durée de vie. Caractéristiques de l'invention A cet effet, l'invention concerne un dispositif de débrayage hydraulique du type défini ci-dessus, caractéri- sé en ce que le joint présente sur sa face frontale tournée vers le piston annulaire, un élément d'armature en forme de toit, ayant deux bords écartés axialement et tournés dans la direction du piston annulaire. L'élément d'armature en forme de toit qui se poursuit par des bords écartés axialement et qui passent coaxialement au perçage longitudinal. L'élément d'armature en forme de toit assure avantageusement une réduction des gra- dients de dilatation du joint et ainsi des contraintes solli- citant le joint au niveau de la surface d'accrochage de l'armature ce qui augmente le temps d'utilisation, c'est-à- dire la durée de vie du joint. La structure selon l'invention prévoit en outre que l'élément d'armature s'appuie exclusivement contre le piston annulaire par des bords écartés axialement; cela donne pour le joint, une fixation plus efficace sur le piston annulaire. La réalisation de l'armature selon l'invention peut s'obtenir par le guidage du joint sur le piston annu- laire interdisant en même temps tout mouvement excentré du piston annulaire qui se répercuterait de manière gênante sur le joint à cause de l'augmentation de l'usure du joint. Selon une réalisation préférentielle de l'invention, l'élément d'armature en forme de toit présente un sommet placé au milieu du joint. On a ainsi une ligne de force ou de transmission de force, rectiligne pour le joint sur le piston annulaire. De plus, les segments de l'armature qui forment une structure en toit se rejoignent. Cette mise en forme renforce en outre l'exigence d'un centrage efficace du joint. Grâce à l'armature mise en forme de toit, en outre on enveloppe de manière périphérique le piston annulaire par l'élément d'armature pour arriver à un appui-optimum du joint sur le piston annulaire. Par calcul, on a pu définir la va- leur optimale de l'angle a, compris entre 10 et 45 par rap*- port au plan médian transversal du joint, angle suivant lequel les segments réalisant la forme de toit sont prévus sur l'armature. Selon une autre caractéristique, pour réduire la sollicitation du joint, il est prévu que tous les passages de l'élément d'armature entre les segments et les bords doivent être arrondis et diminuer ainsi les gradients de dilatation des joints sur la surface d'accrochage de l'élément d'armature ce qui se répercute également de manière positive sur la directive du joint. Selon un autre développement de l'invention, la face frontale du piston annulaire tournée vers l'élément d'armature est de forme bombée. Cette réalisation favorise un centrage optimum de l'élément d'armature du joint ainsi qu'un appui en surface, souhaité pour l'élément d'armature contre le piston annulaire; cela compense en outre les tolérances de fabrication entre les pièces qui coopèrent, l'élément d'armature et le piston annulaire. La mise en forme bombée de la face frontale du côté du piston annulaire constitue un compromis intéressant par rapport au souhait consistant à réaliser la face frontale exactement identique à la forme de toit de l'élément d'armature car cela ne serait possible qu'avec des moyens de fabrication et de mesure très compli- qués. En variante, d'une face frontale bombée du piston annu- laire, cette face peut être conique et avoir ainsi pratiquement une forme adaptée à la forme de toit de l'armature. Une réalisation préférentielle de l'invention prévoit pour le bord de l'armature situé radialement à l'extérieur, un prolongement axial en direction du piston an- nulaire. A l'extrémité libre, le bord est muni d'un bec de retenue, élastique venant s'accrocher en position de montage du joint dans une cavité du piston annulaire. Le bec de rete- nue prévu du côté de l'extrémité du bord, constitue ainsi une contredépouille radiale garantissant une fixation efficace par une liaison de forme entre l'élément d'armature et le piston annulaire. Par une forme appropriée et/ou- un dimen- sionnement adéquat de la cavité dans le piston annulaire et du bec de retenue, on peut ainsi avoir un jeu axial de l'armature et une mobilité axiale limitée du joint par rap- port au piston annulaire. Pour fixer le jeu axial qui dans certaines circonstances est nécessaire au dispositif de dé- brayage, la largeur de la