Brevet FR2962773A1 — publié le 20120120

"Ensemble hydraulique à piston de section variable, pour une commande de débrayage" La présente invention concerne un ensemble hydraulique formé par un piston monté coulissant dans un cylindre, destiné à être utilisé notamment comme émetteur dans le système de commande de débrayage d'un véhicule, notamment automobile, qui permet la liaison entre la pédale de débrayage et le mécanisme de débrayage. Le système de commande de débrayage d'un véhicule est constitué par une pédale de débrayage pivotante qui, par l'intermédiaire d'une tige appelée tige émetteur, actionne un piston émetteur dans un cylindre émetteur. Le piston émetteur repousse alors le fluide hydraulique contenu dans le cylindre émetteur vers des canalisations aboutissant à un vérin récepteur actionnant le mécanisme de débrayage. Le mécanisme de débrayage de chaque bloc moteur présente ses propres caractéristiques de course et d'effort. Cependant, il est souhaitable que l'effort à exercer par l'utilisateur sur la pédale de débrayage respecte un certain nombre de critères, pour faciliter l'utilisation du véhicule, rendre la conduite confortable et éviter qu'un conducteur soit surpris par la réaction de la pédale de débrayage quand il change de modèle de véhicule. Il est donc courant, pour modifier la réaction de la pédale de débrayage, de lui associer des mécanismes d'assistance au débrayage, par exemple constitués par des jeux de ressorts. Ces mécanismes d'assistance au débrayage sont distincts pour chaque modèle de véhicule et, pour un même modèle de véhicule, pour chaque type de motorisation. En conséquence, la fabrication d'une gamme de véhicules nécessite conception et la mise en oeuvre d'une grande diversité de pédales de débrayage et de mécanismes d'assistance. Par ailleurs, pour certains modèles de véhicules, les mécanismes d'assistance au débrayage à mettre en place peuvent être complexes. Il a été proposé, notamment dans le document EP 1 614 906, de mettre en oeuvre un piston émetteur présentant des sections transversales variables en fonction de leur position axiale, de telle sorte qu'un déplacement régulier du piston émetteur dans le cylindre émetteur entraîne un refoulement irrégulier du fluide hydraulique dans le circuit hydraulique de commande de débrayage. La cylindrée variable ainsi obtenue permet de s'adapter à l'effort de réaction du mécanisme de débrayage, variable au cours de la course de la pédale de débrayage. Un joint à lèvres maintenu par le cylindre émetteur assure l'étanchéité entre celui-ci et la paroi du piston émetteur de section variable. Le joint à lèvres mis en oeuvre dans la solution du document EP 1 614 906, cependant, ne permet pas d'assurer une étanchéité et une résistance à la pression suffisante si la variation de section du piston émetteur est importante. La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. En particulier, la présente invention a pour objectif de fournir une solution permettant une bonne étanchéité et une bonne résistance à la pression entre un cylindre et un piston de section transversale variable, même en cas de variation forte de cette section. La présente invention a également pour objectif de permettre la mise en oeuvre efficace d'un piston émetteur de section variable dans un cylindre émetteur d'un système de commande du débrayage d'un véhicule, notamment automobile, pour permettre la simplification ou la suppression des systèmes d'assistance associés à la pédale d'embrayage. Une telle simplification peut notamment permettre l'harmonisation des systèmes de pédalier de débrayage entre différents modèles de véhicules. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, seront atteints à l'aide d'un ensemble hydraulique formé par un piston monté coulissant dans un cylindre et un joint d'étanchéité porté par le cylindre, en contact d'étanchéité avec la périphérie du piston de façon à délimiter, avec le piston et le cylindre, une chambre de pression remplie de fluide hydraulique, le piston présentant une section transversale variable en fonction de sa position axiale, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité comporte : - une partie annulaire extérieure en contact d'étanchéité statique avec le cylindre, et en appui sur une première butée annulaire solidaire du cylindre pour bloquer son déplacement dans la direction axiale opposée à la chambre de pression ; une lèvre inférieure tronconique souple s'étendant depuis la partie annulaire extérieure vers le piston, dans la direction de la chambre de pression ; - un palier intermédiaire en forme de couronne, s'étendant depuis la lèvre inférieure, et en appui sur une seconde butée annulaire