Brevet FR3023889A1 — publié le 20160122

BUTEE D'EMBRAYAGE-DEBRAYAGE, DE SUSPENSION OU DE DIRECTION, ET VEHICULE AUTOMOBILE EQUIPE D'UNE TELLE BUTEE L'invention concerne une butée d'embrayage-débrayage, de suspension ou de direction utilisée dans un véhicule automobile pour transmettre un effort axial entre une partie non tournante, telle qu'un piston d'actionnement, et une partie tournante, telle que les becs d'un diaphragme de boîte de vitesses. Dans le domaine automobile, il est connu d'utiliser une butée d'embrayage- débrayage pour actionner le diaphragme tournant d'une boîte de vitesses à partir d'un piston mobile en translation. Pour ce faire, la butée comprend un roulement à corps roulants, avec une bague tournante destinée à être au contact des becs du diaphragme, et une bague non tournante qui définit une ouverture centrale dans laquelle est engagé un organe de manoeuvre solidaire du piston ou constitué par une partie de celui-ci. Lorsqu'une telle butée est constituée, il est essentiel qu'elle ne soit pas facilement démontable, dans la mesure où elle n'est pas toujours montée dans un logement correspondant ou sur un arbre correspondant dès sa fabrication. Dans ces conditions, il arrive que les bagues intérieure et extérieure d'une telle butée soient soumises à un effort de désolidarisation qui est au moins en partie parallèle à l'axe de rotation du roulement. Lorsqu'elles sont soumises à un tel effort, même d'intensité relativement faible, les bagues des butées connues ont tendance à s'écarter axialement l'une de l'autre. Ceci peut conduire à l'ouverture de la chambre de roulement dans laquelle sont normalement logés les corps roulants et à la perte de certains d'entre eux. Des problèmes analogues se posent avec les butées de suspension et les butées de direction utilisées dans les véhicules automobiles. Pour pallier ces inconvénients, il est connu d'utiliser un joint de retenue axiale, qui est monté entre les deux bagues de la butée et qui retient la bague extérieure ou la bague intérieure lorsqu'un effort de désolidarisation est appliqué sur la butée. Ce joint permet par ailleurs de maintenir la graisse à proximité des éléments roulants en fonctionnement et empêche l'infiltration de particules extérieures dans la chambre de roulement. Il existe des joints comprenant une armature, qui est sertie autour de la bague extérieure du roulement et qui, de ce fait, forme une butée efficace à un effort d'arrachement exercé sur les bagues. Cependant, ce type de joint augmente le diamètre extérieur du roulement, c'est pourquoi des joints ancrés dans l'alésage de la bague extérieure ont été développés. En particulier, FR-A-2 984 435 divulgue un joint de ce type, qui est assemblé au sein d'une butée d'embrayage. Ce joint comporte une armature rigide et une garniture souple. L'armature rigide comprend un bord, qui est rabattu radialement en direction d'une gorge délimitée sur une surface radiale interne de la bague extérieure. Lorsque les bagues du roulement sont soumises à un effort de désolidarisation, qui est au moins en partie parallèle à l'axe de rotation du roulement, les éléments roulants exercent un effort de réaction sur le joint et l'armature de ce dernier se déforme. Le bord rabattu de l'armature vient alors se loger dans la gorge de la bague extérieure et forme une butée à l'effort de réaction, ou d'arrachement, exercé par les corps roulants du roulement. Cependant, la résistance de ce montage est insuffisante en cas d'effort de séparation important. C'est à ces problèmes qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une nouvelle butée d'embrayage-débrayage, de suspension ou de direction présentant une résistance à un effort de séparation des bagues de roulement plus importante, tout en restant compacte. A cet effet, l'invention concerne une butée d'embrayage-débrayage, de suspension ou de direction, cette butée comprenant un roulement formant organe de transmission d'un