Brevet FR2808851A1 — publié le 20011116

La présente invention a pour objet une butée hydraulique servant à la commande d'un embrayage équipant un véhicule automobile. Plus précisément, elle s'adresse à un véhicule automobile qui est mû par un moteur thermique ou électrique par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses, cet embrayage étant intercalé entre la portion d'extrémité libre, ou "nez" du vilebrequin du moteur, s'il s'agit d'un moteur thermique et une portion d'extrémité de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. De manière traditionnelle, la portion d'extrémité libre de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses est située, coaxialement, dans le prolongement du "nez" du vilebrequin. Des moyens de guidage appropriés assurent un centrage relatif des deux arbres qui sont susceptibles de tourner l'un par rapport à l'autre lorsque l'embrayage 'est pas accouplé. Lorsque l'embrayage est accouplé, les deux arbres tournent conjointement. De manière traditionnelle, l'embrayage comprend un disque immobilisé rotation, mais susceptible de coulisser en translation sur une course limitée, sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. A cet effet, cet arbre porte une portion cannelée sur laquelle s'engagent des rainures complémentaires prévues dans l'ouverture centrale du disque. Dans la portion extérieure du disque d'embrayage, chacune de ses faces, est prévue une garniture annulaire ayant un coefficient frottement élevé. Le "nez" du vilebrequin est solidaire d'un volant d'inertie qui a la forme générale d'un plateau discoïde, dont la paroi tournée vers la boîte de vitesses possède une face annulaire plane, située en vis-à-vis et à proximite la garniture de disque précitée. De l'autre côté du disque (vers la boîte de vitesses), est disposé un plateau annulaire, ou "plateau presseur", porté par un capot en forme générale d'assiette qui est fixé par sa périphérie au volant d'inertie. Ce plateau tourne donc en même temps que le volant d'inertie, mais possède une certaine liberté de déplacement en translation axiale. II est sollicité par un disque élastique ' fentes radiales, appelé "diaphragme", qui tourne également en même temps que volant. Le diaphragme présente une ouverture centrale circulaire, dans laquelle passe, coaxialement, l'arbre d'entrée de la boîte vitesses. Il peut prendre sélectivement, à partir d'une configuration sensiblement plane, dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, une configuration légèrement conique, dans un sens ou dans l'autre. La déformation du diaphragme est réalisée un organe actionneur à commande hydraulique usuellement désigné "butée hydraulique". Cette butée comprend traditionnellement piston pouvant coulisser dans une chemise (cylindre). Le piston porte contre la zone centrale du diaphragme par l'intermédiaire d'un plateau de roulement à billes. Des moyens sont prévus pour alimenter liquide hydraulique sous pression l'intérieur de la butée hydraulique ou, au contraire, pour permettre l'échappement du liquide hydraulique, au moyen d'une vanne de commande appropriée. Généralement, en l'absence de pression hydraulique, la déformation du diaphragme est telle que l'embrayage est accouplé, cet accouplement se faisant par friction, du fait que la garniture annulaire périphérique du disque d'embrayage est enserrée entre, d'une part, la paroi précitée du volant d'inertie et, d'autre part, le plateau presseur mentionné plus haut. Le désaccouplement de l'embrayage se fait par amenée de liquide hydraulique sous pression à l'intérieur de la butée, ce quia pour effet d'inverser le sens de conicité du diaphragme, en supprimant l'effort de serrage qui existait précédemment entre le disque et les surfaces d'appui qui l'entourent. Les dispositifs connus du genre susdécrits sont relativement encombrants en direction axiale, du fait que les dimensions axiales de la butée, de son plateau d'appui à roulement, du diaphragme, et du volant d'inertie s'ajoutent. Or, dans certaines circonstances, il est avantageux d'obtenir une disposition la plus compacte possible. L'objectif de l'invention est, avec un embrayage du type rappelé ci- dessus, d'en augmenter très sensiblement la compacité en direction axiale. Cet objectif est atteint, conformément à la présente invention, grâce au fait que la butée hydraulique s'étend axialement, au moins en partie, à l'intérieur de l'ouverture centrale du diaphragme. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses, non limitatives de l'invention - la butée hydraulique, d'une part, a une configuration symétrique rapport à l'axe de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, qu'elle entoure, et, d'autre part, est composée d'un corps de vérin fixe, solidaire du carter, et d'un piston axialement mobile, lequel pénètre à l'intérieur de l'ouverture centrale du diaphragme, et prend appui contre le bord de cette ouverture par l'intermédiaire plateau de roulement, le piston annulaire étant adapté pour coulisser axialement par rapport au corps fixe, dans un sens ou dans l'autre, par suite de l'amenée ou de l'échappement d'un liquide hydraulique entre ces deux éléments ; - le corps de vérin fixe comprend une partie annulaire, en forme de manchon cylindrique, qui est centrée sur l'axe de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses et s'engage, avec possibilité de mouvement relatif en translation axiale, dans une rainure annulaire de forme complémentaire ménagée dans le piston ; - le corps de vérin fixe comprend une partie annulaire plate, disposée perpendiculairement à l'axe de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, par laquelle il est fixé à la paroi du carter d'embrayage ; - cette partie annulaire plate est percée d'un canal d'alimentation butée en liquide hydraulique, disposé radialement ; - le corps de vérin fixe forme partie intégrante de la paroi de carter - la butée hydraulique comporte un moyen élastique, tel qu' ressort, qui sollicite constamment le piston, tendant à le déplacer dans le sens accouplement de l'embrayage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés, qui en représentent, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de réalisation possibles. Sur ces dessins - la figure 1 représente schématiquement, en coupe axiale, un embrayage équipé d'une butée hydraulique conforme à l'invention, l'embrayage étant en position neutre (diaphragme plan) ; - la figure 2 est une demi-vie similaire à la figure 1, représentant le même embrayage, à échelle légèrement plus grande et en position désaccouplée ; - la figure 3 est une demi-vue analogue, mais dont l'embrayage est pourvu d'une variante de la butée hydraulique. On distingue sur la droite de la figure 1 la portion d'extrémité 10 de l'arbre de vilebrequin 1 d'un moteur thermique non représenté. Il s'agit par exemple d'un moteur à quatre temps, à essence de type Diesel. On a désigné par la référence 4 l'arbre primaire (ou d'entrée) d'une boîte de vitesses, manuelle ou automatique, de type connu, qui n'est non plus représentée. I1 s'agit d'un arbre tubulaire, portant une série de pignons d'engrenage, dont l'un seulement, référencé 41, est visible sur la figure. L'arbre tubulaire 4 entoure un arbre central plein, coaxial, désigné par la référence 2, sur lequel il est guidé en rotation. Chacun des arbres 4, 2, a une portion d'extrémité libre (côté vilebrequin) 40, respectivement 20, qui est cannelée longitudinalement. L'arbre intérieur 2, plus long que l'arbre 4, ressort de ce dernier par sa portion 20. Les deux arbres 2, 4 se trouvent disposés coaxialement dans le prolongement de l'arbre de vilebrequin 1, l'axe commun à ces trois arbres étant référencé -X' sur les figures. De manière bien connue, l'extrémité 10 de l'arbre de vilebrequin 1 présente portion 11 de plus grand diamètre, ou "nez", qui comporte embase 12, à laquelle est fixé un volant d'inertie 3. Cette fixation est assurée par des vis périphériques symbolisées sur la figure 1 par traits d'axe 100. Le volant d'inertie 3 comprend une partie principale discoïde 30 pourvu d'un moyeu central 32 s'engageant dans un trou borgne ménagé dans le "nez" 11. Ainsi, le volant est parfaitement centré sur l'axe de vilebrequin X'. Le moyeu 32 présente une ouverture rainurée, complémentaire de la portion cannelée 20 de l'arbre 2, sur laquelle elle est engagée. L'arbre 2 est donc solidaire rotation