solidaire du cylindre pour bloquer son déplacement dans la direction axiale opposée à la chambre de pression ; une lèvre supérieure tronconique souple s'étendant depuis le palier intermédiaire vers le piston, dans la direction de la chambre de pression, et dont au moins une extrémité libre est en contact d'étanchéité dynamique avec la périphérie du piston. Avantageusement, la partie annulaire inférieure comporte une partie cylindrique s'étendant le long de la paroi intérieure cylindrique du cylindre, et une autre partie transversale en appui sur la première butée annulaire. Avantageusement, l'ensemble hydraulique comprend une chambre de basse pression remplie de fluide hydraulique et traversée par le piston, du côté du joint d'étanchéité opposé à la chambre de pression. Avantageusement, l'étanchéité de la chambre basse pression est assurée notamment par un joint assurant une étanchéité dynamique entre l'enveloppe de cette chambre et une portion cylindrique du piston. Avantageusement, l'ensemble hydraulique constitue un ensemble émetteur dans un dispositif de commande de débrayage d'un véhicule. L'invention concerne également un dispositif de commande de débrayage d'un véhicule, comprenant un ensemble émetteur constitué par un ensemble hydraulique tel que décrit ci-dessus. L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un dispositif de commande de débrayage selon la revendication 6. L'invention concerne également un joint d'étanchéité destiné à être porté par un cylindre et à assurer une étanchéité dynamique avec la périphérie d'un piston, comportant : - une partie annulaire extérieure destinée à être en contact d'étanchéité statique avec le cylindre, et destinée à être en appui sur une première butée annulaire pour bloquer son déplacement dans la direction axiale ; une lèvre inférieure tronconique souple s'étendant depuis la partie annulaire extérieure vers le centre du joint ; - un palier intermédiaire en forme de couronne, s'étendant depuis la lèvre inférieure, et destiné à être en appui sur une seconde butée annulaire pour bloquer son déplacement dans la direction axiale ; - une lèvre supérieure tronconique souple s'étendant depuis le palier intermédiaire vers le centre du joint pour qu'au moins une extrémité libre entre en contact d'étanchéité dynamique avec la périphérie du piston. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une représentation simplifiée d'une partie d'un système de commande de débrayage d'un véhicule, montrant la pédale et l'ensemble émetteur ; - la figure 2 est une vue de coupe d'un ensemble émetteur formé par un piston émetteur coulissant dans un cylindre émetteur, selon un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 3 et 4 sont deux vues de coupe partielles simplifiées, montrant le joint d'étanchéité entre le cylindre émetteur et le piston émetteur, pour deux sections différentes du piston émetteur. La figure 1 représente une partie d'un système de commande de débrayage de l'art antérieur, comprenant une pédale 1 de débrayage, solidaire d'un levier de pédale 10 pouvant pivoter autour d'un pivot 11 par rapport à un support 2 lié à la structure du véhicule. Une première extrémité d'une tige émetteur 3 est liée par une liaison pivot 30 au levier de pédale 10. La seconde extrémité de la tige émetteur 3 est liée à un piston émetteur pouvant coulisser dans un cylindre émetteur 4. Pour faciliter l'effort de l'utilisateur lors de son appui sur la pédale de débrayage 1, des mécanismes d'assistance au débrayage constitués par des jeux de ressorts 51 et 52 sont placés entre le levier de pédale 10 et le support 2. La figure 2 représente en vue de coupe un ensemble émetteur selon un mode de réalisation de l'invention, comprenant un cylindre émetteur 4 dans lequel peut coulisser un piston émetteur 6 liée à l'extrémité d'une tige émetteur 3 (représentée partiellement sur la figure 2). Le cylindre 4 comporte une première portion 41 formant l'enveloppe d'une chambre de pression 40 remplie de fluide hydraulique. Ce fluide hydraulique peut s'écouler dans une canalisation hydraulique (non représentée connectée à un embout 43 ouvert sur la chambre de pression 40. Le cylindre 4 présente également une seconde portion 42 délimitant, avec une pièce d'obturation 7, une chambre de basse pression 45. La pièce d'obturation 7 est fixée par clippage dans la seconde portion 42 du cylindre 4, et un joint torique 71 assure l'étanchéité statique entre la paroi intérieure de la partie 42 et la pièce d'obturation 7. Une conduite (non représentée) connectée à un embout 44 permet d'apporter le fluide hydraulique dans la chambre de basse pression 45. Par ailleurs, la pièce d'obturation 7 comporte une