Brevet FR2460237A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne un dispositif réducteur de pression pour installation de freinage d'un véhicule automobile, comportant: - un carter qui présente un espace cylindrique - un piston qui est muni, d'un côté, d'une tige et qui subdivise l'es- pace cylindrique en une chambre de sortie et une chambre d'entrée annulaire ayant une moindre section, ce piston étant sollicité vers la chambre de sortie par un ressort; - au moins un canal de dérivation qui s'étend sur une partie de la longueur de l'espace cylindrique, depuis la chambre de sortie; et - sur le piston, un joint d'étanchéité annulaire qui réalise l'étan- chéité mutuelle entre chambre d'entrée et chambre de sortie lorsqu'il obture l'extrémité du canal de dérivation, et qui constitue alors l'organe mobile d'une soupape antiretour entre les deux chambres. Dans un dispositif connu de ce genre (brevet amé- ricain 3 088 285), le joint d'étanchéité annulaire comporte deux surfaces frontales, une surface périphérique intérieure cylindrique et une surface périphérique extérieure légèrement bombée. L'extrémité en forme de trou, fente annulaire ou analogue, du canal de dérivation est ouverte ou fermée par cette surface périphérique extérieure. La surface périphérique intérieure est légèrement plus grande que la partie du piston recevant le joint annulaire. Ce dernier est maintenu entre deux collets du piston qui sont séparés l'un de l'autre par un intervalle légèrement supérieur à la hauteur du joint annulaire. Le collet voisin de la chambre d'entrée présente un trou, un chanfrein ou un dispositif analogue, adapté au diamètre intérieur. Par suite, en marche normale, lorsque la pression d'entrée est prédominante, le joint annulaire est pressé avec étanchéité contre le collet voisin de la chambre de sortie, de sorte qu'une communication entre la chambre d'entrée et la chambre de sortie n'est possible que par le canal de dérivation. Par contre, si la pression de sortie est prédominante, le joint annulaire est déplacé axialement, de sorte qu'il s'établit un canal de retour qui passe le long d'une surface frontale et de la surface du pourtour intérieur du joint annulaire. Cette construction exige le respect de tolérances de fabrication très serrées, car des imprécisions très faibles suffisent déjà pour que le canal de retour soit maintenu constamment fermé, ou pour amener la surface périphérique extérieure avec une force excessive contre le pourtour de l'espace cylindrique. En outre, la longévité est limitée par l'usure. Le joint d'étanchéité annu- laire n'exécute pas seulement un mouvement relatif par rapport au carter, mais aussi par rapport au piston. L'usure qui en résulte conduit, au cours du temps, à des altérations dimensionnelles qui compromettent la fiabilité de l'étanchéité. Dans un autre dispositif réducteur de pression connu (demande de brevet allemand examinée DE-AS 15 80 148), le joint annulaire est maintenu entre un collet du piston et un épaulement du carter. La sur- face de son pourtour intérieur est constamment écartée de la portion correspondante du piston. La surface périphérique extérieure et les deux surfaces frontales sont garnies de bossages ou reliefs pour main- tenir en permanence un écartement défini par rapport à la paroi voisine. A la transition d'une surface frontale avec la surface du pourtour intérieur, le joint forme un siège de soupape annulaire qui coopère avec un bord périphérique sur le piston et autorise un passage du fluide hydraulique de la chambre d'entrée à la chambre de sortie. Au coin diagonalement opposé de la section droite du joint annulaire, se trouve une lèvre d'étanchéité qui, étant sous contrainte, est au contact de la paroi du pourtour de la chambre cylindrique dont elle se décolle lorsquela pression dans la chambre de sortie excède la pression dans la chambre d'entrée. La forme de ce joint annulaire est très compliquée. Les tolérances de montage à respecter sont très précises. Depuis plusieurs dizaines d'années, on utilise, dans les installations de freinage hydraulique des véhicules automobiles, des bagues d'étanchéité à profil en cuvette, par exemple pour servir de coupelle primaire dans les maîtres-cylindres de telles installations. La présente invention a pour objet de perfectionner un dispo- sitif réducteur du type mentionné au début, de façon qu'il soit sensi- blement moins critique du point de vue des tolérances de fabrication et que sa longévité soit accrue. Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait que le joint d'étanchéité annulaire est une bague d'étanchéité à profil en cuvette, dont la lèvre d'étanchéité extérieure est dirigée vers la chambre d'entrée et dont le col intérieur est constamment en contact étanche avec le piston et/ou la tige de piston. Avec cette construction, les deux fonctions, commande ou effet de soupape, sont rassemblées en un même endroit, à savoir sur la lèvre d'étanchéité. Comme les deux surfaces frontales et la surface du pourtour intérieur ne participent pas à la fonction de commande et à la fonction de soupape, elles ne sont absolument pas critiques pour ce qui est des tolérances de fabrication. Il suffit que l'une de ces surfaces soit en contact étanche avec le piston et/ou la tige de piston. De plus, la précision avec laquelle la lèvre d'étanchéité est fabriquée n'a pas à satisfaire à des impératifs poussés, puisque cette lèvre est pressée vers l'extérieur par la pression régnant dans la chambre d'entrée. L'usure du joint d'étanchéité annulaire est moindre, puisqu'il n'y a plus à prendre en compte qu'un mouvement relatif entre la bague d'étan- chéité et le corps ou carter. Néanmoins, une usure éventuelle de la lèvre. d'étanchéité peut, jusqu'à une importance notable, être compensée, puisque la pression régnant dans la chambre d'entrée provoque une compensation automatique par la lèvre d'étanchéité qui est facilement déformable. Par suite, la longévité est également très grande. Il est particulièrement avantageux que le col intérieur soit maintenu sur la tige de piston en étant sO4us contrainte radiale. Au lieu de cela, ou simultanément à cela, il peut être maintenu, sous contrainte axiale, entre le piston et un collet d'arrêt. Ces deux solutions conduisent à l'étanchéité désirée, qui peut être obtenue très simplement en choisissant, pour le col, un diamètre intérieur légèrement inférieur à celui de la partie conjuguée de la tige de piston, ou bien en adoptant, pour l'intervalle entre les deux faces du col, une distance légèrement supérieure à la distance entre piston et collet d'arrêt. Les différences dues aux tolérances conduisent tout au plus à des différences de contrainte. Il est en outre avantageux que la lèvre d'étanchéité extérieure parte d'une partie de la bague d'étanchéité ayant un diamètre inférieur à celui de l'espace cylindrique et soit légèrement inclinée vers l'extérieur. On est ainsi assuré qu'en cas de surpression dans la chambre de sortie, la lèvre d'étanchéité se décollera, sur tout son pourtour, de la paroi de l'espace cylindrique et pourra ainsi provoquer une égalisation rapide des pressions. Dans une forme de réalisation perfectionnée, le canal de déri- vation peut, en son extrémité, se raccorder à la surface du pourtour de l'espace cylindrique par une surface oblique. On arrive ainsi à ce que le bord externe de la lèvre d'étanchéité ne soit pas gêné par une transition à angle vif à l'extrémité du canal de dérivation. Dans une forme de réalisation simple, le canal de dérivation est constitué par au moins une rainure. Dans ce cas, le bord périphé- rique externe de la lèvre d'étanchéité peut être au contact de la surface d'un espace cylindrique. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits ci- après en se référant aux dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation, le piston étant représenté en condition de repos; - la figure 2 représente une coupe longitudinale d'un deuxième exemple, le piston étant représenté en position de travail; et - la figure 3 est un diagramme montrant comment la pression de sortie PA dépend de la pression d'entrée PE Dans la forme de réalisation selon la figure 1, un corps ou carter 1 est assemblg,avec interposition d'un joint d'étanchéité annu- laire plat 4, à un couvercle 2 au moyen d'un filet hélicoïdal 3. Cet assemblage vissé maintient en même temps,dans le corps 1, une pièce d'insertion 5 qui est cylindrique et qui porte, sur son c6té extérieur, un joint d'étanchéité 6. Dans le corps,est amgnagé. un raccord d'entrée 7 communiquant avec une chambre d'entrée annulaire 8. Dans le couvercle, est aménagd un raccord de sortie 9 communiquant avec une chambre de sortie 10. La chambre d'entrée 8 et la chambre de sortie 10 sont séparées l'une de l'autre par un piston 11 muni d'un joint d'étan- chéité 12 qui est une bague d'étanchéité à profil en cuvette. Le piston est relié à une tige de piston 13 qui est munie d'un collet d'arrêt 14, repoussé parun ressort 15, et qui sort à l'extérieur en traversant un joint d'étanchéité 16 à profil en cuvette. La bague d'étanchéité 12 possède un col 17 qui est maintenu sur la tige de piston 13 en étant contraint radialement. En outre, les deux surfaces en bout de ce col peuvent être maintenues sous contrainte axiale entre le piston 11 et le collet d'arrêt 14. Une lèvre d'étan- chéité externe 18 de la bague 12 est appliquée, par son bord périphé- rique externe 19, contre la surface du pourtour intérieur de la pièce d'insertion 5, surface qui définit un espace cylindrique 20 et dans laquelle sont prévues plusieurs rainures axiales 21 constituant des canaux de dérivation. Les extrémités 22 de ces rainures sont constituées par des surfaces obliques qui peuvent être obturées par la lèvre 18. Cette lèvre est en saillie oblique, vers l'extérieur, sur une partie 23 de la bague d'étanchéité ayant un diamètre inférieur au diamètre intérieur de la pièce d'insertion 5, de sorte qu'est formé un espace annulaire 24. Dans la forme de réalisation selon la figure 2, qui est plus schématique, les éléments correspondant à ceux de la figure précédente sont désignés par des numéros de référence augmentés de 100. La diffé- rence essentielle réside dans le fait que le ressort 115 est agencé dans un carter ou boîtier de ressort 125 