effort axial et comprenant une bague tournante et une bague non tournante entre lesquelles est définie une chambre de roulement pour des corps roulants, un joint d'étanchéité, qui est monté sur une première bague, parmi les bagues tournante et non tournante, et qui comprend une armature, ayant un bord rabattu radialement en direction d'une gorge ménagée sur une surface de la première bague, et une garniture, ayant une lèvre d'étanchéité en appui glissant contre, ou adjacente à, une surface correspondante de la deuxième bague. Conformément à l'invention, la garniture du joint est adaptée pour remplir la gorge de la première bague et une partie de la garniture est coincée entre le bord rabattu de l'armature et la gorge en configuration montée du joint sur la première bague. Grâce à l'invention, lorsqu'un effort de séparation, au moins en partie axial, est appliqué sur les bagues du roulement, les corps roulants exercent sur le joint un effort de réaction à l'effort de séparation, ce qui tend à pousser le bord rabattu de l'armature du joint en direction de la gorge ménagée dans la première bague. La partie de la garniture comprise entre l'armature du joint et la gorge est donc, d'une part, comprimée et, d'autre part, cisaillée. En effet, l'effort d'adhérence de la première bague sur la garniture du joint et l'effort de réaction des billes sont deux efforts globalement opposés, qui cisaillent la partie de la garniture remplissant la gorge. Ce cisaillement de la matière est d'autant plus important que l'effort de séparation appliqué est élevé. L'effort de séparation des bagues se traduit donc par la formation d'une contrainte de cisaillement au sein de la garniture. Celle-ci étant souple, elle résiste à des contraintes de cisaillement élevées, ce qui confère à la butée une résistance importante au démontage. Selon des aspects avantageux mais obligatoires de l'invention, un roulement peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - La partie de la garniture coincée entre le bord rabattu de l'armature et la gorge est prévue pour être cisaillée lors de l'application d'un effort de séparation axiale appliquée sur les bagues du roulement. - Les corps roulants sont adaptés pour exercer sur le joint un effort de réaction à l'effort de séparation axiale, qui est apte à pousser le bord rabattu de l'armature en direction de la gorge et cisailler la partie de garniture coincée entre les deux. - La gorge est ménagée sur une surface radiale interne de la bague extérieure. - Le diamètre extérieur de l'armature est inférieur au diamètre de la surface radiale interne de la bague extérieure. - La différence de diamètre entre le diamètre extérieur de l'armature et le diamètre de la surface radiale interne de la bague extérieure est inférieure à 0.8 mm, de préférence égale à 0.3 mm. - L'armature est en métal et la garniture est en élastomère. - Le joint est solidaire en rotation avec la bague extérieure, qui est tournante. - La gorge a une profondeur supérieure à 0,1 mm, de préférence égale à 0,2 mm. L'invention concerne également un véhicule automobile, comprenant au moins une butée telle que décrite précédemment. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un roulement conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une demi-coupe d'une butée conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue à plus grande échelle de l'encerclé Il de la figure 1, illustrant une bague de fixation d'un joint, - la figure 3 est une coupe partielle de la butée des figures 1 et 2, représentée dans une configuration où un effort de désolidarisation axiale est appliqué sur des bagues du roulement, et, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, mais à plus grande échelle dans laquelle seule la bague de fixation du joint est représentée. Sur les figures 1 à 4 est représentée une butée d'embrayage-débrayage 1. Cette butée est destinée à être montée dans un véhicule automobile pour transmettre un effort