Brevet FR2811046A1 — publié le 20020104

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 tel qu'un moteur thermique par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses, cet embrayage étant intercalé entre une portion d'extrémité libre, désignée "nez", du vilebrequin du moteur et une portion d'extrémité de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. L'invention concerne également un embrayage pourvu d'une telle butée hydraulique. 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 de tourner l'un par rapport à l'autre lorsque l'embrayage n'est pas accouplé. Lorsque l'embrayage est accouplé, les deux arbres tournent conjointement. De manière traditionnelle, l'embrayage comprend un disque immobilisé en 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, sur chacune de ses faces est prévue une garniture annulaire ayant un coefficient de frottement élevé. Le "nez" du vilebrequin est solidaire d'un volant d'inertie qui a la forme générale d'un plateau discoïde, dont la face tournée vers la boîte de vitesses possède une face annulaire plane, et située en vis-à-vis et à proximité de 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. Il est sollicité par un disque élastique à fentes radiales, ou diaphragme, qui tourne également en même temps que le volant. Le diaphragme 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 par un organe actionneur à commande hydraulique usuellement désigné "butée hydraulique". Cette butée comprend traditionnellement un 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 amener un liquide hydraulique sous pression à l'intérieur de la butée hydraulique. 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 à l'intérieur de la butée, ce qui a 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 susdécrit 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. C'est le cas par exemple, dans le cas d'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 cet encombrement 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. 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 est logée en partie à l'intérieur d'un évidement qui est ménagé dans le "nez" de vilebrequin. Dans un mode de réalisation préféré, cette butée hydraulique comporte un piston annulaire guidé en translation et immobilisé en rotation sur ladite portion d'extrémité de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, ainsi qu'une chemise en forme de manchon cylindrique, solidaire dudit arbre et guidé en rotation à l'intérieur dudit évidement, le piston annulaire étant adapté pour coulisser axialement à l'intérieur de la chemise, dans un sens ou dans l'autre, par suite de l'amenée ou de l'échappement d'un liquide hydraulique entre ces deux éléments. Avantageusement, la butée hydraulique comporte un moyen élastique, tel qu'un ressort, qui sollicite constamment ledit piston, tendant à le déplacer dans le sens de l'accouplement de l'embrayage. L'embrayage, qui fait également partie de la présente invention et qui est pourvu d'une butée hydraulique telle que mentionnée ci-dessus, est remarquable par le fait qu'il comporte, d'une part, un volant d'inertie comprenant un flasque discoïde fixé sur le "nez" de vilebrequin, qui s'étend dans un plan transversal, perpendiculairement à l'axe commun au vilebrequin et à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, une portion extérieure cylindrique centrée sur cet axe, et une pièce annulaire plane fixée à cette portion extérieure cylindrique, parallèlement et en vis-àvis de la zone externe dudit flasque et, d'autre part, un disque d'embrayage guidé en translation et immobilisé en rotation sur ladite portion d'extrémité de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, ce disque étant interposé entre ledit flasque discoïde et ladite pièce annulaire plane, contre laquelle il peut être appliqué et en être solidarisé sous l'effet d'une pression axiale. Dans un mode de réalisation préféré, l'application du disque contre ladite pièce annulaire plane, sous l'effet d'une pression axiale, est réalisée au moyen d'un diaphragme qui est solidaire en rotation du volant, et dont la déformation est régie par le déplacement en translation dudit piston annulaire. La butée est avantageusement alimentée en liquide hydraulique par un ou plusieurs canaux percés dans l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et du dessin annexé, qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ce dessin, la figure 1 (figure unique) représente l'embrayage en coupe axiale. On distingue sur la droite de la figure 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 la partie d'extrémité de l'arbre primaire d'une boîte de vitesses manuelle ou automatique, de type connu, qui n'est pas non plus représentée. Elle 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 1 présente une portion 11 de plus grand diamètre, qui sera désignée par la suite "nez" de vilebrequin. Ce "nez" 11 comporte une embase 12, à laquelle est fixé un volant d'inertie 3. Celui-ci a la forme générale d'un tambour comprenant une portion extérieure cylindrique 31 et un flasque discoide 30 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 100, ont été représentés sur la figure. