Brevet FR2478000A1 — publié le 19810918

L'invention concerne un réducteur de pression pour installations de freinage hydraulique, dans lequel un piston étagé, apte à être chargé par une force de contrainte initiale, a sa petite surface tournée vers une chambre d'entrée et sa grande surface tournée vers une chambre de sortie, et peut être déplacé en translation dans un cylindre, ce piston portant, dans une gorge qui l'entoure, une bague d'étanchéité qui vient au contact du pourtour du cylindre par une portion d'étanchéité à grand diamètre, ce réducteur comportant au moins un canal de liaison, notamment une rainure axiale, qui part de la chambre de sortie, s'étend sur une partie de la longueur du cylindre et dont l'extrémité située dans la paroi du cylindre est obturable par ladite portion d'étanchéité. Dans un réducteur de pression connu, appartenant à ce type (demande de brevet suédois publiée n0 303 685), la bague d'étanchéité est un anneau torique agencé dans une gorge ayant une section rectan- gulaire. Il s'est toutefois avéré que la position de la portion d'étan- chéité changeait au cours du fonctionnement et qu'il en résultait des tolérances correspondantes pour ce qui est du point d'intervention, point pour lequel la chambre de sortie est séparée de la chambre d'entrée. Dans la demande de brevet français antérieure n' 80 14320 déposée par la demanderesse le 27 juin 1980 intitulée "Dispositif réducteur de pression pour installation de freinage hydraulique d'un véhicule automobile", la bague d'étanchéité est constituée par un joint d'étanchéité souple dont le pourtour intérieur et les deux surfaces frontales s'appliquent avec étanchéité contre les parois correspondantes de la gorge. La portion d'étanchéité se trouve près de l'extrémité située caté chambre d'entrée et est formée sur une lèvre. Grâce au couplage constant entre piston et bague d'étanchéité, le point d'inter- vention est rigoureusement défini. Toutefois, lorsqu'en fonctionnement le réducteur opère avec une grande différence entre pression d'entrée et pression de sortie, il peut arriver que la matière de là lèvre d'étanchéité soit partiellement refoulée dans le canal de liaison, lequel est notamment une rainure axiale, par la pression d'entrée agissant, radialement vers l'extérieur, sur le caté intérieur de la lèvre. Cette déformation peut faire obstacle au retour du piston et provoque une usure accrue. La présente invention a pour objet de réaliser un réducteur de pression, du type mentionné au début, dans lequel le point d'intervention sera défini avec précision et dans lequel le frottement et l'usure pourront être maintenus à de faibles valeurs. Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait que la portion d'étanchéité commence contre la paroi que la gorge comporte côté chambre de sortie et est suivie, en direction de la chambre d'entrée, par une portion de transition ayant un diamètre moindre, et par le fait que la bague d'étanchéité remplit la gorge sensiblement complètement, cela au moins à l'extrémité de celle-ci côté chambre de sortie et radialement à l'intérieur de la portion d'étanchéité. La pression d'entrée agissant sur la portion de transition possède une composante axiale, de sorte que l'on est assuré que la bague d'étanchéité sera pressée et arrêtée contre la paroi que la gorge comporte côté chambre de sortie. Comme la portion d'étanchéité se trouve dans cette zone et ne peut pas se déformer grâce à la configuration de la bague d'étanchéité, il en résulte que la position de la portion d'étanchéité est rigoureusement définie. De plus, on est assuré qu'aucune composante de la pression d'entrée, dirigée radialement vers l'extérieur, ne pourra agir sur la portion d'étanchéité. Par suite, le fonctionnement n'est perturbé ni par une usure ni par un frottement inadmissibles. Si le remplissage sensiblement complet de la gorge par la bague d'étanchéité n'est pas limité à l'extrémité c8té chambre de sortie et à la partie située radialement à l'intérieur de la portion d'étan- chéité, et si l'on étend cette caractéristique de remplissage à la totalité ou à une partie de la zone située radialement à l'intérieur de la portion de transition, la pression d'entrée agissant dans la zone de transition comporte alors, aussi, une composante radiale par laquelle la bague d'étanchéité est pressée contre le fond de la gorge. Il faut alors, en particulier, que la bague d'étanchéité soit, sur toute sa longueur axiale, au contact du fond de la gorge. Cela conduit à une sécurité accrue contre l'établissement, entre bague d'étanchéité et fond de gorge, d'une pression provoquant une force radiale dirigée vers l'extérieur, dans la région de la portion d'étanchéité, en présence de fortes pressions d'entrée. 