ouverture cylindrique de guidage 73 dans laquelle le piston 6 peut coulisser. Un joint d'étanchéité 72 porté par la pièce d'obturation 7 permet d'assurer l'étanchéité dynamique entre cette pièce d'obturation 7 et la paroi du piston 6. Un joint 8 porté par le cylindre 4 et en appui d'étanchéité contre la paroi du piston 6, sépare la chambre de pression 40 de la chambre de basse pression 45. Il est à noter que, lorsqu'aucune action n'est exercée par l'utilisateur sur la pédale de débrayage, l'extrémité du piston 6 est retiré de la chambre de basse pression 45 et ne pénètre pas dans la chambre de pression 40. A ce moment, la chambre de pression 40 et la chambre de basse pression 45 sont en communication par l'ouverture laissée au centre du joint 8, les pressions s'équilibrant entre ces deux chambres. Au contraire, quand une action est exercée sur la pédale de débrayage, le piston 6 s'avance dans la chambre de haute pression 40, comme le montre la figure 2, et le joint 8 assure l'étanchéité entre la chambre de pression 40 et la chambre de basse pression 45. De façon avantageuse, la portion 62 du cylindre 6 destinée à être en contact avec le joint 8 pendant la course du piston 6 présente une section transversale variable en fonction de sa position axiale. La force de réaction du fluide hydraulique sur le piston 6 (représentée schématiquement par des flèches au niveau de la séparation entre la chambre de pression) étant proportionnelle à la section du cylindre, elle varie pendant la course de celui-ci. La section du piston 6 évolue donc en fonction de la course de celui-ci de façon inversement proportionnelle à la pression nécessaire dans le récepteur de la commande de débrayage. Ainsi, le récepteur de la commande de débrayage, qui agit comme un vérin, peut être alimenté par une pression qui évolue en fonction de la course, pour s'adapter à l'effort du mécanisme de débrayage qui évolue en fonction de la course, sans que l'effort fourni par l'utilisateur sur la pédale de débrayage n'évolue. Pendant la course du piston 6, il est nécessaire que le joint 8 assure une étanchéité dynamique tout en supportant à la fois la pression élevée dans la chambre de pression 40 et la variation de diamètre du piston 6. Le joint 8 devant à la fois s'adapter à un piston de diamètre variable et résister à une pression importante, présente selon l'invention une configuration particulière, représentée en vue de coupe par les figures 3 et 4, respectivement pour un diamètre faible et un diamètre fort du piston 6. Ce joint d'étanchéité 8 comporte une partie annulaire extérieure 81 en contact d'étanchéité statique avec le cylindre 4, dont une partie s'étend le long de la paroi intérieure cylindrique du cylindre 4, et une autre partie est en appui sur une première butée annulaire 48, faisant partie d'une pièce de maintien du joint 46 solidaire du cylindre 4. Cet appui permet de bloquer le déplacement du joint 8 dans la direction axiale opposée à celle de la chambre de pression, vers la chambre de basse pression. Depuis cette partie annulaire extérieure 81 s'étend une lèvre inférieure 82 tronconique souple s'étendant vers le piston 6, dans la direction de la chambre de pression 40. Un palier intermédiaire 83 en forme de couronne, s'étend dans un plan transversal depuis la lèvre inférieure 82, et est en appui sur une seconde butée annulaire 48, faisant partie de la pièce de maintien du joint 46 solidaire du cylindre 4. Cet appui permet de bloquer son déplacement dans la direction axiale opposée à celle de la chambre de pression, vers la chambre de basse pression. Le risque de fluage du joint 8 sous l'effet de la pression est ainsi supprimé, même lorsque le joint se déforme fortement. Il est à noter que la pièce de maintien du joint 83 peut être monobloc avec le cylindre 4, ou être une pièce distincte liée à ce cylindre 4. Comme le montrent les figures 3 et 4, le diamètre de ce palier intermédiaire 83 peut varier, de façon à s'adapter au diamètre du piston 6. L'augmentation de ce diamètre, comme le montre la figure 4, se fait en déformant la lèvre inférieure 82 reliant le palier intermédiaire 83 à la partie annulaire extérieure 81. La présence de cette lèvre inférieure 82 permet de faciliter considérablement l'augmentation du diamètre du palier intermédiaire 83. Une lèvre supérieure 84 tronconique souple s'étend depuis le palier intermédiaire 83 vers le piston 6, dans la direction de la chambre de pression 40. Quand le diamètre du piston 6 est faible, comme le représente la figure 3, l'extrémité libre de cette lèvre est en contact d'étanchéité dynamique avec la périphérie du piston. Quand le diamètre du piston 6 augmente, cette lèvre supérieure