axial El exercé par un piston non représenté vers un diaphragme tournant de boîte de vitesses, dont un bec 3 est représenté à la figure 1. Dans l'exemple de la figure 1, le diaphragme est directement en appui contre la bague 20 du côté gauche à la figure 1 mais une bague d'usure peut également être intercalée entre les becs 3 et la bague 20. La butée 1 comprend un roulement 2 ayant une bague externe tournante 20 solidaire en rotation du diaphragme et une bague interne non tournante 22 entre lesquelles est définie une chambre de roulement. Une unique série de corps roulants 24 est disposée dans la chambre de roulement, en étant maintenue en position par une cage 26. Dans l'exemple des figures, les corps roulants 24 sont des billes, mais il peut également s'agir d'aiguilles ou de rouleaux. On note X2 un axe central du roulement 2, c'est-à-dire l'axe de rotation relative des bagues 20 et 22 l'une par rapport à l'autre. Les bagues 20 et 22 sont centrées sur l'axe X2. Dans la suite de la description, une direction arrière désigne une direction axiale, c'est-à-dire parallèle à l'axe X2, qui est tournée vers le piston, ce piston étant adapté pour appuyer du côté droit du roulement 2 à la figure 1. Inversement, une direction avant désigne une direction axiale, opposée à la direction précitée, qui est tournée vers le diaphragme ou vers un plateau presseur non représenté. La bague tournante 20 comprend une partie annulaire 20b qui est disposée à l'avant, c'est-à-dire du côté des becs 3 et qui s'étend radialement à l'axe X2, et une partie tubulaire 20a, qui est disposée à l'arrière et qui s'étend globalement de manière parallèle à l'axe X2. Les becs 3 du diaphragme sont en appui contre une face avant S20b de la partie avant 20b opposée à la chambre de roulement. La bague intérieure 22 comprend également une partie annulaire 22b, qui est disposée à l'avant et qui s'étend radialement à l'axe X2 et une partie tubulaire 22a, qui s'étend vers l'arrière de manière globalement parallèle à l'axe X2. Un manchon en tôle 5, représenté en traits mixtes à la figure 1, est destiné à manoeuvrer les becs 3 du diaphragme, en transmettant l'effort El du piston au roulement 4. Ce manchon 5 comprend une partie cylindrique 50 qui est disposée à l'arrière du manchon 5, qui est adaptée pour recevoir le piston d'actionnement de l'embrayage et qui est pourvue de plusieurs crevés 51, régulièrement repartis autour d'un axe central du manchon 5. L'axe central du manchon 5 est en pratique confondu avec l'axe de roulement X2. Les crevés 51 permettent d'accrocher le manchon 5 sur le piston. Le manchon 5 comprend une deuxième partie 54 cylindrique, qui est disposée à l'avant du manchon 5, qui est centrée sur l'axe X2 et qui comporte un bord libre recourbé radialement vers l'extérieur, de sorte que le manchon 5 est serti autour du bord libre de la partie avant 22b de la bague intérieure 22. De cette manière, le manchon 5 et la bague 22 du roulement 2 sont solidaires axialement. Le manchon 5 comprend enfin une partie annulaire 52 de liaison entre les parties 50 et 54, qui est radiale à l'axe central du manchon, de manière centrifuge, et qui est en appui contre une face arrière de la partie avant 22b de la bague intérieure 22. Une rondelle de frein 7, également représentée en traits mixtes, est disposée coaxialement autour de la partie cylindrique 54. Plus précisément, cette rondelle de frein 7 est intercalée entre le bord libre recourbé de la partie 54 et la face avant de la partie 22b de la bague 22. On note respectivement S20 et S22 les surfaces de roulement des billes 24 sur la bague 20 et sur la bague 22. Ces surfaces S20 et S22 sont incurvées, en forme de portion de tore, avec un rayon de courbure égal à celui des billes 24. Les bagues 20 et 22 se prolongent chacune vers l'arrière, par rapport à la surface S20 ou S22, par une partie tubulaire centrée sur l'axe X2. Ainsi, on note S20i une surface radiale interne de la partie 