Brevet FR3073029A1 — publié le 20190503

DISPOSITIF D'ETANCHEITE, ET GROUPE MOTOPROPULSEUR ET VEHICULE UTILISANT CE DISPOSITIF D'ETANCHEITE. [0001] L'invention porte sur un dispositif d'étanchéité empêchant des intrusions dans un volume intérieur d'un carter de transmission, par exemple un carter d'embrayage. L'invention porte en outre sur un groupe motopropulseur et sur un véhicule utilisant ce dispositif d'étanchéité. [0002] L'invention vise notamment mais pas limitativement, des applications dans le domaine des véhicules tout terrain évoluant dans des environnements hostiles provoquant des intrusions par projections d'eau ou d'impuretés à travers des ouvertures ou des zones non étanches du carter d'embrayage, notamment de l'eau ou des boues introduites par immersion de la transmission lors des passages à gué. [0003] Dans ce domaine, le carter d'embrayage loge des organes mécaniques sensibles aux intrusions. On notera à titre d'exemple, une couronne de démarreur et le démarreur, un embrayage hydraulique ou à friction, qu'il soit piloté ou non, des machines électriques de propulsion pour un véhicule hybride, ou encore un convertisseur de couple. [0004] Des dispositifs d'étanchéité connus sont, par exemple, des joints interposés entre des surfaces de serrage ou de centrage du carter d'embrayage sur un carter cylindre d'un moteur thermique, dit « bloc moteur », ces surfaces faisant partie d'un dispositif d'assemblage du carter d'embrayage sur le carter cylindre. [0005] Il est connu en outre, d'intercaler entre ces surfaces de serrage, un adaptateur sous la forme d'une plaque ou d'un carter réalisant une interface entre le carter cylindre et le carter d'embrayage : [0006] par exemple, le document de brevet EP-A-1 469 233 divulgue un carter de boîte de vitesses destiné à une pluralité de moteurs pour des véhicules à moteur a une partie de logement permettant de loger la boîte de vitesses, ainsi qu'une partie de fixation conçue pour assembler la partie de logement à un des moteurs ; la partie de logement est fabriquée de telle sorte qu'elle est commune à tous les moteurs, tandis que la partie de fixation constitue un élément formant adaptateur séparé qui est intercalé entre la partie de logement et le moteur correspondant et qui est fabriqué dans un moule spécial en fonction des caractéristiques spécifiques identifiées du moteur auquel il est assemblé. 2 [0007] Mais l'étanchéité par les joints entre les surfaces de serrage ou de centrage entre l'adaptateur et le carter cylindre est complexe à réaliser, car ces surfaces ne sont pas toujours coplanaires, et/ou partiellement décalées l'une par rapport à l'autre, créant des ruptures d'étanchéité. 5 [0008] Le document de brevet US-A-2008/0210050 divulgue un kit pour le couplage d'un moteur thermique avec une transmission incompatible. Le kit comprend une plaque d'interface avec un côté moteur et un côté de transmission. La plaque d'interface a un alésage de passage d'un vilebrequin, cet alésage contenant un joint d'étanchéité entre la plaque et le vilebrequin. 10 [0009] Ce kit réalise une étanchéité pour éviter des fuites d'huile moteur dans le carter d'embrayage en réutilisant le joint de vilebrequin préexistant, mais : [0010] - l'étanchéité aux intrusions telles que les projections d'eau ou de boues n'est pas assurée car des ouvertures d'accès d'outillages subsistent, et il n'y a pas de joint coté carter d'embrayage. 15 [0011] - ce kit ne peut être utilisé en fabrication en grande série, car il faut soit démonter le joint de vilebrequin préexistant pour le remonter sur le kit, ce qui engendre un risque qualité important et une main-d'oeuvre qualifiée, soit rajouter un joint de vilebrequin supplémentaire qui se détériorera à l'usage car il n'est pas lubrifié, soit ne pas mettre le joint de vilebrequin supplémentaire auquel cas il n'y a plus d'étanchéité contre les 20 intrusions. [0012] Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients, notamment en proposant un dispositif d'étanchéité optimisé et compatible avec la fabrication en grande série. [0013] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'étanchéité comprenant un 25 unique joint annulaire pour un arbre tournant, un premier carter ouvert vers le joint annulaire, un deuxième carter logeant le joint annulaire, un adaptateur d'interface de montage entre le premier carter et le deuxième carter, l'adaptateur étant un couvercle de fermeture étanche du premier carter, ce couvercle ayant un alésage central selon l'axe du joint annulaire et prolongé par une face dressée en appui étanche contre l'anneau du joint 30 annulaire. 