Brevet FR2504877A1 — publié le 19821105

L'invention concerne un maître-cylindre pour freins hydrau- liques de véhicule automobile, comportant au moins un piston de maître- cylindre, un ressort de rappel maintenu captif au moyen d'un tirant central, et un corps de soupape qui est mobile par rapport au piston et qui, lorsque le ressort de rappel est soulagé, libère une ouverture de compensation se trouvant sur ledit piston. Dans les freins hydrauliques pour véhicules automobiles, il convient de veiller à ce que la quantité de liquide se trouvant dans la chambre de pression du maître-cylindre et dans l'ensemble du système de freinage soit automatiquement complétée par transfert depuis un réservoir, en cas de besoin Pour cela, il est connu de prévoir en général, dans la paroi du cylindre, immédiatement devant le piston occupant sa position de repos, un trou de compensation par lequel la chambre de pression du maître- cylindre communique avec le réservoir lorsque la condition de repos est réalisée La quantité adéquate de liquide de freins est ainsi assurée En outre, une compensation de pression entre le système de freinage et le réservoir peut avoir lieu, par exemple lorsque le liquide dans le système de freinage se dilate par échauffement Lors de l'actionnement du piston, celui-ci ferme le trou de compensation au début de sa course, de sorte que la montée en pression nécessaire pour le freinage peut avoir lieu dans le système de freins. L'embouchure du trou de compensation dans l'intérieur du cylindre constitue une discontinuité de la surface lisse de l'alésage du cylindre, contre laquelle l'organe d'étanchéité du piston doit se déplacer lors de chaque manoeuvre du maître-cylindre Cela conduit à une sollicitation de l'organe d'étanchéité du piston. Afin d'éviter une discontinuité de la surface du cylindre balayée par l'organe d'étanchéité du piston, on a déjà cherché à remplacer le trou de compensation agencé dans la paroi du cylindre par une ouverture de compensation sur le piston, cette ouverture étant fermée par un corps de soupape lors de l'actionnement du piston. Dans une telle construction connue (brevet français n O 1 571 663), le piston principal comporte un trou de compensation central Le corps de soupape fermant ce trou de compensation est aménagé à l'extrémité avant d'une tige d'actionnement du piston, laquelle peut être légèrement déplacée axialement par rapport au piston Cette petite course de déplacement inévitable constitue un jeu indésirable lors de l'actionnement des freins Le ressort de rappel nécessaire pour rappeler le piston attaque non pas ce dernier mais la tige d'actionnement de celui-ci Il en résulte qu'il n'est pas garanti que le trou de compen- sation sera dégagé en temps voulu lors du soulagement du piston et qu'il y a un risque qu'au moins une brève dépression s'établisse dans le système de freins, ce qui peut conduire à l'entrée d'air dans le maître- cylindre - Dans une autre construction connue (brevet allemand n 819354), le piston est muni d'une tête portant l'organe d'étanchéité du piston et déplaçable axialement par rapport au piston, cette tête libérant, lorsqu'elle est déplacée, les canaux radiaux aménagés dans un alésage central du piston, débouchant frontalement, ces canaux radiaux constituant l'ouverture de compensation Tout comme avec la construction mentionnée plus haut, la structure du piston et de ses composants est relativement compliquée C'est la face arrière de l'organe d'étanchéité du piston qui sert à l'obturation de l'orifice de compensation, de sorte que cet organe se trouve particulièrement sollicité. Avec ce maître-cylindre connu, il y a notamment le risque que, dans le cas o l'installation de freinage est gavée par l'actionnement rapide et répété du piston, le fluide refluant lorsque le piston atteint sa position extrême se trouve encore sous une pression si élevée que le frottement de l'organe d'étanchéité du piston ne soit pas suffisant pour ouvrir la soupape de compensation dans le piston Cela empêche alors un desserrage complet