20a, cette surface radiale interne S20i prolongeant la surface S20 vers l'arrière. On note également S22e une surface radiale externe de la partie 22a, cette surface radiale externe S22e prolongeant la surface S22 vers l'arrière. On note D20i le diamètre de la surface S20i, ce diamètre est, dans l'exemple, choisi égal à 62,49 mm. Une gorge périphérique 21 est ménagée sur la surface radiale interne S20i de la bague 20. Cette gorge 21 s'étend sur toute la circonférence de la bague 20 et est globalement à section en V à fond plat. La gorge 21 comprend un fond 21a et deux bords latéraux 21b. Les deux bords 21b sont inclinés par rapport à une direction radiale à l'axe X2 de sorte que la largeur de la gorge 21 diminue en allant de l'embouchure au fond 21a de la gorge 21. On note 121 la largeur maximale de la gorge 21, c'est-à-dire la largeur mesurée à l'embouchure de la gorge. La gorge 21 présente une profondeur p21, mesurée radialement par rapport à l'axe X2, qui est supérieure à 0,1 mm, de préférence égale à 0,2 mm. Dans un mode de réalisation non représenté de l'invention, la gorge périphérique 21 peut se présenter sous la forme d'une succession de gorges délimitées sur des secteurs angulaires prédéterminés. Un joint 4 est monté coaxialement entre les bagues 20 et 22, à l'arrière du roulement 2. Ce joint 4 est fixé à la bague externe 20 et est conçu pour isoler la chambre de roulement de l'extérieur, à l'opposé des becs 3 du diaphragme. Il permet en outre de retenir la graisse à proximité des corps roulants en fonctionnement. Le joint 4 est intercalé entre les surface S20i et S22e. Il comprend une armature 40 réalisée dans un matériau relativement rigide, par exemple en métal. Il comprend également une garniture 42 réalisée dans un matériau souple, qui peut être en élastomère synthétique ou en caoutchouc naturel. La garniture 42 peut être surmoulée sur l'armature 40 ou attachée par tout autre moyen approprié, comme le collage ou le soudage. La garniture 42 forme une lèvre 42a qui, dans l'exemple, vient en appui glissant contre la surface radiale externe S22e de la bague 22. Cependant, la lèvre 42a peut ne pas être en contact avec la surface S22e, mais s'étendre à une faible distance radiale de celle-ci, c'est-à-dire être adjacente à la surface S22e. Comme cela ressort plus particulièrement de la figure 3, l'armature 40 comprend une partie annulaire 40a radiale à l'axe X2, ainsi qu'une jupe tubulaire 40b perpendiculaire à la partie 40a, qui prolonge cette partie 40a vers l'avant et qui est centrée sur l'axe X2. Un bord extérieur 40c de la jupe 40b est rabattu radialement vers l'extérieur en direction de la bague 20. Ce bord 40c est continu sur la circonférence de l'armature 40 et est rabattu radialement en direction de la gorge périphérique 21. On note D40c le diamètre extérieur de l'armature 40, qui correspond au diamètre extérieur du bord 40c. Dans un mode de réalisation non représenté de l'invention, le bord 40c peut être discontinu. Comme visible à la figure 2, le diamètre extérieur D40c de l'armature 40 est légèrement inférieur au diamètre D20i de la surface radiale interne S20i de la bague extérieure 20. Le bord rabattu 40c est donc en retrait par rapport au fond de la gorge 21. Plus précisément, la différence de diamètre entre le diamètre extérieur D40c de l'armature 40 et le diamètre D20i de la surface radiale interne S20i de la bague extérieure 20 est inférieure à 0.8 mm, de préférence égale à 0.3 mm. Une partie 42b de la garniture 42 remplit la gorge 21. En effet, cette partie 42b présente une épaisseur radiale e42b qui est supérieure ou égale à la profondeur p21 de la gorge 21 et une largeur 142b qui est supérieure ou égale à la largeur maximale 121 de la gorge 21. Pour remplir la gorge 21, la partie 42b peut donc être conformée à la géométrie de celle-ci ou comprimée. Cette portion 42b est coincée, du fait de la différence de diamètre mentionnée ci-dessus, radialement entre le bord