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le "nez" 11 est percé d'un évidement axial 13, de forme générale cylindrique, qui débouche en direction de l'arbre 2 (vers la gauche de la figure). Dans cet évidement pénètre partiellement un manchon cylindrique 6 - ou bague -, coaxial au vilebrequin 1, et guidé en rotation au moyen d'un palier de roulement 62 monté dans l'évidement 13. Le manchon 6 a la forme générale d'une cuvette à paroi cylindrique emboutie, pourvue d'un fond qui est fixé à l'extrémité de l'arbre 2, au moyen d'une vis 61. L'arbre 2 présente une portion cannelée 20, sur laquelle peut coulisser, de manière bien connue, le moyeu 50 d'un disque d'embrayage 5. Ce moyeu 50 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. Le disque d'embrayage 5 comporte, dans sa zone de bordure, une garniture 52 à fort coefficient de frottement, qui fait légèrement saillie sur chacune de ses deux faces. Entre cette zone portant la garniture annulaire 52 et 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 manière à éviter les à-coups dans la transmission du mouvement entre ces deux parties au moment de l'accouplement. Le volant 3 en forme de tambour est ouvert en direction de la boîte de vitesses, c'est-à-dire vers la gauche de la figure, la paroi cylindrique 31 s'étendant un peu au-delà du disque 5. A ce niveau est montée une pièce annulaire plane 4, qui s'étend dans un plan transversal, perpendiculaire à l'axe X-X' commun au vilebrequin 1 et à l'arbre 2. Il s'agit d'un plateau annulaire présentant une grande ouverture centrale circulaire 40 qui est fixé par sa zone de bordure extérieure 41 contre la face transversale de la paroi 31 du volant. La fixation peut être réalisée au moyen de vis, dont seuls les traits d'axe ont été représentés et désignés par la référence 300. La pièce annulaire 4 se trouve en vis-à-vis de la garniture 52, du côté de la boîte de vitesses (sur la gauche, si on considère la figure 1). De l'autre côté (sur la droite de la figure), également en vis-à-vis de la garniture 52, se trouve un plateau presseur annulaire 80 qui, de manière connue, coopère, par l'intermédiaire d'une surface profilée, avec un diaphragme 8. Celui-ci est maintenu à l'intérieur du volant 3 par une cage 9, solidaire de ce volant; le diaphragme 8 est un disque élastique fendu, maintenu en sa zone médiane contre une partie pincée de la pièce 9, partie qui constitue une zone de basculement du diaphragme, par rapport à sa forme plate représentée, vers une forme légèrement conique, d'un côté ou de l'autre. Le plateau presseur annulaire 80 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 un piston 7 qui présente une partie intérieure 70 dont la paroi extérieure est cylindrique, montée à l'intérieur de la bague 6. La partie 70 présente une ouverture interne rainurée, s'adaptant sur des cannelures complémentaires 21 prévues à l'extrémité libre de l'arbre 2. La pièce 7 est donc solidaire en rotation de l'arbre 2, mais est mobile en translation sur ce dernier selon l'axe X-X', sur une certaine course. La partie 70 peut donc coulisser à l'intérieur de la partie cylindrique de la bague 6, et ceci de manière étanche, le diamètre externe de la partie 70 correspondant au diamètre interne de la bague 6. L'ensemble constitue un vérin hydraulique à simple effet, dont la chemise (corps de vérin) est constituée par la bague 6, et le piston par la partie 70. Des joints d'étanchéité appropriés peuvent être prévus pour parfaire cette étanchéité. A l'extérieur de la bague 6, la partie 70 se prolonge par une partie annulaire plate 71, s'étendant perpendiculairement à l'axe X-X', et dont la portion extérieure est adaptée pour recevoir une butée à billes 72. L'une des cages de la butée est solidaire du piston 7, tandis que l'autre partie est solidaire du bord intérieur du diaphragme 8. On comprend que grâce à cette disposition, il y a une possibilité de rotation relative du piston 7 par rapport au diaphragme 8, et que le mouvement axial de ce piston entraîne une déformation du diaphragme et, corrélativement, un déplacement du plateau presseur annulaire 80, dans un sens ou dans l'autre. Plus précisément, un déplacement vers la droite du piston 7 provoque le déplacement vers la gauche du plateau 80; inversement le déplacement vers la gauche du piston 7 provoque un déplacement vers la droite du plateau 80. Le piston 7 présente un alésage central 720, de diamètre sensiblement plus grand que celui de la portion d'arbre 2, dans une zone s'étendant de la partie 71 à la partie 70. Dans cet alésage est monté un organe élastique constitué par un ressort de compression hélicoïdal 23 qui entoure l'arbre 2 et prend appui, d'un côté, contre la partie de piston 70, et de l'autre sur un élément d'arrêt 22, tel qu'un circlips, solidaire de l'arbre 2. L'ensemble 7- 6 constitue la butée hydraulique de l'embrayage. La chambre hydraulique de cette butée, référencée 600, correspond à l'espace libre, de volume variable, délimité par le fond de la bague 6 et la face frontale d'extrémité (côté droit) de la partie de piston 70. L'alimentation de cette chambre 600 en liquide hydraulique se fait au moyen d'un alésage central 200 percé dans l'arbre 2, ainsi que dans la vis 61, cet alésage débouchant sur des canaux radiaux 201 communiquant avec ladite chambre. A l'extrémité opposée de l'arbre 2 est installé un système de distribution hydraulique non représenté, à joint tournant, apte à permettre l'alimentation et l'échappement du liquide hydraulique dans ces canaux 200 - 201, pour la commande de l'embrayage. 