des freins. Dans un maître-cylindre du genre mentionné au début (brevet allemand n'1 243 539),le corps de soupape est constitué par un joint torique qui est agencé entre un plateau d'appui, côté piston, du ressort de rappel du piston et un anneau qui, dans la direction opposée, prend appui, par l'intermédiaire d'un ressort de compression, contre le piston En l'absence de charge, l'ouverture de compensation se trouve alors entre le joint torique et une surface extérieure conique située sur l'extrémité avant du piston Dans ce cas aussi, la structure du piston avec le dispositif à soupape pour fermer l'ouverture de compen- sation est relativement compliquée Le joint torique doit assumer une double fonction d'étanchéité du piston et du corps de soupape Le piston et les parties qui l'entourent ne peuvent pas être préassemblés, mais doivent être introduits successivement dans le maître-cylindre, de sorte que le montage est relativement compliqué. Partant de cet état de la technique, l'invention a pour objet de réaliser un maître-cylindre du type mentionné au début, mais qui, tout en ayant une configuration relativement simple du point de vue de la construction, autorisera un préassemblage de ses composants et garantira, indépendamment des conditions de frottement survenant en fonctionnement, une ouverture fiable de l'orifice de compensation fermé par le corps de soupape. Selon l'invention, ceci est obtenu par le fait que le tirant pour le ressort de rappel porte, à son extrémité tournée vers le piston, le corps de soupape qui, dans la position de repos, se trouve à faible distance devant l'ouverture de compensation aménagée sous la forme d'un trou de compensation dans la paroi frontale du piston, et par le fait que, dans la position de repos du piston, le tirant tire le corps de soupape à sa position d'ouverture et constitue une butée pour ce corps de soupape. Le piston de maître-cylindre est d'une réalisation exceptionnel- lement simple car il ne présente que des surfaces d'assise et des trous faciles à usiner Comme le trou de compensation peut âtre très petit et peut avoir, par exemple, un diamètre de 0,5 à 0,8 mm, il en résulte que la force hydraulique active dans la direction de fermeture de la soupape est si faible que, dans la position de relâchement du maître-cylindre, elle peut être surmontée à coup sûr par le ressort de rappel du piston, de sorte qu'une ouverture fiable du trou de compensation est garantie. Indépendamment du genre de l'actionnement des freins, et de la montée enpression dans l'installation de freinage, on est assuré que le corps de soupape dégagera l'ouverture de compensation, cela contre la force de la pression hydraulique, car le tirant transmettra au corps de soupape la force du ressort de rappel du piston, ou la force de maintien, opposée à la pression hydraulique, venant d'une butée sur le carter ou du piston intermédiaire d'un maître-cylindre. Dans un développement de l'invention, il est prévu qu'un ressort de fermeture de soupape, sollicitant le tirant, est un ressort de compression agencé entre le corps de soupape et un plateau d'appui du ressort de rappel du piston, situé côté piston. Comme le mouvement relatif du corps de soupape n'est que très faible, on peut disposer à cet endroit un très petit ressort de compression n'ayant qu'une faible déflexion Toutefois, au lieu de cela, il est possible que le ressort de fermeture de soupape soit agencé, en tant que ressort de compression, entre l'extrémité du tirant éloignée du corps de soupape et le plateau qui lui est associé et qui sert d'appui au ressort de rappel du piston, ou encore le fond du cylindre. Cette solution est préférée s'il n'y a que très peu de place pour un ressort de compression dans la région comprise entre le corps de soupape et le plateau d'appui du ressort c 8 té piston. Le corps de soupape est opportunément guidé dans un trou central que comporte frontalement le piston, ce guidage laissant subsister des canaux de passage On obtient ainsi de façon particuliè- rement simple un centrage du