rabattu 40c de l'armature 40 et le fond 21a de la gorge 21. De cette manière, le joint 4 est solidaire axialement de la bague 20. Lorsqu'un effort de séparation axiale est exercé sur les bagues 20 et 22, comme représenté par les flèches F1 et F2 à la figure 3, la bague 20 a tendance à glisser vers la gauche de la figure 3, ce qui éloigne les billes 24 de la surface S20, les billes ayant tendance à glisser vers la surface S20i par rapport à la bague 20. Les billes 24 conservent leur position axiale, le long de l'axe X2, par rapport à la bague 22 car la surface S22 présente une concavité suffisante pour retenir en position les billes 24. Ainsi, le début de déplacement axial relatif entre les bagues 20 et 22, dans le sens des flèches F1 et F2, a pour effet d'amener les billes 24 vers la partie 20a, puis en contact avec le joint 4. Dans cette configuration représentée à la figure 3, les billes 24 exercent sur le joint 4 un effort E2 normal à leur surface. Cet effort E2 est un effort de réaction qui a pour effet de pousser le bord rabattu 40c de l'armature 40 en direction de la gorge 21. Cela entraine, d'une part, la compression de la partie 42b de la garniture 42 à l'intérieur de la gorge 21 et, d'autre part, le cisaillement de cette partie 42b. En effet, la bague 20 exerce sur la garniture 42 du joint 4 un effort d'adhérence, globalement parallèle à l'axe X2 et dirigé vers l'avant alors que l'effort de réaction E2 des billes 24, qui est opposé à l'effort de séparation axiale F1, F2 et qui est transmis à la partie 42b de la garniture 42 par le bord rabattu 40c de l'armature 40, exerce sur la partie 42b un effort globalement axial dirigé vers l'arrière, c'est-à-dire à l'opposé de l'effort d'adhérence entre la garniture 42 et la bague 20. Ces deux efforts opposés cisaillent donc la matière constitutive de la partie 42b. L'effort de séparation des bagues 20 et 22 se traduit donc par la formation d'une contrainte de cisaillement au sein de la garniture 42. Celle-ci étant souple, elle résiste à des contraintes de cisaillement élevées, ce qui confère à la butée 1 une résistance élevée au démontage. Ce faisant, les billes 24 améliorent l'ancrage du joint 4 par rapport à la bague 20, ce qui permet à ce joint 4 de résister à un effort de réaction, ou de désolidarisation, exercé par les billes 24. En d'autres termes, la coopération de la partie 42b de la garniture 42 avec la gorge 21, sous l'action du bord rabattu 40c de l'armature 40, a pour effet que le joint 4 forme une butée efficace à un début de mouvement de séparation axiale des bagues 20 et 22, sous l'effet de l'effort d'arrachement représenté par les flèches F1 et F2 à la figure 3. On remarque que plus l'effort d'arrachement F1 + F2 est important, plus les billes 24 poussent le bord rabattu 40c vers l'intérieur de la gorge 21 grâce à l'effort E2 et plus la partie 42b est comprimée et cisaillée, ce qui implique que l'ancrage du joint 4 sur la bague 20 est d'autant plus efficace. Dans le cas courant où l'effort de séparation des bagues 20 et 22 est essentiellement axial, les billes 24 agissent simultanément sur toute la circonférence du joint 4. Cependant, dans le cas où l'effort de séparation entre les bagues 20 et 22 n'est pas rigoureusement parallèle à l'axe X2, c'est-à-dire dans le cas où cet effort n'est que partiellement axial, il peut arriver que le début de déplacement relatif des bagues 20 et 22 ait pour effet que seule une partie des billes 24 vienne au contact du joint 4. Dans ce cas, seuls une ou plusieurs portions du bord 40c comprime et/ou cisaille la partie 42b contre la gorge 21. Ceci est toutefois suffisant pour former une butée au mouvement de séparation ou d'écartement des bagues 20 et 22 le long de l'axe X2. On comprend que, si l'effort de séparation est relâché, la bague 20 peut revenir à la configuration des figures 1 et 2 dans laquelle les billes 24 sont distantes du joint 4. L'invention est décrite ci-dessus et représentée sur