coiffant le corps 101, et agit sur la tige de piston 113 par l'intermédiaire d'une cuvette d'appui 126. Une autre différence réside dans le fait que c'est une rainure 121, dont l'extrémité 122 a la forme d'une surface oblique conique, qui sert de canal de dérivation. Ces deux formes de réalisation conduisent à une courbe carac- téristique telle que celle représentée sur le diagramme de la figure 3 montrant comment la pression de sortie PA, régnant au raccord de sortie 9, varie en fonction de la pression d'entrée PE régnant au raccord d'entrée 7. Dans une première portion I du diagramme, la pression de sortie "suit" la pression d'entrée. Ensuite, la pression de sortie "suit" la pression d'entrée, mais avec une valeur réduite, donc avec une réduction de pression comme indiqué par la portion II. Cela résulte du fonctionnement suivant. Si l'on part de la position de repos du piston Il sur la figure 1, la chambre de sortie 10 est alors en communication avec la chambre d'entrée 8, via les canaux de dérivation 21. La pression de sortie est égale à la pression d'entrée. Dans la chambre de sortie 10, cette pression agit sur toute la surface F1 du piston 11, et, dans la chambre d'entrée 8, sur la surface du piston diminuée de la surface F2 de la section de la tige de piston. Par suite, dès que la valeur PE.F2 excède la force K due à la contrainte du ressort 15, le piston Il se déplace vers la droite (sur la figure 1). Si la lèvre d'étanchéité 18 se superpose à l'extrémité des rainures 21 constituant les canaux de dérivation, la chambre de sortie 10 est alors séparée de la chambre d'entrée 8 et il s'établit un nouvel équilibre de forces, de la forme PA'F1 = PE ("I - F2) + K. Cela conduit à la portion II du diagramme pour laquelle la croissance de la pression de sortie PA est moindre. Si, lors de la croissance de la pression d'entrée, les cylindres de frein reliés au raccord de sortie 9 ont besoin de fluide de pression, la lèvre d'étanchéité 18 dégage alors légèrement l'extré- mité des rainures 21 constituant les canaux de dérivation, et cela autorise le passage d'un peu de fluide, ce qui rétablit aussitôt l'équilibre de pression, à la suite de quoi le passage est refermé. Si la pression d'entrée PE décroît, la pression de sortie excédant alors la pression d'entrée, il en résulte que la pression de sortie régnant dans l'espace annulaire 24 repousse la lèvre d'étan- chéité 18 vers l'intérieur, de sorte qu'un équilibre de pression est rapidement réalisé et que le piston peut revenir à la position de repos représentée. La forme de réalisation selon la figure 2 fonctionne de façon analogue. Des variantes sont possibles à de nombreux égards. C'est ainsi, par exemple, qu'un seul ressort pourrait suffire pour charger les pistons de deux dispositifs réducteurs de pression dont les pistons seraient agencés coaxialement, selon des orientations opposées et divergentes, ou seraient agencés parallèlement l'un à coté de l'autre. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif réducteur de pression pour installation de freinage d'un véhicule automobile, comportant - un carter qui présente un espace cylindrique - un piston qui est muni, d'un côté, d'une tige et qui subdivise l'espace cylindrique en une chambre de sortie et une chambre d'entrée annulaire ayant une moindre section, ce piston étant sollicité vers la chambre de sortie par un ressort; - au moins un canal de dérivation qui s'étend sur une partie de la longueur de l'espace cylindrique, depuis la chambre de sortie; et - sur le piston, un joint d'étanchéité annulaire qui réalise l'étanchéité mutuelle entre chambre d'entrée et chambre de sortie, lorsqu'il obture l'extrémité du canal de dérivation et qui constitue alors l'organe mobile d'une soupape antiretour entre les deux chambres; ce dispositif étant caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire est une bague à profil en cuvette (12, 112), dont la lèvre extérieure (18, 118) est dirigée vers la chambre d'entrée (8, 108) et dont le col intérieur (17, 117) est en contact étanche permanent avec le piston (11, 111) et/ou avec la tige de piston (13, 113). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le col intérieur (17, 117) est maintenu sur la tige de piston (13, 113) en étant contraint radialement. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisé en ce que le col intérieur (17, 117) est maintenu, en étant contraint axialement, entre le piston (11, 111) et un collet d'arrêt (14). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité externe part d'une partie (23) du joint, dotée d'un diamètre inférieur à celui de l'espace cylindrique (20) et est légèrement inclinée vers l'extérieur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canal de passage (21, 121) se termine par une surface inclinée (22, 122) le raccordant à la surface du pourtour de l'espace cylindrique (20). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le canal de dérivation est constitué par au moins une rainure (21). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité (18) s'applique,par son bord périphérique externe, contre la surface d'un espace cylindrique (20).