corps de soupape dans le piston. Dans un autre développement de l'invention, il est prévu que les moyens pour maintenir captif chaque ressort de rappel sont fixés, par leur extrémité éloignée du corps de soupape, respectivement au fond du cylindre et au piston intermédiaire Cela permet alors de donner à la surface efficace de la soupape de compensation une dimension telle que le bord intérieur du joint d'étanchéité puisse en même temps servir d'organe d'étanchéité pour la soupape de compensation Un avantage des soupapes de compensation à grande surface consiste en outre en ce qu'elles peuvent n'avoir qu'une très faible course d'actionnement axiale, de sorte que la course se manifestant lors de l'actionnement du maître-cylindre est infime. 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 I représente en coupe longitudinale un maitre-cylindre en tandem pour freins de véhicule automobile actionnables hydrauli- quement; la figure 2 est une vue partielle agrandie montrant, également en coupe longitudinale, le piston de maître-cylindre selon la figure 1, avec son ressort de rappel et les moyens de fermeture du trou de compensation; la figure 3 représente une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation d'un maître-cylindre en tandem; et la figure 4 représente, également en coupe longitudinale, une variante de réalisation d'un maître-cylindre en tandem. Le maître-cylindre en tandem représenté sur la figure 1 comporte un corps ou carter I dans l'alésage duquel sont guidés, avec étanchéité et possibilité de coulissement, un piston de maître- cylindre 3 et un piston intermédiaire 4 Des canaux de transfert 5 venant d'un réservoir qui n'est qu'esquissé sur la figure I débouchent l'un dans la chambre située derrière le piston 3, l'autre dans la chambre située derrière le piston intermédiaire 4 Bien que ce ne soit pas représenté sur la figure 1, la chambre située derrière le piston 3 est elle aussi montée étanche vers la droite Comme le piston intermé- diaire 4, ainsi d'ailleurs que les parties qui lui sont afférentes, est de conception identique à celle du piston 3, seul ce dernier sera décrit ci-après. Le piston de maître-cylindre 3 porte, comme moyen d'étanchéité, un joint à lèvre souple primaire 6, lequel entoure une portion cylin- drique 7 du piston 3 qui fait saillie frontalement Sur cette portion 7, prend appui un plateau 8 d'appui d'un ressort 9 de rappel du piston, ce ressort étant un ressort de compression qui, à son autre extrémité, est éga- lement appliqué contre un plateau d'appui 10 Le ressort de rappel 9 est maintenu prisonnier par une liaison établie par un tirant ou élément de traction central Il en forme de tige qui traverse axialement, avec possibilité de déplacement, les plateaux 8 et 10 d'appui du ressort contre chacun desquels il s'applique par une tête 12, 13. La première tête 13 du tirant Il est liée à un corps de soupape 14, lequel s'engage dans un alésage central et frontal 15 du piston 3, alésage dans lequel il coulisse tout en laissant subsister des canaux de passage latéraux 16 Le corps de soupape 14 est situé axia- lement en avant et à faible distance d'un trou central de compensation 18 aménagé dans le piston 3, ce trou 18 communiquant, par un trou latéral 19, avec la chambre située derrière ce piston 3, et par conséquent avec le trou de transfert 5 Le diamètre extérieur de l'organe d'étanchéité 17 qui se termine à fleur de la face frontale du corps de soupape 14 est supérieur au diamètre du trou de compensation 18. Un ressort de compression 20, servant de ressort de fermeture de soupape, est agencé entre le corps de soupape 14 et le plateau 8 d'appui de ressort, côté piston. Sur le dessin, le piston de maitre-cylindre 3 est représenté à sa position de repos Si une force d'actionnement agissant depuis la droite déplace le piston dans l'alésage 2, vers la gauche, le plateau 10 d'appui du ressort de rappel 9 du piston s'appuie alors contre le côté arrière du piston intermédiaire 4 De façon correspondante, un autre ressort de rappel du piston intermédiaire 