11 est avantageux que, dans la portion de transition, le diamètre extérieur de la bague d'étanchéité décroisse continuellement vers la chambre d'entrée. En particulier, la portion de transition peut comporter une partie approximativement conique. La pente de la portion de transition doit être comprise entre quinzeet quarante-cinq degrés par rapport à l'axe. Une telle portion de transition à profil progressif conduit à des conditions d'écoulement améliorées à l'entrée du canal de liaison. En outre, le partage entre composantes axiales et radiales de la pression d'entrée agissant sur la bague d'étanchéité est optimal. De plus, la portion d'étanchéité peut &tre raccordée à la portion de transition par un arrondi. On évite ainsi toute position d'instabilité. Dans une forme de réalisation, l'invention prévoit que le diamètre du fond de la gorge et le pourtour intérieur de la bague d'étanchéité,dans la région de la portion de transitiondécroissent aussi continuellement vers la chambre d'entrée. La bague d'étanchéité possède alors une forme très simple et peut avoir la même épaisseur d'un bout à l'autre en direction axiale. Il est également possible que le fond de la gorge possède un profil générateur comportant un relief ou un creux (donnant une nervure ou une rainure) et que le pourtour intérieur de la bague d'étanchéité possède un profil générateur complémentaire correspondant. Avec un tel profil, la bague d'étanchéité, et par conséquent la portion d'étanchéité, sont maintenues axialement lors d'un mouvement de recul du piston. Cette configuration est particulièrement intéressante si la bague d'étanchéité n'est pas soumise à une immobilisation axiale par la paroi frontale de la gorge côté entrée, ou si cette immobilisation axiale doit avoir lieu à proximité de la portion d'étanchéité. Dans une autre forme de réalisation, la paroi de la gorge côté sortie et la surface frontale associée que comporte la bague d'étanchéité sont inclinées de manière convergente vers la chambre de sortie. De cette façon, les avantages recherchés sont obtenus avec une bague d'étanchéité sensiblement symétrique. La façon dont la bague d'étanchéité est montée ne joue donc aucun rôle dans ce cas. En outre, cette forme de réalisation est avantageuse pour de fortes pressions d'entrée. Dans un autre développement de l'invention, on peut prévoir que la bague d'étanchéité constitue, à l'extrémité de la portion de transition, une lèvre venant au contact du fond de la gorge et recouvrant l'embouchure d'au moins un canal de retour qui passe dans le piston et qui est relié à la chambre de sortie. Ainsi, la bague d'étanchéité assume aussi la fonction de clapet de retenue ouvrant lorsque la pression d'entrée devient inférieure à la pression de sortie. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints o: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un réducteur de pression selon l'invention; - la figure 2 est une vue agrandie de la bague d'étanchéité représentée sur la figure 1; et - les figures 3 à 7 représentent d'autres formes de réalisation de bagues d'étanchéité utilisables dans le réducteur de pression de la figure 1. Dans un corps ou carter-1, il est prévu une entrée 2 reliée à une source de pression, par exemple un maître-cylindre, et une sortie 3 à relier à un cylindre de frein, par exemple au cylindre de frein d'une roue arrière. Dans' un alésage 4 du carter 1, se trouve un organe interne5 qui peut être pressé contre une rondelle de butée 7 au moyen d'un bouchon fileté 6. Cet organe interne forme un cylindre 8 dans lequel un piston étagé 9 peut coulisser axialement, ce piston étagé 9 étant pressé par une force initiale P contre le bouchon fileté 6. Il comporte une gorge ou rainure annulaire 10 dans laquelle se trouve une bague d'étanchéité 11. Dans la position de repos, une chambre d'entrée 12, reliée à l'entrée 2, est en communication, via des canaux de liaison réalisés sous forme de rainures axiales 13 dans le cylindre 8, avec une chambre de sortie 14 d'o part la sortie 3. L'extrémité 15 des rainures axiales 13 peut être recouverte par la bague d'étanchéité 11, de façon que la chambre d'entrée'12 et la chambre de sortie 14 soient séparées l'une de l'autre. L'organe interne est entouré par un interstice 16 fermé par un joint d'étanchéité souple 17. En fonctionnement, lorsqu'une pression d'entrée P. est appliquée, via l'entrée 2, cette pression se propage jusqu'à la sortie 3, de sorte que la pression de sortiePA est alors égale à la pression PE. Au fur et à mesure de la croissance de lapression d'entrée, le piston étagé 9 se déplace vers la droite, contre la force de contrainte