Brevet FR2811047A1 — publié le 20020104

La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en liquide hydraulique d'une butée, notamment une butée hydraulique servant à la commande d'un embrayage équipant un véhicule automobile. Plus précisément, l'invention est destinée à un véhicule automobile qui est mû par un moteur thermique par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses, l'embrayage étant intercalé entre une portion d'extrémité libre, dite "nez", du vilebrequin du moteur thermique et une portion d'extrémité de l'arbre d'entrée ou arbre primaire de la boîte de vitesses. L'invention concerne également la lubrification des pignons fous présents sur cet arbre d'entrée. De manière connue, la portion d'extrémité libre de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses est guidée en rotation par l'intermédiaire d'un palier de roulement approprié, dans un alésage ménagé dans le "nez" du vilebrequin. Ceci assure un centrage relatif parfait des deux arbres, qui sont susceptibles, soit de tourner l'un par rapport à l'autre lorsque l'embrayage n'est pas accouplé, soit de tourner conjointement, lorsque l'embrayage est accouplé. De manière traditionnelle, l'embrayage comprend un disque d'embrayage immobilisé en rotation, mais susceptible de coulisser en translation, sur une course limitée, sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Ce disque d'embrayage est muni sur la portion périphérique de chacune de ses faces, d'une garniture annulaire ayant un coefficient de friction élevé. Le nez de vilebrequin est solidaire d'un volant d'inertie dont la face tournée vers la boîte de vitesses possède une face annulaire située en vis-à-vis et à proximité de la garniture de disque précitée. De l'autre côté du disque d'embrayage est disposé un plateau presseur sollicité par un diaphragme, les deux éléments tournant en même temps que le volant d'inertie. Le diaphragme est actionné par une butée hydraulique, comprenant classiquement un piston pouvant coulisser dans une chemise (cylindre). Le diaphragme, sous l'action de la butée hydraulique, peut se déformer entre une position dans laquelle l'embrayage est accouplé, par serrage de la garniture du disque d'embrayage entre la face précitée du volant d'inertie et le plateau presseur, et une position dans laquelle l'embrayage est désaccouplé par suppression de l'effort de serrage précité. Le dispositif connu décrit ci-dessus est relativement encombrant en direction axiale, du fait que les dimensions axiales de la butée hydraulique, du diaphragme, du plateau presseur et du volant d'inertie s'ajoutent. Or, dans certaines circonstances, il est avantageux d'obtenir une disposition la plus compacte possible. C'est le cas par exemple pour un véhicule à propulsion hybride, qui est mû à partir d'un moteur thermique et/ou d'un moteur électrique, le véhicule étant équipé de ces deux types de moteur. En effet, dans ce cas, s'ajoute à l'encombrement de l'embrayage précité, celui du moteur électrique, qui lui aussi est généralement disposé dans la même portion d'extrémité de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. C'est le cas également dans les nouvelles boîtes de vitesses conçues par la demanderesse qui, pour des raisons de standardisation, comportent généralement deux arbres primaires coaxiaux. La présence de ces deux arbres primaires nécessite l'installation de deux embrayages distincts, ce qui augmente encore l'encombrement et la taille du carter d'embrayage. Pour pallier cet inconvénient d'encombrement et augmenter sensiblement la compacité de l'embrayage en direction axiale, l'une des solutions proposées consiste à loger en partie la butée hydraulique commandant cet embrayage à l'intérieur d'un évidement qui est ménagé dans le "nez" du vilebrequin. La position particulière de cette butée pose le problème de son alimentation en liquide hydraulique. L'objet de la présente invention concerne donc un dispositif d'alimentation en liquide hydraulique d'une butée hydraulique fixée à une première extrémité, dite avant, d'un arbre rotatif, notamment une butée hydraulique de commande d'un embrayage fixée à l'extrémité d'un arbre primaire de boîte de vitesses. Selon les caractéristiques de l'invention, ce dispositif d'alimentation comprend: - des moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique, reliés à des moyens de mise sous pression dudit liquide, et un canal d'alimentation hydraulique s'étendant à travers ledit arbre sur au moins une partie de sa longueur et reliant la chambre