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 600, le ressort 23 tend à déplacer le piston 7 vers la droite de la figure, dans le sens de l'embrayage; en effet, comme indiqué plus haut, ce sens de déplacement du piston donne au diaphragme une configuration conique telle qu'elle repousse le plateau presseur vers la gauche, emprisonnant la garniture 52 entre ce plateau 80 et la pièce 4. Le volant 3 se trouve ainsi solidarisé par friction avec le disque d'embrayage 5, si bien que l'arbre de vilebrequin 1 entraîne dans sa rotation l'arbre 2. Si on alimente la chambre 600 en liquide hydraulique sous pression, comme symbolisé par la flèche F, on provoque le déplacement du piston 7 vers la gauche, en comprimant le ressort 23. Corrélativement, le diaphragme 8 est déformé en sens inverse, écartant le plateau presseur 80 du disque 5. Ce dernier se trouve donc libre en rotation par rapport au volant 3, et les deux arbres 1 et 2 se trouvent mutuellement désaccouplés. Grâce à l'architecture de cette butée, comme on le comprend aisément à la simple observation de la figure, on obtient une compacité remarquable, la butée hydraulique étant intégrée partiellement à l'intérieur du "nez" de vilebrequin, tandis que sa partie dépassante, avec le disque d'embrayage, se trouvent logés à l'intérieur du volant d'inertie en forme de tambour. La dimension axiale de la butée ne s'ajoute donc pas à celle du volant. REVENDICATIONS 1. Butée hydraulique de commande d'un embrayage équipant un véhicule automobile qui est mû par un moteur tel qu'un moteur thermique, par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses, cet embrayage étant intercalé entre une portion d'extrémité libre (11), désignée "nez", du vilebrequin (1) du moteur, et une portion d'extrémité de l'arbre (2) d'entrée de la boîte de vitesses, lequel est disposé coaxialement dans le prolongement du vilebrequin (1), caractérisée par le fait que ladite butée hydraulique (6,7) est logée en partie à l'intérieur d'un évidement (13) ménagé dans le "nez" de vilebrequin ( 11). 2. Butée hydraulique selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un piston annulaire (7) guidé en translation et immobilisé en rotation sur ladite portion d'extrémité (21) de l'arbre (2) d'entrée de la boîte de vitesses, ainsi qu'une chemise (6) en forme de manchon cylindrique, solidaire dudit arbre (2) et guidé en rotation à l'intérieur dudit évidement (13), le piston annulaire (7) étant adapté pour coulisser axialement à l'intérieur de la chemise (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. 3. Butée hydraulique selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte un moyen élastique (23), tel qu'un ressort, qui sollicite constamment ledit piston (7), tendant à le déplacer dans le sens de l'accouplement de l'embrayage. 4. Embrayage pourvu d'une butée hydraulique conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part, un volant d'inertie (3) comprenant un flasque discoïde (30) fixé sur le "nez" de vilebrequin (1l 1), qui s'étend dans un plan transversal, perpendiculairement à l'axe (X-X') commun au vilebrequin (1) et à l'arbre (2) d'entrée de la boîte de vitesses, une portion extérieure cylindrique (31) centrée sur cet axe (X-X'), et une pièce annulaire plane (4) fixée à cette portion extérieure cylindrique (31), parallèlement et en vis-à-vis de la zone externe dudit flasque (30) et, d'autre part, un disque d'embrayage (5) guidé en translation et immobilisé en rotation sur ladite portion d'extrémité de l'arbre (2) d'entrée de la boîte de vitesses, ce disque (5) étant interposé entre ledit flasque discoïde (30) et ladite pièce annulaire plane (4), contre laquelle il peut être appliqué et en être solidarisé sous l'effet d'une pression axiale. 5. Embrayage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'application du disque (5) contre ladite pièce annulaire plane (4), sous l'effet d'une pression axiale, est réalisée au moyen d'un diaphragme (8) qui est solidaire en rotation du volant (3), et dont la déformation est régie par le déplacement en5 translation dudit piston annulaire (7). 6. Embrayage selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que ladite butée est alimentée en liquide hydraulique par un ou plusieurs canaux (200, 201) percés dans l'arbre (2) d'entrée de la boîte de vitesses.