rainure périphérique dans le piston annulaire dépasse la longueur du bec de retenue. De plus, le bord muni du bec de retenue est écarté de manière radialement limitée par rapport au piston annulaire ce qui permet de dé- placer le joint y compris l'armature par rapport au piston annulaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément d'armature, c'est-à-dire les bords en forme de toit sont entourés d'une matière d'étanchéité du côté de la cham- bre de pression. Ce moyen augmente la surface d'accrochage de la matière d'étanchéité sur l'élément d'armature en évitant en outre tout contact défavorable entre l'élément d'armature et le manchon de guidage ou le perçage de guidage dans le boîtier de pression. Comme autre moyen, l'invention prévoit une forme de joint dont les lèvres d'étanchéité sont asymétriques et ont des longueurs différentes. Cette réalisation permet une sollicitation égale, c'est-à-dire des forces de frottement qui se correspondent pour toutes les lèvres d'étanchéité écartées l'une de l'autre à l'état monté. En outre, les deux lèvres d'étanchéité ont une arête d'étanchéité arrondie, bom- bée à l'état non monté. En conséquence de cette réalisation, la zone frontale chaque fois à l'extérieur de chaque lèvre d'étanchéité se soulève par rapport à la surface d'appui de la lèvre d'étanchéité, à l'état monté. Cette propriété évite que le joint ne se torde et favorise ainsi l'étanchéité réa- lisée par le joint. La structure du joint selon l'invention comprend en outre une cavité en forme de V entre les lèvres d'étanchéité à partir de laquelle partent les faces frontales des lèvres tournées radialement vers l'extérieur, venant en saillie jusque dans la plage des zones de bords. Description résumée des dessins Un exemple de réalisation de l'invention est re- présenté dans les dessins et sera décrit ci-après. Ainsi: - la figure 1 montre un dispositif de débrayage hydraulique intégré à un joint selon l'invention, - la figure 2 montre à échelle agrandie, le détail " Z " de la figure 1, -la figure 3 est un dessin de détail du joint selon l'invention accroché sur un piston annulaire, - la figure 4 montre une section de joint représentant la distribution des contraintes à l'état monté. Description détaillée des dessins La figure 1 montre un dispositif de débrayage hy- draulique de construction connue, à l'état monté. Le système de débrayage 1 fixé par bride sur le corps de la boîte de vi- tesses 2 comprend principalement un boîtier de pression 3 en- tourant concentriquement l'arbre d'entraînement 4 reliant une boîte de vitesses à roue dentée logée dans la boîte 2 et un moteur à combustion interne non représenté à la figure 1. A distance radiale de l'arbre d'entraînement 4 et d'un perçage longitudinal 5 du boîtier de pression 3, se trouve un manchon de guidage 6 fixé en position par une bride annulaire 7 entre la boîte de vitesses 2 et le boîtier de pression 3. Une cham- bre de pression 8 en forme d'anneau de cercle est prévue en- tre le perçage longitudinal 5 et le manchon de guidage 6. Cette chambre est limitée axialement par la bride annulaire 7 et par un piston annulaire 9. Pour coulisser axialement le piston annulaire 9 dans la direction de la flèche pour ac- tionner un embrayage à friction non représenté à la figure 1, on introduit un fluide sous pression dans la chambre de pres- sion 8 à travers la conduite d'alimentation 10. A son extré- mité opposée à la chambre de pression 8, le piston annulaire 9 est muni d'un palier de débrayage 11 relié aux moyens de débrayage de l'embrayage à friction. Pour rendre la chambre de pression 8, étanche, le piston annulaire 9 comporte un joint 12 en forme de joint à rainure fixé de manière soli- daire de préférence par vulcanisation sur un élément d'armature 13. Pour expliciter la structure du joint 12, selon l'invention, la figure 2 montre à échelle agrandie le détail " z " de la figure 1. Ce dessin agrandi montre la structure en forme de toit de l'élément d'armature 13 formée par les segments 14, 15 se poursuivant par un bord 16, 17 chaque fois coaxial au perçage longitudinal 5. L'élément d'armature 13 en forme de toit pénètre par son sommet 33 dans le joint 12. Le bord 16 qui est situé du côté du boîtier de pression 3 et présente une longueur axiale plus grande que celle du bord 17, comporte un bec de retenue 18. Ce bec de retenue 18 réa- lisé par