du volant 3, et il tourne en permanence en même temps que le vilebrequin. Le disque d'embrayage 5 comporte, dans sa zone de bordure, sur chacune ses deux faces, une garniture 52, 52' à fort coefficient de frottement. Il comporte un moyeu 50 présentant une ouverture centrale rainurée, complémentaire de la portion cannelée 40 de l'arbre 4, sur laquelle elle est engagée. Le disque 5 est donc solidaire en rotation de l'arbre 4, mais peut se déplacer axialement sur celui-ci, sur une certaine course. Entre la zone extérieure du disque, qui porte les garnitures annulaires 52-52', et la zone centrale portant le moyeu 50 est disposé un amortisseur 51 de type connu, qui assure une certaine liberté de mouvement en torsion, suivant la direction circonférentielle, entre l'extérieur et l'intérieur du disque 5, de maniere à éviter les ' coups dans la transmission du mouvement entre ces deux parties au moment l'accouplement. En direction de la boîte de vitesses, c'est à dire vers la gauche des figures, la paroi du volant 3 présente une face plane annulaire 31, qui s'étend dans un plan transversal, perpendiculaire à l'axe X-X', et est disposée en regard de l'une des garnitures, référencée 52, du disque. De l'autre côté du disque se trouve un plateau presseur annulaire 82 qui présente une face plane annulaire, dirigée vers la droite, apte à venir en appui contre l'autre garniture (52'). De manière connue, le plateau presseur 82 est monté à l'intérieur d'un capot 33 affectant approximativement la forme d'une assiette à fond ouvert, et qui est fixé par sa zone de bordure périphérique au volant 3, au moyen vis symbolisées sur les figures par des traits d'axe 300. Le plateau presseur annulaire 82 coopère, par l'intermédiaire d'une surface profilée, avec un diaphragme 8. Ce dernier est un disque annulaire de faible épaisseur, en materiau élastique, s'étend dans un plan transversal, perpendiculairement à l'axe X-X'. Le diaphragme 8 présente une ouverture centrale circulaire de diamètre relativement grand. Sa zone interne 80 présente des lumières (encoches) radiales, tandis que sa zone externe 81 est pleine. Il est retenu en sa partie médiane dans le capot 33 par des organes appropriés constitués par des zones de paroi embouties et repliées ; ceux-ci forment des points d'appui et de pincement autorisant la déformation de la paroi du diaphragme, par rapport à sa configuration plate représentée sur la figure 1, de manière à conférer une configuration légèrement tronconique, dans un sens ou dans l'autre. Le plateau presseur annulaire 82 est solidaire en rotation du diaphragme 8, et donc du volant 3, grâce à un système de fixation de type connu, mais est mobile en direction axiale en même temps que la zone de bordure extérieure du diaphragme. Ce genre de montage est bien connu. Le dispositif comporte une butée hydraulique, dont la fonction est de déformer le diaphragme afin de commander l'embrayage, composée d'un corps fixe 6 et d'un piston 7. Le piston 7 est constitué d'une partie 70 en forme générale de manchon cylindrique, centrée sur l'axe X-X', et d'une partie 71 en forme générale de disque, perpendiculaire à cet axe, percée d'une ouverture centrale circulaire. La partie 71 forme une embase qui est située du côté de la boîte de vitesses (vers la gauche sur les figures), tandis que la partie 70 dirigée de l'autre côté (vers la droite). Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le piston 7 est conformé et positionné de telle façon que la partie 70 pénetre à l'intérieur de l'ouverture 800 du diaphragme 8. Le piston 7 est creusé d'une saignée borgne. Il agit d'une rainure annulaire cylindrique ménagée dans l'épaisseur des parties 71 et 70, centrée sur l'axe -X', et débouchant dans la face de la partie 71 qui est tournée vers la boîte de vitesses (vers la gauche). La référence 9 désigne la paroi du carter d'embrayage, partiellement représentée, elle-même fixée au carter de la boîte de vitesses (non représenté). L'arbre 4 est guidé en rotation dans une ouverture formée dans cette paroi, moyen d'un palier de roulement 90, par exemple à rouleaux. L'axe Y-Y' représente l'axe de l'arbre secondaire de la boîte de vitesses qui porte une série