4 prend appui contre l'extrémité de l'alésage du carter I du cylindre. Il se produit alors d'abord une certaine compression du ressort de rappel 9 Le tirant Il est alors dégagé axialement, avec la même ampleur, de sorte que le ressort de fermeture 20 déplace le corps de soupape 14 par rapport au piston 3, jusqu'à ce que ce corps 14 obture le trou de compensation 18 A partir de ce point commence, de façon connue, la montée en pression dans la chambre de pression située entre le piston 3 et le piston intermédiaire 4 Cette pression se transmet à l'un des deux circuits de freins, tandis que la pression établie en avant du piston intermédiaire 4 se transmet au deuxième circuit de freins. Lorsque le piston 3 revient à sa position initiale, le corps de soupape 14 est décollé du trou de compensation 18 dès que le ressort de rappel 9 est soulagé, c'est-à-dire dès que le tirant servant à la liaisoi d'emprisonnement du ressort 9 transmet, entre les deuxplateaux 8 et 10, une force de traction qui est supérieure à la force du ressort 20 de fermeture de la soupape. La forme de réalisation représentée sur la figure 3, en prenant comme exemple le piston intermédiaire 4 à gauche de cette figure, ressemble à la forme de réalisation selon la figure 2, avec toutefois cette différence que le ressort de fermeture de soupape est agencé entre la tête 12 du tirant Il éloignée du piston intermédiaire 4 et le fond 2 a du cylindre. Tout comme dans les exemples selon les figures 1 et 2, la paroi frontale que comporte, en regard du corps de soupape 14, le piston intermédiaire 4, ou encore le piston 3 sur les figures 1 et 2, présente un cône obtus 21 dans la pointe duquel débouche le trou de compen- sation 18. Dans le cas du piston de maître-cylindre 3 selon les figures 3 et 4, et dans le cas du piston intermédiaire 4 selon la figure 4, le corps de soupape 14 est constitué d'une portion cylindrique 14 a qui est guidée à coulissement étanche dans l'alésage central 15 du piston, et par un plateau élargi 14 b contre lequel le plateau 8 prend appui Une goupille transversale 22 arrête la portion cylindrique 14 a dans le piston 3 du maître-cylindre. Dans l'exemple selon la figure 3, il y a, entre la portion cylindrique 14 a et un alésage borgne 23 dans le piston 3, un ressort de compression 24 qui, dans la condition de repos, presse le corps de soupape 14 à sa position d'ouverture Dans la réalisation selon la 2504877. figure 4, le même but est atteint avec un ressort de compression 25, lequel prend appui, d'un côté, au voisinage d'un organe d'étanchéité 26 assurant l'étanchéité de la tige 3 a du piston 3 dans le carter 1, et, de l'autre côté, contre l'extrémité c 8 té pédale de la tige 3 a du piston 3, et déplace ainsi le piston 3 à sa position initiale, vers la droite sur la figure 4 Comme la tête 12 du tirant Il est maintenue dans un alé- sage 27 à l'extrémité côté pédale du piston intermédiaire 4, et comme cette tête constitue en même temps le contre-appui du ressort de rappel 9 du piston 3, et en outre comme le débattement du piston inter- m 9 diaire 4 est limité vers la droite par une vis de butée 28 vissée dans le carter 1, il en résulte que le ressort 25 continue encore à pousser le piston 3 vers la droite lorsque le ressort de rappel 9 a déjà atteint sa position extrême déterminée par le tirant 11, du fait de la liaison maintenant celui-ci captif Il en résulte que l'extrémité, fermée c 8 té cylindre, du canal latéral de passage 16 réalisé sous la forme d'une rainure longitudinale pratiquée sur la portion cylindrique 14 a de l'obturateur 14, est dégagée de façon à déborder frontalement au-delà de l'alésage central 15 du piston 3 et que la soupape est ouverte. Dans la réalisation du piston de maître-cylindre selon la figure 3, la rainure longitudinale constituant le canal de passage 16 est ininterrompue côté cylindre Dans la position de fermeture, le plateau 14 b s'applique avec étanchéité, par sa face frontale, contre le joint souple primaire 6 du piston 3 La force de fermeture agissant sur cette surface