matriçage sans enlèvement de matière ou par poinçon- nage dans le bord 18 s'accroche dans une cavité 19 du piston annulaire 9 et grâce à une partie en contredépouille ou à un chevauchement radial 30, 31 correspondant à la référence " y " ainsi qu'un jeu axial entre " x ", vient contre un épaulement 20 de la cavité 9 en fixant le joint sur le piston annulaire 9 par une liaison par la forme. Une face frontale 21 du piston annulaire 9 est diminuée pour s'adapter avec du jeu radial dans la forme de toit de l'élément d'armature 13. La face frontale 21 est de forme bombée de sorte que l'élément d'armature 13 s'appuie contre le piston annulaire par des surfaces de contact 22, 23 relativement importantes. Le joint 12 est muni de lèvres d'étanchéité 24, 25 de forme asymétrique et entre lesquelles il y a une cavité 33 à section en forme de V. La lèvre d'étanchéité 24 dirigée radialement vers l'extérieur vers le boîtier de pression 3 est de dimension plus forte que la lè- vre d'étanchéité 25 pour arriver à des conditions de frotte- ment identiques. Les différences entre les lèvres d'étanchéité compensent ainsi les différences de diamètre des lèvres et ainsi les effets de la pression qui diffèrent ain- si. Les deux lèvres d'étanchéité 24, 25 ont une arête d'étanchéité 26, 27 de forme bombée que réalise une adapta- tion optimale ou un appui optimum des lèvres d'étanchéité 24, contre la paroi du perçage longitudinal 5 ou de la surface enveloppe du manchon de guidage 6. La forme des arêtes d'étanchéité fait qu'à l'état monté, il subsiste une zone de bords 28, 29, c'est-à-dire qu'une extrémité de l'arête d'étanchéité 26, 27 est écartée de la paroi du perçage longi- tudinal 5 ou de la surface enveloppe du manchon de guidage 6. Le chevauchement 30, 31 explicite la différence de dimension existant entre les arêtes d'étanchéité 26, 27 à l'état monté et à l'état non monté. La figure 3 montre le joint 12 à l'état non monté explicitant d'autres détails en particulier l'élément d'armature 13. Celui-ci présente des jonctions fortement ar- rondies au niveau de la zone du toit, c'est-à-dire au sommet 32 ou se rencontrent les segments 14, 15 ainsi qu'entre le fond 16, 17 et les segments 14, 15. Cette forme donnée à l'élément d'armature 13 réduit de manière significative les rayons de dilatation et ainsi la sollicitation du joint; ce- la se répercute avantageusement sur la fiabilité et ainsi sur la durée de vie du joint selon l'invention. La structure du joint montre entre outre que les segments 14, 15 en forme de toit, faisant chaque fois un angle " a " de 10 à 45 par rap- port à l'axe longitudinal 12 viennent prendre par le sommet 32 au milieu dans le joint 12 ce qui établit une application de la force du piston annulaire suivant une ligne droite. Pour augmenter les surfaces d'accrochage, la matière d'étanchéité entoure l'élément d'armature 13 du côté de la chambre de pression en commençant par le bord 17 par les seg- ments 14, 15 jusque sur une partie du bord 16. La figure 4 explicite les conditions de tension qui s'établissent dans le joint en position de fonctionnement pour une pression de fonctionnement maximale. On a une dis- tribution de tension relativement faible, régulière au niveau des segments 14, 15 qui donne une forme de toit représentée par une teinte grise très largement constante. La distribu- tion de la tension a une influence positive sur l'élément d'armature 13. En outre, les états de tension pratiquement concordants selon la figure 4 pour les lèvres d'étanchéité 24, 25 montrent qu'elles assurent une étanchéité optimale et les mêmes conditions de frottement s'établissent au niveau des arêtes d'étanchéité 26, 27. Enfin, il convient de remarquer que les arêtes d'étanchéité 26, 27 forment à l'état monté, une zone de bords 28, 29 et ces bords sont alignés radialement, à distance par rapport à la surface d'appui respective des lèvres d'étanchéité 24, 25. NOMENCLATURE 1 Système de débrayage 2 Boîte de vitesses 3 Boîtier de pression 4 Arbre d'entraînement Perçage longitudinal 6 Manchon de guidage 7 Bride annulaire 8 Chambre de pression 9 Piston annulaire Conduite d'alimentation 1il Palier de débrayage 12 Joint 13 Elément d'armature 14 Segment Segment 16 Bord 17 Bord 18 Bec de retenue 19 Cavité Epaulement 21 Face frontale 22 Surface de contact 23 Surface de contact 24 Lèvre d'étanchéité Lèvre d'étanchéité 26 