initiale P. puisque la surface que ce piston expose à la pression du c8té de la chambre de sortie est plus grande que la surface annulaire côté chambre d'entrée. Lorsque la pression d'entrée P atteint une valeur prédé- -E terminée, dite valeur ou point d'intervention, la bague d'étanchéité 1] obture l'extrémité 15 des rainures axiales 13. Alors, la pression de sortie croît plus lentement que la pression d'entrée, puisque le rapport des surfaces du piston étagé devient le rapport de conversion de pression Si la pression d'entrée PE décroît, la pression de sortie PA, devenant alors prédominante, peut diminuer par décharge vers l'entrée, via le joint d'étanchéité souple 17, de sorte que le piston revient à la position de repos. La figure 2,qui représente un détail agrandi, montre que la bague d'étanchéité 11, est en contact étanche, par la surface de son pourtour intérieur, avec le fond 18 de la gorge 10 et, par ses deux surfaces frontales, avec les parois 19 et 20 de cette gorge. Le pourtour extérieur de cette bague 11 présente une portion d'étanchéité 21 dont le diamètre est le plus grand diamètre de cette bague, cette portion commençant contre la paroi 19 que la gorge comporte côté sortie et venant au contact du cylindre 8. Côté chambre d'entrée, cette portion 21 est suivie d'une portion de transition 22 dont le diamètre décroît progres- sivement. Dès que le piston est parvenu à la position de fermeture, la portion de transition 22 est soumise à l'action de la pression d'entrée PE qui presse la bague d'étanchéité 1] contre le fond 18 de la gorge et contre la paroi frontale 19 de cette gorge. La portion d'étan- chéité 21 conserve alors sa position, puisqu'il est impossible qu'il y ait une déformation de la bague d'étanchéité, celle-ci remplissant tout le volume de la gorge entre la portion d'étanchéité 21 et la zone de transition 22. Si, sous l'effet d'une déformation élastique de la matière de la bague d'étanchéité due à l'action de la pression d'entrée sur la portion de transition, il se produit un accroissement de la force d'appui de la portion d'étanchéité 21 contre le cylindre 8, cet accrois- sement est toutefois si faible qu'il ne peut engendrer aucune pertur- bation et ne peut notamment pas 9tre une cause de refoulement de la matière de la bague d'étanchéité dans les rainures axiales 13. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, les éléments similaires sont affectés de références augmentées de 100. La bague d'étanchéité 111 est assise dans une gorge ou rainure circon- férentielle 110 possédant un fond 118 cylindrique et une surface frontale 119 conique. Là encore, la bague d'étanchéité prend appui, immédiatement à la suite de la portion d'étanchéité 2], contre la matière du piston. Il est prévu une portion de transition 122 qui est formée en chanfrein. Lorsque, dans la position de fermeture, la pression d'entrée agit sur cette portion de transition 122, on est, là encore, assuré que la bague d'étanchéité s'applique à coup sûr contre les surfaces 118 et 119. Le point d'intervention est exactement défini dans ce cas aussi. Pour la forme de réalisation selon la figure 4, les chiffres des références utilisés pour les éléments similaires sont augmentés de 200. Dans ce cas aussi, la portion d'étanchéité 221 se trouve contre l'extrémité de la gorge 210 côté chambre de sortie. La portion de transition 222 possède une forme conique se raccordant, par un arrondi 223, à la portion d'étanchéité 221. En son autre extrémité, elle possède un prolongement 224. Pour la forme de réalisation selon la figure 5, les éléments similaires sont pourvus de références augmentées de 300. Ici, la gorge 310 possède une nervure circonférentielle 325, tandis que la bague d'étanchéité 311 possède une gorge correspondante. Il en résulte une fixation axiale supplémentaire de la bague d'étanchéité, près de la portion d'étanchéité 321. En outre, la portion de transition 322 n'opère sensiblement que jusqu'à la région de la nervure 325, car des déformations survenant dans la partie se trouvant à droite de la nervure 325 n'ont aucune répercussion sur la portion d'étanchéité 321. Pour la forme de réalisation selon la figure 6, des références augmentées de 400 sont utilisées pour désigner les éléments corres- pondants. Ici, la bague d'étanchéité 411.possède à peu près la même épaisseur d'un bout à l'autre, car le diamètre du fond 418 de la gorge est décroissant dans la région de la portion de transition 422. On obtient néanmoins les mêmes avantages qu'avec les autres exemples de réalisation. Pour la forme de réalisation selon la figure 7, des références augmentées de 500 sont utilisées pour les éléments correspondants. La bague d'étanchéité 511 