de pignons d'engrenage adaptés pour être mis en prise sélectivement avec ceux portés par l'arbre primaire 4. Le corps fixe 6 est monté contre la face intérieure la paroi 9. II comprend une embase discoïde annulaire plate perpendiculaire à l'axe X-X', à laquelle se raccordent en partie centrale deux manchons cylindriques concentriques 61, 62, centrés sur l'axe X-X', et tournés vers le piston 7 (vers la droite). Ce corps fixe 6 entoure l'arbre 4 ; il est fixé à paroi 9 par son embase 60, éventuellement par l'intermédiaire d'entretoises appropriées 91, au moyen de vis 92. Le manchon intérieur 61 est dimensionné de telle manière qu'il s'emmanche, avec un certain jeu, sur le moyeu SO du disque d'embrayage. I1 pénètre avec un faible jeu, et de manière étanche, dans l'ouverture centrale circulaire de la partie de piston 71. L'étanchéité à ce niveau peut être obtenue par interposition d'un ou de plusieurs joints d'étanchéité approprié (s). Le manchon externe 62 est dimensionné de telle manière qu'il pénètre avec faible jeu, egalement de manière étanche, dans la rainure annulaire mentionnee plus haut, ménagée dans le piston 7. L'espace compris entre la portion annulaire du piston 7 qui est située entre les deux manchons 61, 62 et l'embase 60 constitue la chambre de pression 601 vérin hydraulique. Celle-ci communique avec l'extérieur par un petit canal 600 percé radialement dans l'embase 60, et débouchant sur sa tranche. Un raccord approprié non représenté assure la connexion étanche du canal 600 avec une conduite d'alimentation de la butée en liquide hydraulique, à partir d'une vanne de commande classique. Par ailleurs, des perçages appropriés autorisent l'entrée ou l'échappement de l'air présent dans le fond de la rainure annulaire du piston, de façon à ne pas contrarier le déplacement axial du piston 7 sous l'effet de cette commande hydraulique. Un organe élastique, tel qu'un ressort de compression hélicoïdal 73 entourant le manchon 61 et prenant appui contre une bague d'arrêt appropriée portée par celui-ci, agit contre la zone intérieure de la partie de piston 71, tendant à la rapprocher de l'embase fixe 60, à l'encontre de la pression hydraulique régnant dans la chambre 601. Des moyens appropriés, tels qu'un clavetage par exemple, assurent l'immobilisation du piston 7 en rotation dans le corps fixe 6, sans contrarier son déplacement en translation axiale. La zone externe de la partie de piston 71 porte la bague intérieure plateau à billes annulaire 72, dont la bague extérieure est solidaire du diaphragme 8, plus particulièrement de la zone qui borde son ouverture 800. Ce plateau est situé contre la face du diaphragme 8 tournée vers la boîte de vitesses (vers la gauche). Sa présence permet de transmettre les mouvements de translation axiale du piston 7 (immobile en rotation) à la zone intérieure du diaphragme 8 (rotatif), afin de le déformer pour lui donner une configuration conique et, corrélativement, provoquer un déplacement du plateau presseur annulaire 82, dans sens ou dans l'autre. Plus précisément, un déplacement vers la droite du piston 7 provoque le déplacement vers la gauche du plateau 82 ; inversement, le déplacement vers la gauche du piston 7 provoque un déplacement vers la droite du plateau 82. Sur la figure 1, l'embrayage est représenté dans une situation d'accouplement intermédiaire (diaphragme plan). En l'absence de pression hydraulique dans la chambre 601, le ressort 73 tend à déplacer le piston 7 vers la gauche de figure, dans le sens de l'embrayage ; en effet, ce sens de déplacement du piston donne au diaphragme une configuration conique dont le sommet est tourné vers la gauche, telle qu'elle repousse le plateau presseur 82 vers la droite, emprisonnant les garnitures 52 - 52' entre ce plateau 82 et la surface d'appui 31 prévue sur volant 3. Le volant 3 se trouve ainsi solidarisé friction avec le disque d'embrayage 5, si bien que l'arbre de vilebrequin 1 entraîne l'arbre 4 dans sa rotation. Si on alimente la chambre 601 en liquide hydraulique sous pression, via le canal 600, comme symbolisé par la flèche P sur figure 2, on provoque le déplacement du piston 7 vers la droite, en comprimant le ressort 73 (flèche