3 [0014] On comprendra par carter ouvert, dans tout le texte de ce document, un carter délimitant un espace intérieur qui est partiellement enveloppé par le carter, par exemple un carter de la forme d'une cloche ou d'un bol. [0015] De même, l'axe du joint annulaire, confondu avec l'axe de l'arbre, est pris comme 5 axe de référence implicite dans tout le texte de ce document. [0016] On comprendra par alésage central, dans tout le texte de ce document, un alésage traversant l'adaptateur, l'axe de cet alésage étant confondu avec l'axe du joint annulaire lorsque le premier carter et le deuxième carter sont assemblés l'un sur l'autre dans une position définitive d'utilisation. 10 [0017] La face dressée, dans tout le texte de ce document, fait référence par soucis de concision aux opérations de dressage des tours réalisant la face dressée, par opposition aux opérations de chariotage réalisant l'alésage central. La face dressée désigne donc une surface de l'adaptateur sécante à l'alésage central, et ayant une symétrie axiale par rapport à l'axe de l'alésage central. Dans un exemple particulier de réalisation selon 15 l'invention, la face dressée forme une surface plane, annulaire, et orthogonale à l'axe de l'alésage central. [0018] Le joint annulaire pour un arbre tournant, est une façon concise de désigner un joint élastique annulaire d'étanchéité entre deux surfaces mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre. 20 [0019] L'étanchéité de l'adaptateur avec l'anneau du joint annulaire est obtenue simplement par appui (et donc par contact) entre l'anneau et la face dressée. Le joint annulaire n'a pas besoin d'être démonté, ou changé, et il n'y a pas non plus besoin de joint supplémentaire pour l'étanchéité entre le deuxième carter et l'adaptateur puisqu'elle est réalisée entre ce joint annulaire et l'adaptateur. Ainsi, quel que soit l'interface entre 25 l'adaptateur et le deuxième carter, cette étanchéité est garantie de façon simple par le contact axial entre cette face dressée et l'anneau. Ce dispositif est donc parfaitement adapté à des procédés de montage de grande série. [0020] Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint annulaire comprend une lèvre d'étanchéité radiale à l'anneau pour l'arbre, cet anneau comprenant une première face et 30 une deuxième face, la première face étant en appui étanche sur un épaulement d'un 4 alésage du deuxième carter, et la face dressée étant en appui étanche contre la deuxième face. [0021] En effet, il est avantageux de bénéficier de l'appui de l'adaptateur sur l'anneau pour réaliser en même temps l'étanchéité entre l'adaptateur et l'anneau et l'étanchéité 5 entre l'anneau et le deuxième carter. Un tel anneau comprend un diamètre intérieur sur lequel se trouve la lèvre d'étanchéité radiale, un diamètre extérieur centré dans l'alésage du deuxième carter, et les premières et deuxièmes faces définissant l'épaisseur de l'anneau. L'appui, créé par une force axiale de l'adaptateur sur l'anneau, permet de comprimer l'anneau entre l'épaulement et la face dressée, et donc d'assurer une 10 étanchéité améliorée. [0022] Selon un mode de réalisation de l'invention, chacune des première et deuxième faces comprend un bourrelet annulaire élastique en vis-à-vis de l'épaulement pour la première face, et en vis-à-vis de la face dressée pour la deuxième face. [0023] Ces bourrelets, dans une variante, peuvent être des lèvres annulaires axiales à 15 l'anneau. Ces bourrelets permettent d'améliorer encore l'étanchéité entre l'adaptateur et l'anneau et l'étanchéité entre l'anneau et le deuxième carter. [0024] Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint annulaire est réalisé par moulage ou par injection d'un unique matériaux élastomère. [0025] Selon une variante de réalisation, le joint annulaire est réalisé par bi-injection, les 20 bourrelets et la lèvre d'étanchéité radiale étant en un matériaux élastomère d'une raideur inférieur au matériaux élastomère de l'anneau. [0026] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'anneau comprend un