présente dans l'ensemble une forme analogue à celle de la bague d'étanchéité 21] de la figure 4. Elle possède, en outre, radialement à l'intérieur de la portion d'étanchéité 521, une nervure circonférentielle 526 qui s'engage dans une rainure circonférentielle 525, pour obtenir une immobilisation axiale. De plus, l'extrémité que cette bague possède c6té chambre d'entrée est réalisée sous la forme d'une lèvre 527 qui recouvre plusieurs petites embouchures 528 d'un système de canalisation de retour constitué d'un trou central 529 et de plusieurs trous radiaux 530. Cette lèvre 527 s'ouvre lorsque la pression de sortie excède la pression d'entrée. Dans ce cas, le joint d'étan- chéité souple 17 n'est pas nécessaire. Au lieu des rainures axiales 13, on peut aussi recourir à des canaux qui débouchent dans la chambre du cylindre simplement par un trou ou par un interstice annulaire, ou recourir à un simple élargis- sement du diamètre. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. REVENDICATIONS 1. Réducteur de pression pour installations de freinage hydraulique, dans lequel un piston étagé, apte à être chargé par une force de contrainte initiale, a sa petite surface tournée vers une chambre d'entrée et sa grande surface tournée vers une chambre de sortie,et peut être déplacé en translation dans un cylindre, ce piston portant, dans une gorge qui l'entoure, une bague d'étanchéité qui vient au contact du pourtour du cylindre par une portion d'étanchéité à grand diamètre, ce réducteur comportant au moins un canal de liaison, notamment une rainure axiale, qui part de la chambre de sortie, s'étend sur une partie de la longueur du cylindre et dont l'extrémité située dans la paroi du cylindre est obturable par ladite portion d'étanchéité, ce réducteur étant caractérisé en ce que la portion d'étanchéité (21, 121, 221, 321, 421, 521) commence contre la paroi (19, 119, 219, 319, 419, 519) que la gorge comporte côté chambre de sortie, en ce que cette portion d'étanchéité est suivie, en direction de la chambre d'entrée (12), par une portion de transition (22, 122, 222, 322, 422, 522) ayant un diamètre moindre, et en ce que la bague d'étanchéité (11, 111, 211, 311, 411, 511) remplit la gorge (10, 110, 210, 310, 410, 510) sensiblement complètement, cela au moins à l'extrémité de celle-ci c6té chambre de sortie et radialement à l'intérieur de la portion d'étanchéité. 2. Réducteur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (11, 111,.211, 311, 411, 511) est, sur toute sa longueur axiale, au contact du fond de la gorge. 3. Réducteur de pression selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans la portion de transition (22, 122, 222, 322, 422, 522), le diamètre extérieur de la bague d'étanchéité (11, 111, 211, 311, 411, 511) décroît continuellement vers la chambre d'entrée (12). 4. Réducteur de pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion de transition (122, 222, 422, 522) présente une partie sensiblement conique. 5. Réducteur de pression selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'inclinaison de la portion de transition (222, 422, 522) par rapport à l'axe est comprise entre quinze et quarante-cinq degrés. 6. Réducteur de pression selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que la portion d'étanchéité (221, 421, 521) se raccorde à la portion de transition (222, 422, 522) par un arrondi (223, 423, 523). 7. Réducteur de pression selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 6, caractérisé en ce que, dans la région de la portion de transition (422), le diamètre du fond (418) de la gorge et le pourtour intérieur de la bague d'étanchéité (411) décroissent aussi continuel- lement en direction de la chambre d'entrée (12). 8. Réducteur de pression selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que le fond de la gorge et le pourtour intérieur de la bague d'étanchéité (311) possèdent des profils générateurs complémentaires (325, 326; 525, 526). 9. Réducteur de pression selon l'une quelconque des reven- dications I à 8, caractérisé en ce que la paroi (119) que la gorge possède c8té chambre de sortie et la surface frontale associée que la bague d'étanchéité (11) comporte c8té chambre de sortie (14) sont inclinées,de manière convergente,vers la chambre de sortie. 10. Réducteur de pression selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à9, caractérisé en ce que labagued'étanchéité (511)constitue,à l'extrémité de la portion de transition (522),une lèvre(527)venant au contact du fond (518) de la gorge, cette lèvre recouvrant l'embou- chure (528) d'au moins un canal de retour (529, 530) qui est aménagé dans le piston (9) et qui est relié à la chambre de sortie (14).