se déforme jusqu'à ce que la quasi-totalité de sa surface intérieure soit en contact d'étanchéité avec le piston 6. Il est à noter que cette étanchéité dynamique engendre un frottement important entre le piston 6 et le joint 8, qui évolue avec la pente et le diamètre du piston 6. Ce frottement dégrade le rendement de la commande d'embrayage par rapport à un émetteur de l'art antérieur dont le piston présente une section continue. Dans le mode de réalisation représenté, pour éviter que le joint 72 fermant la chambre de basse pression ne produise un tel frottement, le piston 6 comporte, en arrière de sa portion 62 de section variable, une portion cylindrique 61, destinée à être en contact avec le joint 72, qui présente une forme classique. Selon d'autres modes de réalisations possibles de l'invention, il serait possible que le vérin récepteur présente une cylindrée variable, l'ensemble émetteur présentant une cylindrée fixe ou variable. Dans ce cas, un joint identique à celui présenté peut être utilisé dans le vérin récepteur. REVENDICATIONS1. Ensemble hydraulique formé par un piston (6) monté coulissant dans un cylindre (4) et un joint d'étanchéité (8) porté par le cylindre(4), en contact d'étanchéité avec la périphérie du piston (6) de façon à délimiter, avec le piston (6) et le cylindre (4), une chambre de pression (40) remplie de fluide hydraulique, le piston (6) présentant une section transversale variable en fonction de sa position axiale, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (8) comporte : - une partie annulaire extérieure (81) en contact d'étanchéité statique avec le cylindre (4), et en appui sur une première butée annulaire (48) solidaire du cylindre (4) pour bloquer son déplacement dans la direction axiale opposée à la chambre de pression (40) ; - une lèvre inférieure (82) tronconique souple s'étendant depuis la partie annulaire extérieure (81) vers le piston (6), dans la direction de la chambre de pression (40) ; - un palier intermédiaire (83) en forme de couronne, s'étendant depuis la lèvre inférieure (82), et en appui sur une seconde butée annulaire (47) solidaire du cylindre (4) pour bloquer son déplacement dans la direction axiale opposée à la chambre de pression (40) ; - une lèvre supérieure (84) tronconique souple s'étendant depuis le palier intermédiaire (83) vers le piston (6), dans la direction de la chambre de pression (40), et dont au moins une extrémité libre est en contact d'étanchéité dynamique avec la périphérie du piston (6). 2. Ensemble hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie annulaire inférieure (81) comporte une partie cylindrique s'étendant le long de la paroi intérieure cylindrique du cylindre (4), et une autre partie transversale en appui sur la première butée annulaire (48). 3. Ensemble hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de basse pression (45) remplie de fluide hydraulique et traversée par le piston (6), du côté du joint d'étanchéité (8) opposé à la chambre de pression (40). 4. Ensemble hydraulique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étanchéité de la chambre basse pression (45) est assurée notamment par un joint (72) assurant une étanchéité dynamique entre l'enveloppe de cette chambre (45) et une portion cylindrique (61) du piston (6). 5. Ensemble hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il constitue un ensemble émetteur dans un dispositif de commande de débrayage d'un véhicule. 6. Dispositif de commande de débrayage d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble émetteur constitué par un ensemble hydraulique selon la revendication 5. 7. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande de débrayage selon la revendication 6. 8. Joint d'étanchéité (8) destiné à être porté par un cylindre et à assurer une étanchéité dynamique avec la périphérie d'un piston, caractérisé en ce qu'il comporte : - une partie annulaire extérieure (81) destinée à être en contact d'étanchéité statique avec le cylindre, et destinée à être en appui sur une première butée annulaire pour bloquer son déplacement dans la direction axiale ; - une lèvre inférieure (82) tronconique souple s'étendant depuis la partie annulaire extérieure (81) 35 vers le centre du joint ; un palier intermédiaire (83) en forme de couronne, s'étendant depuis la lèvre inférieure (82), etdestiné à être en appui sur une seconde butée annulaire pour bloquer son déplacement dans la direction axiale ; - une lèvre supérieure (84) tronconique souple s'étendant depuis le palier intermédiaire (83) vers le centre du joint pour qu'au moins une extrémité libre de la lèvre supérieure entre en contact d'étanchéité dynamique avec la périphérie du piston.