de fermeture relativement grande de la soupape est surmontée par le ressort 24. La soupape aménagée frontalement sur le piston intermédiaire 4 peut être exécutée selon l'exemple du piston 3 d'après la figure 3 ou la figure 4. Les réalisations de mattre-cylindre en tandem représentées ont en commun le fait que le ressort de rappel 9 du piston 3, maintenu captif entre ce dernier et le piston intermédiaire, est précontraint plus fortement que ne l'est le ressort de rappel du piston intermé- diaire 4, agencé entre ce dernier et le fond 2 a du cylindre, le supplément de précontrainte correspondant à la force servant à déplacer le piston intermédiaire 4. Dans la réalisation selon la figure 4, la partie constituant le plateau d'appui 10, cette partie comportant en même temps le trou 27 pour la tête 12 du tirant 11, est ancrée par un téton 10 a dans un trou du fond 2 a du cylindre Ainsi, la force exercée par le ressort 25 peut être transmise, par le piston 3, le tirant 11, le piston intermédiaire 4, l'autre tirant Il et le plateau d'appui 10 Sous l'effet de la force de traction qui apparaît alors entre le piston intermédiaire 4 et le corps de soupape 14 qui lui est associé, la soupape agencée dans le piston intermédiaire 4 est aussi ouverte Ce n'est que lorsque le piston inter- médiaire 4 prend appui contre la vis 28 que la force du ressort 25 n'agit plus que sur la soupape dans le piston 3. Au contraire, dans la réalisation selon la figure 3, la force nécessaire à l'ouverture des soupapes n'est pas transmise par le carter 1 Le ressort 24 n'ouvre que la soupape dans le piston 3 Pour la soupape dans le piston intermédiaire 4, il n'y a besoin d'aucun ressort d'ouverture particulier car la surface de fermeture de cette soupape, déterminée par la section du trou de compensation 18, est si petite que la force du ressort de rappel 9 suffit pour l'ouverture de cette soupape Cette combinaison des deux types de soupape représentée sur la figure 3 permet aux deux pistons 3 et 4 d'être préassemblés en tant que module et de renoncer à une fixation particulière contre le fond 2 a du cylindre, tandis qu'une telle fixation est nécessaire dans la réalisation selon la figure 4. Dans les réalisations de soupape selon la moitié droite de la figure 3 et selon la figure 4, les moyens 10, Il d'établissement d'une liaison d'emprisonnement sont fixés respectivement au fond 2 a du cylindre et au piston intermédiaire 4 Dans ces exemples de réalisation, la section droite de la soupape de compensation est d'une valeur telle que la force des ressorts de compression 25, 24, qui doit être aussi faible que possible afin de ne pas compromettre l'efficacité du maitre- cylindre, soit insuffisante pour surmonter la force due à la pression hydraulique en condition de fonctionnement, tout en permettant d'ouvrir fiablement la soupape de compensation La fixation des moyens 10, Il au fond 2 a du cylindre et au piston intermédiaire 4 a pour effet que le corps de soupape 14 est maintenu contre la force de la pression hydrau- lique, tandis que la pression hydraulique agissant sur la surface frontale annulaire du piston 3, qui porte la tête 13 du corps de soupape 14, continue à déplacer ce piston dans la direction corres- pondant au desserrage des freins, jusqu'à ce que la soupape de compen- sation soit ouverte Les ressorts de compression 24, 25 ont pour tâche de maintenir les pistons à leur position d'ouverture ou de les amener à cette position d'ouverture si la pression hydraulique dans les chambres du cylindre a déjà disparu avant l'ouverture de la soupape de compensation. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. 