Arête d'étanchéité 27 Arête d'étanchéité 28 Zone de bord 29 Zone de bord Chevauchement 31 Chevauchement 32 Sommet 33 Cavité a Angle que font les segments x Jeu axial y Chevauchement radial R E V E N D I CATIONS 1 ) Dispositif de débrayage hydraulique pour un embrayage à friction d'un véhicule, comprenant un système de débrayage (1) ayant un boîtier de pression (3) bloqué en position sur la boîte de vitesses (2), le boîtier de pression (3) étant monté concentriquement à un arbre d'entraînement (4) reliant le moteur à combustion interne à une boîte de vitesses à pi- gnon, pour réaliser une chambre de pression (8) en forme d'anneau de cercle, avec dans un perçage longitudinal (5) du boîtier de pression (3), un manchon de guidage (6) écarté ra- dialement à la fois de la paroi du perçage et de l'arbre d'entraînement (4), manchon sur lequel est guidé en coulisse- ment axial un piston annulaire (9) délimitant axialement la chambre de pression (8), et pour assurer l'étanchéité de la chambre de pression (8), il est prévu un joint armé (12) du côté de la chambre de pression, joint dont les lèvres (24, ) assurent l'étanchéité d'un intervalle d'étanchéité for- mant une surface de glissement étanche entre la paroi du per- çage longitudinal (5) et le piston annulaire (9) ainsi qu'entre le manchon de guidage (6) et le piston annulaire (9), caractérisé en ce que le joint (12) présente sur sa face frontale tournée vers le piston annulaire (9), un élément d'armature (13) en forme de toit, ayant deux bords (16, 17) écartés axialement et tournés dans la direction du piston annulaire (9). 2 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu' un sommet (12) de l'élément d'armature (13) est placé au mi- lieu du joint. 3 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que 1! l'élément d'armature (13) s'appuie contre une face frontale (21) du piston annulaire (9) par les segments (14, 15) don- nant la forme de toit. 4 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que les segments (14, 15) font un angle (a) compris entre 10 et par rapport à un plan transversal du joint 12. ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les jonctions entre les segments (14, 15) ainsi qu'entre les bords (16, 17) et les segments (14, 15) sont arrondies. 6 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la face frontale (21) du piston annulaire (9) tournée vers l'élément d'armature (13) est de forme bombée pour assurer le centrage. 7 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la face frontale (21) du piston annulaire (9) est conique. 8 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le bord (16) de l'élément d'armature (13) tourné vers le boî- tier de pression (3) et qui se trouve radialement à l'extérieur est prolongé axialement du côté du piston annu- laire et comporte un bec de retenue (18), élastique s'accrochant en position de montage de l'armature (13) dans une cavité (19) du piston annulaire (9). 9 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 8, caractérisé en ce que l'élément d'armature (13) est maintenu sur le piston annu- laire (9) avec du jeu axial. ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément d'armature (13) est entouré par la matière d'étanchéité du côté de la chambre de pression. 11 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 1, caractérisé par des lèvres d'étanchéité (24, 25) disposées de manière asymé- trique, la lèvre d'étanchéité (24) radialement à l'extérieur étant plus épaisse que la lèvre d'étanchéité (25) radialement à l'intérieur. 12 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 11, caractérisé en ce que les lèvres d'étanchéité (24, 25) ont une arête d'étanchéité (26, 27) bombée, arrondie à l'état non monté. 13 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 12, caractérisé en ce que les arêtes d'étanchéité (26, 27) forment à l'état monté, une zone de bords (28, 29) et ces bords sont alignés radialement, à distance par rapport à la surface d'appui respective des lèvres d'étanchéité (24, 25). 14 ) Dispositif de débrayage hydraulique selon la revendica- tion 11, caractérisé par une cavité (32) à section en forme de (V) entre les lèvres d'étanchéité (24, 25) et à partir de laquelle les faces fron- tales respectives des lèvres d'étanchéité (24, 25) viennent en saillie vers les zones de bords (28, 29) situées radiale- ment à l'extérieur.