les figures dans le cas où le joint 4 est monté sur la bague externe 20. En variante, ce joint 4 peut être monté sur la bague interne 22. Dans ce cas, la configuration du joint est inversée et une gorge analogue à la gorge 21 est ménagée sur la surface radiale externe S22e de la bague intérieure 22 et le bord 40c de l'armature 40 est rabattu radialement vers l'intérieur, en direction de l'axe X2. L'invention est décrite ci-dessus dans le cas où la bague externe est tournante. Elle peut également être mise en oeuvre dans le cas où c'est la bague interne qui est tournante. L'invention est également utilisable avec une butée rotulante, telle que décrite dans WO-A-2010/031756. L'invention est décrite ci-dessus dans le cas de son utilisation pour une butée d'embrayage-débrayage. Elle est également applicable à d'autres butées, tout particulièrement une butée de suspension ou une butée de direction. Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et variantes envisagés ci-dessus peuvent être combinées entre elles pour générer de nouveaux modes de réalisation. REVENDICATIONS1.- Butée (1) d'embrayage-débrayage, de suspension ou de direction, cette butée comprenant : - un roulement (2) formant organe de transmission d'un effort axial (El ) et comprenant une bague tournante (20) et une bague non tournante (22) entre lesquelles est définie une chambre de roulement pour des corps roulants (24), - un joint d'étanchéité (4), qui est monté sur une première bague (20), parmi les bagues tournante et non tournante, et qui comprend une armature (40), ayant un bord (40c) rabattu radialement en direction d'une gorge (21) ménagée sur une surface (S20i) de la première bague, et une garniture (42), ayant une lèvre d'étanchéité (42a) en appui glissant contre, ou adjacente à, une surface correspondante (S22e) de la deuxième bague, caractérisée en ce que la garniture (42) du joint (4) est adaptée pour remplir la gorge (21) de la première bague (20) et une partie (42b) de la garniture est coincée entre le bord rabattu (40c) de l'armature (40) et la gorge (21) en configuration montée du joint (4) sur la première bague (20). 2.- Butée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie (42b) de la garniture (42) coincée entre le bord rabattu (40c) de l'armature (40) et la gorge (21) est prévue pour être cisaillée lors de l'application d'un effort (F1, F2) de séparation axiale appliquée sur les bagues (20, 22) du roulement (2). 3. Butée selon la revendication 2, caractérisée en ce que les corps roulants (24) sont adaptés pour exercer sur le joint (4) un effort (E2) de réaction à l'effort de séparationaxiale (F1, F2), qui est apte à pousser le bord rabattu (40c) de l'armature en direction de la gorge (21) cisailler la partie (42b) de garniture coincée entre les deux. 4.- Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la gorge (21) est ménagée sur une surface radiale interne (S20i) de la bague extérieure (20). 5.- Butée selon la revendication 4, caractérisée en ce que le diamètre extérieur (D40c) de l'armature (40) est inférieur au diamètre (D20i) de la surface radiale interne (S20i) de la bague extérieure (20). 6.- Butée selon la revendication 5, caractérisée en ce que la différence de diamètre entre le diamètre extérieur (D40c) de l'armature (40) et le diamètre (D20i) de la surface radiale interne (S20i) de la bague extérieure (20) est inférieure à 0.8 mm, de préférence égale à 0.3 mm. 7.- Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'armature (40) est en métal et la garniture (42) est en élastomère. 8.- Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le joint (4) est solidaire en rotation avec la bague extérieure (20), qui est tournante. 9.- Butée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la gorge (21) a une profondeur (p21) supérieure à 0,1 mm, de préférence égale à 0,2 mm. 10.- Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une butée (1) selon l'une des revendications précédentes.