insert métallique. [0027] Cet insert métallique permet de maintenir l'épaisseur de l'anneau malgré l'appui 25 de l'adaptateur. [0028] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend des moyens de fixation du premier carter sur le deuxième carter, et l'adaptateur comprend des orifices traversés par les moyens de fixation. [0029] En effet, l'appui, ou la force axiale de l'adaptateur sur l'anneau, est 30 avantageusement créé par un serrage obtenu par ces moyens de fixation qui sont aptes, 5 en outre, à assembler le premier carter, le deuxième carter, et l'adaptateur entre eux. L'adaptateur étant intercalé entre le premier et le deuxième carter, il est avantageux qu'il soit traversé par ces moyens de fixation, pour des raisons de compacité, ou pour guider ces moyens de fixation, ou pour faciliter le montage. 5 [0030] Selon un mode de réalisation de l'invention, un joint de carter est intercalé entre l'adaptateur et le premier carter. [0031] Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier carter est un carter de transmission mécanique, et le deuxième carter est un carter de moteur. [0032] Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier carter est un carter 10 d'embrayage d'une boîte de vitesses, et le deuxième carter est un carter d'un moteur thermique. [0033] L'invention porte également sur un groupe motopropulseur d'un véhicule comprenant un dispositif d'étanchéité tel que précédemment décrit. [0034] On comprendra par groupe motopropulseur, dans tout le texte de ce document, 15 tout moteur de propulsion d'un véhicule et sa transmission. [0035] L'invention porte également en outre sur un véhicule comprenant un dispositif d'étanchéité tel que précédemment décrit. [0036] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description des exemples de réalisation non limitatifs qui vont suivre, faite en 20 référence aux figures 1 à 5 annexées, qui représentent : - figure 1 : un mode de réalisation de l'invention, avec un moteur thermique et une boîte de vitesses, - figure 2 : une vue en coupe de la figure 1, avec un joint annulaire selon l'invention. - figure 3 : la vue en perspective de la figure 1 mais sous un angle différent. 25 - figure 4 : un schéma en coupe du joint annulaire selon l'invention, la coupe étant selon l'axe du joint annulaire. - figure 5 : la figure 4 en ayant retiré un adaptateur pour illustrer la compression du joint annulaire. 6 [0037] L'ensemble représenté sur la figure 1 est une vue en trois dimensions d'un groupe motopropulseur d'un véhicule embarquant un dispositif d'étanchéité selon l'invention. [0038] La figure 1 illustre une boîte de vitesses comprenant un premier carter 3, ici un 5 carter d'embrayage (parfois appelé aussi carter de cloche d'embrayage), ce premier carter 3 abritant un système d'accouplement 17. Ce système d'accouplement 17 comprend par exemple une cloche d'embrayage et un volant d'inertie, optionnellement traversé par un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses 16. Ce système d'accouplement 17 n'est là qu'à titre d'illustration, il pourrait tout aussi bien comprendre un convertisseur de couple ou un 10 embrayage piloté ou un système de crabotage, ou encore être un accouplement permanant. Dans une variante selon l'invention, le premier carter 3 est une extension d'un carter de la boîte de vitesses 16, ce premier carter 3 et ce carter de la boîte de vitesses 16 formant alors un carter en une seule pièce. Dans une autre variante, le premier carter 3 est assemblé sur le carter de la boîte de vitesses 16, par exemple par vissage. Dans une 15 autre variante encore, la boîte de vitesses 16 optionnelle est remplacée par un réducteur, ou par un arbre de transmission directe lorsqu'il n'y a pas besoin de réduction. [0039] La figure 1 illustre en outre un moteur 18, par exemple un moteur thermique, ce moteur 18 comprenant un deuxième carter 4, ce moteur 18 n'étant là qu'à titre d'illustration puisqu'il pourrait tout aussi bien être un moteur électrique, ou un moteur hybride, ou 20 pneumatique, ou encore hydraulique. Ce deuxième carter 4, dans une variante, est un assemblage de plusieurs sou-carters du moteur 18, dont l'un des sou-carters a en outre une fonction de demi palier de vilebrequin (non représenté) pour la variante moteur thermique. [0040] Un adaptateur 5 d'interface est également