hydraulique de ladite butée aux moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique. Le dispositif d'alimentation comprend en outre des moyens de lubrification d'au moins un pignon fou disposé autour de l'arbre rotatif, ces moyens de lubrification comprenant: - une goulotte de lubrification montée à l'autre extrémité, dite arrière, de l'arbre rotatif, - un alésage de lubrification s'étendant à travers ledit arbre, depuis au moins le pignon fou le plus proche de la butée hydraulique, jusqu'à l'extrémité arrière dudit arbre o il débouche dans ladite goulotte, et - au moins un perçage radial, prévu dans ledit arbre rotatif en regard de chaque pignon fou et reliant l'alésage de lubrification à la surface extérieure dudit arbre. 1 5 Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles, non limitatives, de l'invention: - le canal d'alimentation hydraulique et l'alésage de lubrification sont coaxiaux, le canal d'alimentation hydraulique étant constitué par un tube positionné à l'intérieur de l'alésage de lubrification et maintenu dans celui-ci par au moins un palier annulaire disposé autour dudit tube et muni d'au moins un passage longitudinal débouchant; - le canal d'alimentation hydraulique et l'alésage de lubrification ne sont pas coaxiaux; - le canal d'alimentation hydraulique s'étend selon l'axe central de l'arbre rotatif; - le canal d'alimentation hydraulique et/ou l'alésage de lubrification sont parallèles à l'axe central de l'arbre rotatif; - le canal d'alimentation hydraulique s'étend sur toute la longueur de l'arbre et les moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique sont prévus à l'extrémité arrière de l'arbre rotatif, et sont constitués par un raccord tournant, fixé à l'extrémité dudit canal d'alimentation hydraulique et par un conduit fixe reliant ce raccord tournant aux moyens de mise sous pression du liquide hydraulique; - les moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique sont constitués par un raccord fixe muni de joints tournants entourant l'arbre rotatif et présentant une chambre annulaire ouverte vers la surface extérieure dudit arbre et par un conduit fixe reliant cette chambre annulaire aux moyens de mise sous pression du liquide hydraulique, au moins un perçage radial étant prévu dans ledit arbre rotatif au regard du raccord pour relier ladite chambre annulaire au canal de lubrification. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, faite en référence aux dessins annexés, qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation de l'invention. Sur les dessins - la figure I est une vue schématique, simplifiée, en coupe axiale, du dispositif d'alimentation en liquide hydraulique de l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un palier utilisé dans le dispositif selon l'invention, - la figure 3, similaire à la figure 1, illustre une variante de réalisation de l'invention, et - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 3. 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 ou de type Diesel. On a désigné par la référence 2, l'arbre primaire d'une boîte de vitesses manuelle ou automatique, de type connu, dont une partie seulement est représentée. Cet arbre 2 s'étend selon un axe X-X' commun au vilebrequin 1. Cette boite de vitesses est logée dans un carter C, dont le contour est figuré par un trait interrompu mixte et dont la paroi possède un palier de guidage de l'arbre 2. De manière bien connue, l'extrémité 10 de l'arbre de vilebrequin I présente une portion 11 de plus grand diamètre qui sera désignée par la suite par "nez" de vilebrequin. Ce "nez" 11 comporte une embase 12 à laquelle est fixé un volant d'inertie 14. Ce dernier est pourvu d'une ouverture centrale par laquelle il est adapté sur le "nez" 11, en s'appliquant contre l'embase 12. La fixation est assurée par exemple au moyen de vis périphériques, dont seuls les axes, référencés 15, ont été représentés sur la figure. Le "nez" 11 est percé d'un évidement axial 16, de forme générale cylindrique, qui débouche en direction de l'arbre 2. Dans cet évidement pénètre partiellement un manchon cylindrique 3 - ou bague -coaxial au vilebrequin 1, et guidé en rotation au moyen d'un palier de roulement 31 monté dans l'évidement 16. Le manchon 3 a la forme générale d'une cuvette à paroi cylindrique 32 emboutie, pourvue d'un fond qui est fixé à une extrémité, dite extrémité avant, de l'arbre 2, au moyen d'une vis 33. L'arbre 2 présente une portion cannelée 20 sur laquelle peut coulisser, de manière connue, le moyeu 40 d'un disque