2504877 i REVENDICATIONS 1 Maître-cylindre pour freins hydrauliques de véhicule auto- mobile, comportant au moins un piston de maître-cylindre, un ressort de rappel maintenu captif au moyen d'un tirant central, et un corps de soupape qui est mobile par rapport au piston et qui, lorsque le ressort de rappel est soulage, libère une ouverture de compensation se trouvant sur ledit piston, ce maître-cylindre étant caractérisé en ce que le tirant ( 11) pour le ressort de rappel ( 9) porte, à son extrémité tournée vers le piston de maître-cylindre ( 3), le corps de soupape ( 14), qui, dans la position de repos, se trouve à faible distance devant l'ouverture de compensation aménagee sous la forme d'un trou de compen- sation ( 18) dans la paroi frontale du piston, et en ce que, dans la position de repos du piston ( 3), le tirant ( 11) tire le corps de soupape ( 14) à sa position d'ouverture et constitue une butée pour ce corps de soupape ( 14). 2 Maître-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tirant ( 11) est sollicité par la force d'un ressort ( 20) de fermeture de la soupape, cette force étant dirigée contre le trou de compensation ( 5). 3 Mattre-cylindre selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort ( 20) de fermeture de la soupape est un ressort de compression agencé entre le corps de soupape ( 14) et un plateau d'appui ( 8) du ressort de rappel ( 9), ce plateau d'appui étant situé c 8 té piston. 4 Maître-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort ( 20) de fermeture de la soupape est un ressort de compression agencé entre l'extrémité du tirant ( 11) éloignée du corps de soupape ( 14) et le fond ( 2 a) du cylindre, ou encore le piston inter- médiaire ( 4). Maître-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de soupape ( 14) est guidé dans l'alésage central ( 15) que comporte frontalement le piston ( 3), avec un jeu pour des canaux de passage ( 16). 6 Maître-cylindre selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps de soupape ( 14), guidé dans l'alésage central ( 15) que possède frontalement le piston ( 3), comporte au moins un canal latéral de passage ( 16) réalisé sous la forme d'une rainure longitudinale. 2504877 A il 7 Maître-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi frontale du piston ( 3) présente un c 8 ne obtus ( 21) dans le sommet duquel débouche le trou de compensation ( 18). 8 Maître-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un organe d'étanchéité ( 17) est logé dans la surface frontale que le corps de soupape ( 14) comporte en regard du trou de compensation ( 18), cet organe d'étanchéité ayant un diamètre extérieur supérieur au diamètre du trou de compensation ( 18) et se terminant en affleurement de la surface frontale du corps de soupape ( 14). 9 Mattre-cylindre en tandem comportant, pour le piston de maître-cylindre, un ressort de rappel captif agencé entre le piston et un piston intermédiaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de rappel ( 9) est précontraint plus fortement qu'un ressort de rappel ( 9) pour le piston intermédiaire ( 4), ce dernier ressort de rappel étant agencé entre le piston intermédiaire ( 4) et le fond ( 2 a) du cylindre, et l'excès de précontrainte du premier ressort de rappel par rapport au deuxième correspondant à la force nécessaire pour le déplacement du piston intermédiaire ( 4). Ma Utre-cylindre selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens ( 10, 11) pour maintenir chaque ressort de rappel captif sont fixés par leur extrémité éloignée du corps de soupape ( 14) respectivement au fond ( 2 a) du cylindre et au piston intermédiaire ( 4). Il Maître-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de soupape ( 14) est muni d'une surface de plateau ( 14 b) qui, dans la position de fermeture, s'applique avec étanchéité contre le joint d'étanchéité primaire ( 6) du piston de maître-cylindre ( 3). 12 Maître-cylindre selon la revendication 1, en exécution en tandem, caractérisé en ce que le corps de soupape ( 14) du piston ( 3) présente une surface de plateau ( 14 b) qui, dans la position de fermeture, s'applique avec étanchéité contre le joint d'étanchéité primaire ( 6) du piston ( 3), en ce qu'il est prévu un ressort ( 24) d'ouverture de soupape, agissant entre le piston ( 3) et son corps de soupape ( 14) et en ce que le piston intermédiaire ( 4) présente un mince trou central de compensation ( 18) devant lequel se trouve le corps de soupape ( 14).