F). Corrélativement, le diaphragme 8 est déformé en sens inverse, écartant le plateau presseur 82 du disque 5 (flèche G). Ce dernier se trouve donc libre en rotation rapport au volant 3, et les deux arbres 1 et 4 se trouvent mutuellement désaccouplés. Grâce à l'architecture de cette butée, comme on le comprend aisément à la simple observation des figures, on obtient compacité améliorée, la butée hydraulique étant intégrée partiellement, par sa partie mobile 7, à l'intérieur de l'ouverture centrale du diaphragme 8. La dimension axiale de la butée hydraulique, et sa course de débattement axial, ne s'ajoutent donc pas à l'encombrement axial du diaphragme. La variante de butée hydraulique représentée sur la figure 3 comporte une partie fixe - correspondant au corps 6 du mode de réalisation précédent - qui forme partie intégrante de la paroi de carter 9 ; cette partie est réalisée au cours du moulage du carter. Les manchons interne et externe portent respectivement les références 93, 94. La partie plate qui était référencée 60 dans le mode de réalisation précédent se confond ici avec la toile de fond de carter ; celle-ci présente une surépaisseur 95, dans laquelle est percé le canal 950 alimentant la chambre de vérin 951. Cet agencement permet de réduire encore l'encombrement global de l'embrayage. REVENDICATIONS 1. Butée hydraulique de commande d'un embrayage equipant un véhicule automobile qui est mû par un moteur thermique ou électrique, par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses, cet embrayage étant intercalé entre le vilebrequin (1) du moteur thermique ou le rotor du moteur électrique, et portion d'extrémité de l'arbre (4) d'entrée de la boîte de vitesses, lequel est disposé coaxialement dans le prolongement du vilebrequin (1) ou suivant l'axe du rotor, ledit embrayage comprenant un disque (5) sollicité par un diaphragme annulaire (8) actionné par ladite butée hydraulique (6,7), caractérisée par le fait que cette dernière s'étend axialement, au moins en partie à l'intérieur de l'ouverture centrale (800) dudit diaphragme (8). 2. Butée hydraulique selon la revendication 1, pour la commande d'un embrayage disposé à l'intérieur d'un carter (9), caractérisée par le fait que, d'une part, elle a une configuration symétrique par rapport à l'axe (X-X') de l'arbre (4) d'entrée de la boîte de vitesses, qu'elle entoure, et, d'autre part, qu'elle est composée d'un corps de vérin fixe (6), solidaire du carter (9), et d'un piston axialement mobile (7), qui pénètre à l'intérieur de l'ouverture centrale (800) du diaphragme (8), et qui prend appui contre le bord de cette ouverture par l'intermédiaire plateau de roulement (72), le piston annulaire (7) etant adapté pour coulisser axialement par rapport au corps fixe (6), dans un sens ou dans l'autre, par suite de l'amenée ou de l'échappement d'un liquide hydraulique entre ces deux éléments (6,7). Butée hydraulique selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit corps de vérin fixe (6) comprend une partie annulaire (62), en forme de manchon cylindrique, qui est centrée sur l'axe (X-X') de l'arbre (4) d'entrée de la boîte de vitesses et s'engage, avec possibilité de mouvement relatif translation axiale, dans une rainure de forme complémentaire ménagée dans le piston (7). Butée hydraulique selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que ledit corps de vérin fixe (6) comprend une partie annulaire plate (60), disposée perpendiculairement à l'axe (X-X') de l'arbre (4) d'entrée de la boîte de vitesses, par laquelle il est fixé à la paroi du carter d'embrayage (9). Butée hydraulique selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ladite partie annulaire plate (60) est percée d'un canal (600) d'alimentation de la butée en liquide hydraulique, disposé radialement. 6. Butée hydraulique selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que ledit corps de vérin fixe (6) forme partie intégrante de la paroi de carter (9). 7. Butée hydraulique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte un moyen élastique (73), tel qu'un ressort, qui sollicite constamment ledit piston (7), tendant à le déplacer dans le sens de l'accouplement de l'embrayage.