d'embrayage 4. Ce moyeu 40 présente des rainures périphériques complémentaires des cannelures de la portion 20, ce qui assure sa solidarisation en rotation avec l'arbre 2, tout en permettant sa libre translation axiale, sur une course limitée. De façon classique, l'embrayage comprend, outre le disque d'embrayage 4 et le volant d'inertie 14, un disque presseur et un diaphragme, non représentés sur la figure 1. La butée hydraulique comporte un piston 34 qui présente une partie intérieure 35 dont la paroi extérieure est cylindrique, montée à l'intérieur de la bague 3. La partie intérieure 35 présente une ouverture interne rainurée, s'adaptant sur des cannelures complémentaires 21 prévues à l'extrémité libre de l'arbre 2. Le piston 34 est donc solidaire en rotation de l'arbre 2, mais peut coulisser en translation sur ce dernier, selon l'axe X-X', sur une certaine course. La partie intérieure 35 peut coulisser à l'intérieur de la partie cylindrique 32 de la bague 3, et ceci de manière étanche, le diamètre externe de la partie 35 correspondant au diamètre interne de la bague 3. L'ensemble constitue un vérin hydraulique à simple effet, dont la chemise (corps de vérin) est constituée par la bague 3 et le corps du piston par la partie intérieure 35. Des joints d'étanchéité appropriés peuvent être prévus pour parfaire cette étanchéité. A l'extérieur de la bague 3, la partie 35 se prolonge par une partie annulaire 36, s'étendant perpendiculairement à l'axe X-X' et dont la périphérie est adaptée pour agir sur le diaphragme et le plateau presseur d'une manière classique non représentée. Le déplacement axial du piston 34 entraîne donc l'embrayage ou le débrayage. Le piston 34 présente un alésage central 37, de diamètre sensiblement plus grand que celui de l'arbre 2, s'étendant de la partie annulaire 36 à la partie intérieure 35. Dans cet alésage est monté un organe élastique constitué par un ressort de compression hélicoïdal 38 qui entoure l'arbre 2 et prend appui, d'un côté, sur le fond de l'alésage 37, et de l'autre sur un élément d'arrêt 39, tel qu'un circlips, solidaire de l'arbre 2. L'ensemble 3-34 constitue la butée hydraulique de commande de l'embrayage. La chambre hydraulique de cette butée, référencée 300, correspond à l'espace libre, de volume variable, délimité par le fond de la bague 3 et la face frontale d'extrémité (du côté droit sur la figure) de la partie intérieure 35 du piston. L'alimentation de cette chambre 300 en liquide hydraulique se fait au moyen d'un canal d'alimentation hydraulique 200, s'étendant à travers l'arbre 2 et la vis 33, ce canal 200 débouchant dans des canaux radiaux 201 communiquant avec ladite chambre. De façon avantageuse, ce canal 200 s'étend parallèlement à l'axe X-X' et, de préférence, il est situé au centre de l'arbre 2, selon cet axe central X-X'. En outre, le canal d'alimentation hydraulique 200 est relié à des moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique, référencés 5 ou 500. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens d'introduction et/ou d'évacuation 5 sont placés à l'extrémité, dite arrière, de l'arbre 2 (côté gauche de la figure 1) et le canal 200 s'étend sur toute la longueur de l'arbre 2. Ces moyens 5 comprennent un raccord tournant 50 fixé à l'extrémité du canal 200 et muni de joints d'étanchéité 51. Ce raccord tournant 50 est également monté sur un conduit fixe 52 reliant ce raccord 50 à des moyens de mise sous pression du liquide hydraulique, non représentés et constitués, par exemple, par une pompe et une vanne. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, illustré en figure 3, les moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique 500 sont disposés sur une portion médiane de l'arbre 2. Ceci permet de supprimer le raccord tournant 50 à l'extrémité de l'arbre 2 et de réduire ainsi l'encombrement axial de la boîte de vitesses. La figure 3 est assez similaire à la figure 1 et les éléments identiques dans les deux modes de réalisation portent les mêmes références numériques. Les moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique 500 sont constitués par un raccord annulaire fixe 501 et par un conduit fixe 502. Ce raccord 501 entoure l'arbre primaire 2 et est muni de joints tournants 503 pour assurer l'étanchéité avec l'arbre 2. Il présente une gorge annulaire (ou chambre annulaire) 504, ouverte vers la périphérie extérieure de l'arbre 2. Le conduit 502 débouche dans cette chambre annulaire 504 et relie celle-ci à des moyens de mise sous pression du liquide