représenté en figure 1, cet adaptateur 25 s'intercalant entre le premier carter 3 et le deuxième carter 4. Cet adaptateur 4 permet d'interfacer plusieurs familles de moteurs 18 avec un même premier carter 3, mais assure aussi une fonction d'étanchéité selon l'invention, comme nous allons le décrire pour l'exemple de la figure 2. [0041] On remarquera que la surface de contact servant d'appui entre le deuxième 30 carter 4 et l'adaptateur 5 n'est pas une surface de contact plane, notamment aux jonctions entre les sou-carters. Cette surface de contact a notamment un plan décalé 19 rendant une étanchéité difficile à réaliser au niveau de ce plan décalé 19 entre le premier carter 3 et l'adaptateur 5. 7 [0042] La figure 2 illustre le dispositif d'étanchéité pour l'exemple illustré dans la figure 1. Ce dispositif comprend un unique joint annulaire 1 pour un arbre tournant 2, cet arbre tournant 2 étant dans cet exemple l'arbre de sortie du moteur 18, soit le vilebrequin du moteur thermique. 5 [0043] La figure 2 illustre également le premier carter 3 ouvert vers le joint annulaire 1, le deuxième carter 4 logeant le joint annulaire 1, et l'adaptateur 5 d'interface de montage entre le premier carter 3 et le deuxième carter 4. L'adaptateur 5 est un couvercle de fermeture étanche du premier carter 3, ce couvercle ayant un alésage central 6 selon l'axe du joint annulaire 1. Cet alésage central 6 est prolongé par une face dressée 7. Cette face 10 dressée 7 est en appui étanche contre un anneau 8 du joint annulaire 1. [0044] L'adaptateur 5 d'interface a ici la forme d'un disque mono-pièce formant le couvercle. En variante, l'adaptateur 5 comprend plusieurs parties assemblées. En variante encore, l'adaptateur 5 délimite un espace intérieur complémentaire à l'espace intérieur du premier carter 3. 15 [0045] La figure 3 est une vue en perspective du dispositif d'étanchéité, sous un angle différent de la figure 1. [0046] La figure 3 divulgue plus clairement le plan décalé 19 de la surface de contact entre le deuxième carter 4 et l'adaptateur 5. [0047] Le dispositif d'étanchéité comprend des moyens de fixation (non représentés) du 20 premier carter 3 sur ledit deuxième carter 4, et l'adaptateur 5 comprend des orifices 100 traversés par les moyens de fixation. Ces moyens de fixation sont avantageusement des vis ou des boulons, complétés par des goupilles de centrage. [0048] On notera que l'adaptateur 5 sert également de support pour d'autres fonctions, comme par exemple de support pour un démarreur 20 du moteur thermique 18. 25 [0049] La figure 3 divulgue également un joint de carter 15 intercalé entre l'adaptateur 5 et le premier carter 3, permettant d'assurer l'étanchéité complète de l'espace intérieur du premier carter 3, en complément de l'étanchéité apportée par le joint annulaire 1. [0050] La figure 4 est une vue en coupe schématique du dispositif d'étanchéité, où le premier carter 3 n'est pas représenté. 8 [0051] On y retrouve le joint annulaire 1 pour l'arbre tournant 2, le deuxième carter 4 logeant le joint annulaire 1, l'adaptateur 5 d'interface, l'alésage central 6 dont la face dressée 7 est en appui étanche contre l'anneau 8 du joint annulaire 1. [0052] La figure 4 divulgue en outre le joint annulaire 1 comprenant une lèvre 5 d'étanchéité radiale 9 à l'anneau 8 pour l'arbre 2, l'anneau 8 comprenant une première face 10 et une deuxième face 11. La première face 10 est en appui étanche sur un épaulement 12 d'un alésage 21 du deuxième carter 4, et la face dressée 7 est en appui étanche contre la deuxième face 11. [0053] Un tel anneau 8 comprend un diamètre intérieur sur lequel se trouve la lèvre 10 d'étanchéité radiale 9, un diamètre extérieur centré dans l'alésage 21 du deuxième carter 4, et les premières et deuxièmes faces 10, 11 définissent l'épaisseur de l'anneau 8. Cet anneau 8 comprend, en variante, un insert métallique apportant une rigidité supplémentaire entre la première face 10 et la deuxième face 11. [0054] A titre d'exemple, le premier carter 3 est un carter de transmission mécanique, 15 et le deuxième carter 4 est un carter de moteur 18. Ce moteur 18 peut être un moteur thermique, électrique, hydraulique, ou encore pneumatique. [0055] La figure 5 illustre les première et deuxième faces 10, 11 comprenant chacune un bourrelet annulaire 13, 14 élastique en vis-à-vis de l'épaulement 12 pour la première face 10, et en vis-à-vis de la face dressée 7 (non représentée) pour la deuxième face 11. 