hydraulique, non représentés mais identiques à ceux cités dans le premier mode de réalisation. En outre, l'arbre primaire 2 est muni d'au moins un perçage radial 505, et avantageusement de plusieurs répartis uniformément sur la périphérie, reliant le canal d'alimentation hydraulique 200 à la chambre annulaire 504. Le liquide hydraulique est ainsi amené via le conduit d'introduction 502, la chambre annulaire 504, le perçage radial 505 et le canal 200, jusqu'à la butée hydraulique située dans le "nez" de vilebrequin. Dans les deux modes de réalisation précités, le fonctionnement de la butée hydraulique 3-34 est identique. En l'absence de pression hydraulique dans la chambre 300, le ressort 38 tend à déplacer le piston 34 vers la droite de la figure 1. Inversement, si l'on alimente la chambre 300 en liquide hydraulique sous pression, on provoque le déplacement du piston 34 vers la gauche, en comprimant le ressort 38. Comme on peut le voir de façon schématique sur la partie gauche de la figure 1, l'arbre primaire 2 de la boîte de vitesses comprend des pignons 60, 61, immobilisés en translation axiale, mais libres en rotation, c'està-dire montés fous sur ledit arbre (seuls deux sont représentés sur la figure 1 à des fins de simplification). Ces pignons fous 60, 61 sont disposés de part et d'autre d'un synchroniseur de vitesses 6. Celui-ci est solidaire de l'arbre 2 et permet de solidariser sélectivement, avec ce dernier, l'un des pignons 60, 61, grâce à un levier de changement de vitesses, ou de manière automatique si l'on a affaire à une boîte de vitesses automatique. De façon classique, la boîte de vitesses comprend également un arbre récepteur 7, représenté de façon schématique sur la figure 1, s'étendant parallèlement à l'arbre 2 selon un axe Y-Y'. Cet arbre récepteur 7 comporte une série de pignons 70, 71 qui sont respectivement en prise avec les pignons 60, 61 de l'arbre 2. Pour garantir le bon fonctionnement de la boîte de vitesses, les pignons fous 60,61 doivent être lubrifiés. A cet effet, le dispositif d'alimentation en liquide hydraulique selon l'invention comprend également des moyens de lubrification 8 de ces pignons fous 60, 61. Ces moyens de lubrification 8 comprennent une goulotte de lubrification 80 montée à l'extrémité arrière de l'arbre 2, un alésage de lubrification 81 et au moins un perçage radial 82, prévu dans l'arbre 2, en regard de chaque pignon fou 60, 61. Le perçage radial 82 relie l'alésage de lubrification 81 à la surface extérieure de l'arbre primaire 2. L'alésage de lubrification 81 s'étend à travers l'arbre 2, depuis au moins le pignon fou 61 le plus proche de la butée hydraulique (c'est à dire le pignon situé le plus à droite en figure 1), jusqu'à l'extrémité arrière dudit arbre o il débouche dans la goulotte 80. Selon une première variante de réalisation de l'invention, illustrée en figure 1, l'alésage de lubrification 81 et le canal d'alimentation hydraulique 200 sont coaxiaux. Dans ce cas, le canal d'alimentation hydraulique 200 est constitué, pour la partie située dans l'alésage 81, par un tube 202, d'un diamètre extérieur inférieur à celui de l'alésage de lubrification 81 et positionné à l'intérieur de celui-ci. L'une des extrémités de ce tube est emmanchée à force et fixée, par exemple par collage, dans l'extrémité du canal 200 débouchant dans l'alésage 81 et son autre extrémité débouche dans la goulotte et est montée dans le raccord tournant 50. En outre, plusieurs paliers 83 (apparaissant mieux en figure 2) sont collés à l'intérieur de l'alésage de lubrification 81 et autour du tube 202 pour garantir la coaxialité de ce dernier et de l'alésage. Ces paliers 83 sont munis de plusieurs passages longitudinaux débouchants 84 (avantageusement quatre sur la figure 2) répartis uniformément sur toute la périphérie dudit palier. Les paliers sont avantageusement réalisés dans une matière composite ou une matière permettant le glissement sans usure, par exemple des paliers Permagliss . La boîte de vitesses baigne en partie dans l'huile et la rotation des pignons entraîne des projections d'huile sur la face intérieure du carter de boîte de vitesses. L'huile récupérée sur les parois est recueillie par ruissellement et récupérée dans la goulotte 80. L'huile s'écoule ensuite à travers l'alésage de lubrification 81, les passages longitudinaux débouchants 84 et les perçages radiaux 82, jusqu'à l'espace intermédiaire entre la surface extérieure de l'arbre 2 et la face intérieure des pignons fous 60,61, pour garantir la lubrification de ceux-ci. Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, illustrée en figure 3, l'alésage de lubrification s'étend, de préférence, parallèlement à l'axe X-X', mais est excentré par rapport à celui-ci et distinct du canal 200 comme cela apparaît mieux en figure 4. Il porte alors la référence 810. Les différentes variantes de réalisation d'une part, des moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique 5, 500 et d'autre part, de l'alésage de lubrification 81, 810 peuvent être combinées entre elles indifféremment. Enfin, bien que cela ne soit pas représenté sur les figures, certaines boîtes de vitesses comprennent deux arbres primaires coaxiaux. Dans ce cas, le deuxième arbre primaire entourant le premier est également muni de perçages radiaux similaires aux perçages 82. REVENDICATIONS. 1. Dispositif d'alimentation en liquide hydraulique d'une butée hydraulique (3, 34) fixée à une première extrémité, dite avant, d'un arbre rotatif (2), notamment une butée hydraulique de commande d'un embrayage fixée à l'extrémité d'un arbre primaire de boîte de vitesses, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens d'introduction et/ou d'évacuation (5, 500) du liquide hydraulique, reliés à des moyens de mise sous pression dudit liquide, et - un canal d'alimentation hydraulique (200, 202) s'étendant à travers ledit arbre sur au moins une partie de sa longueur et reliant la chambre hydraulique (300) de ladite butée aux moyens d'introduction et/ou d'évacuation du liquide hydraulique (5, 500). 2. Dispositif d'alimentation en liquide hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de lubrification (8) d'au moins un pignon fou (60, 61) disposé autour de l'arbre rotatif (2), ces moyens de lubrification comprenant: - une goulotte de lubrification (80) montée à l'autre extrémité, dite arrière, de l'arbre rotatif, - un alésage de lubrification (81, 810) s'étendant à travers ledit arbre, depuis au moins le pignon fou (61) le plus proche de la butée hydraulique, jusqu'à l'extrémité arrière dudit arbre o il débouche dans ladite goulotte, et - au moins un perçage radial (82), prévu dans ledit arbre rotatif en regard de chaque pignon fou (60, 61) et reliant l'alésage de lubrification à la surface extérieure dudit arbre. 3. Dispositif d'alimentation en liquide hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal d'alimentation hydraulique (200, 202) et l'alésage de lubrification (81) sont coaxiaux, le canal d'alimentation hydraulique étant constitué par un tube (202) positionné à l'intérieur de l'alésage de lubrification et maintenu dans celui-ci par au moins un palier annulaire (83) disposé autour dudit tube (200) et muni d'au moins un passage longitudinal débouchant (84). 4. Dispositif d'alimentation en liquide hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le canal d'alimentation hydraulique (200) et l'alésage de lubrification (810) ne sont pas coaxiaux. 5. Dispositif d'alimentation en liquide hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal I1 d'alimentation hydraulique (200, 202) s'étend selon l'axe central X-X' de l'arbre rotatif. 6. Dispositif d'alimentation en liquide hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canal d'alimentation hydraulique (200) et/ou l'alésage de lubrification (81, 810) sont parallèles à l'axe central X-X' de l'arbre rotatif. 7. Dispositif d'alimentation en liquide hydraulique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le canal d'alimentation hydraulique (200) s'étend sur toute la longueur de l'arbre (2) et en ce que les moyens d'introduction et/ou d'évacuation (5) du liquide hydraulique sont prévus à l'extrémité arrière de l'arbre rotatif (2), et sont constitués par un raccord tournant (50), fixé à l'extrémité dudit canal d'alimentation hydraulique, et par un conduit fixe (52) reliant ce raccord tournant aux moyens de mise sous pression du liquide hydraulique. 8. Dispositif d'alimentation en liquide hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'introduction et/ou d'évacuation (500) du liquide hydraulique sont constitués par un raccord fixe (501) muni de joints tournants (503) entourant l'arbre rotatif (2) et présentant une chambre annulaire (504) ouverte vers la surface extérieure dudit arbre et par un conduit fixe (502) reliant cette chambre annulaire aux moyens de mise sous pression du liquide hydraulique, au moins un perçage radial (505) étant prévu dans ledit arbre rotatif, au regard du raccord (501), pour relier ladite chambre annulaire (504) au canal de lubrification (200, 202).