20 [0056] Le bourrelet annulaire 14 élastique en vis-à-vis de l'épaulement 12 n'est pas visible, car représenté en position comprimée. Par contre, le bourrelet 13 en vis-à-vis de la face dressée 7 (non représentée) pour la deuxième face 11 est représenté en position non comprimée. Ces deux bourrelets 13, 14 sont en matériaux élastomère et sont moulés ou injectés pendant une opération de fabrication du joint annulaire 1. 25 [0057] Le joint annulaire 1 est réalisé par moulage ou par injection d'un unique matériaux élastomère. En variante, le joint annulaire 1 est réalisé par bi-injection, les bourrelets 13, 14 et la lèvre d'étanchéité radiale 9 étant en un matériaux élastomère d'une raideur inférieur au matériaux élastomère de l'anneau 8. [0058] L'invention porte également sur un véhicule comprenant un dispositif 30 d'étanchéité tel que précédemment décrit. 9 [0059] Ainsi, l'invention permet de réaliser l'étanchéité empêchant des intrusions dans un volume intérieur du premier carter 3. Cette étanchéité est réalisée sur le joint annuaire 1 préexistant par l'intermédiaire de l'adaptateur 5, supprimant ainsi la difficulté d'avoir à réaliser cette étanchéité sur la surface de contact servant d'appui entre le deuxième carter 5 4 et l'adaptateur 5, et notamment évite d'avoir à réaliser l'étanchéité sur le plan décalé 19. En plus de cet avantage, l'invention n'utilise qu'un seul et unique joint annulaire 1 entre le premier carter 3 et le deuxième carter 4, ce joint annulaire 1 n'étant monté qu'une seule fois et de façon définitive, et donc compatible avec les montages en grande série. [0060] En reprenant l'exemple du moteur thermique 18, ce joint annulaire 1 réalise alors 10 en même temps l'étanchéité du deuxième carter 4 vis-à-vis de l'huile du moteur thermique 18, et l'étanchéité REVENDICATIONS1. Dispositif d'étanchéité comprenant un unique joint annulaire (1) pour un arbre tournant (2), un premier carter (3) ouvert vers ledit joint annulaire (1), un deuxième carter (4) logeant ledit joint annulaire (1), un adaptateur (5) d'interface de montage entre lesdits premier carter (3) et deuxième carter (4), caractérisé en ce que ledit adaptateur (5) est un couvercle de fermeture étanche dudit premier carter (3), ledit couvercle ayant un alésage central (6) selon l'axe dudit joint annulaire (1) et prolongé par une face dressée (7) en appui étanche contre un anneau (8) dudit joint annulaire (1). 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, ledit joint annulaire (1) comprenant une lèvre d'étanchéité radiale (9) audit anneau (8) pour ledit arbre (2), ledit anneau (8) comprenant une première face (10) et une deuxième face (11), caractérisé en ce que ladite première face (10) est en appui étanche sur un épaulement (12) d'un alésage (21) dudit deuxième carter (4), et ladite face dressée (7) est en appui étanche contre ladite deuxième face (11). 3. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune desdites première et deuxième faces (10, 11) comprend un bourrelet annulaire (13, 14) élastique en vis-à-vis dudit épaulement (12) pour ladite première face (10), et en vis-à-vis de ladite face dressée (7) pour ladite deuxième face (11). 4. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit anneau (8) comprend un insert métallique. 5. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, ledit dispositif comprenant des moyens de fixation dudit premier carter (3) sur ledit deuxième carter (4), caractérisé en ce que l'adaptateur (5) comprend des orifices (100) traversés par lesdits moyens de fixation. 6. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un joint de carter (15) est intercalé entre ledit adaptateur (5) et ledit premier carter (3). 7. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier carter (3) est un carter de transmission mécanique, et ledit deuxième carter (4) est un carter de moteur. 11 8. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier carter (3) est un carter d'embrayage d'une boîte de vitesses, et ledit deuxième carter (4) est un carter d'un moteur thermique. 9. Groupe motopropulseur d'un véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif 5 d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 8.