Brevet FR2535797A1 — publié le 19840511

La présente invention concerne une unité d'actionnement hydraulique, comportant au moins un carter de cylindre, un piston pouvant être déplacé axialement hors de l'extrémité ouverte de ce carter et un organe d'étanchéité annulaire agencé dans une gorge annu- laire aménagée dans le carter du cylindre et établissant l'étanchéité entre piston et carter. Dans une unité d'actionnement hydraulique connue appartenant à ce genre (demande de brevet allemand DE-OS 23 26 047), servant à presser les gar nitures de frein contre un disque, un gradin est formé sur la paroi arrière de la gorge annulaire du côté de l'extrémité fermée du carter du cylindre Ce gradin a pour but d'obtenir que, en l'absence d'action de freinage, les déplacements du piston dus au battement axial du disque lorsque le véhicule exécute un virage soient compensés par des dépla- cement inverses, c'est-à-dire qu'e l'organe d'étanchéité ramène le piston à sa position initiale afin que la course morte dela pédale de frein ne soit pas trop importante lors de la prochaine application de pression hydraulique. Les restrictions sur les matières premières et le coût accru de l'énergie, ont entraîné le développement actuel de véhicules au- tomobiles économes d'énergie Un frein à disque peut contribuer à des économies d'énergie si, en l'absence d'action de freinage, il est exempt de couples de freinage résiduels, c'est-à-dire si un jeu prédé- terminé se rétablit après chaque freinage Dans le frein à disque con- nu, il y a certes, pour assurer le maintien constant du jeu, un chan- frein aménagé sur la paroi avant de la gorge annulaire, la plus proche de l'extrémité ouverte du carter du cylindre Toutefois, en pratique, il s'est avéré qu'un tel chanfrein ne suffit plus, en présen- ce de fortes pressions d'utilisation, pour maintenir le jeu à une va- leur constante, celui-ci devenant si faible que le frein est le siège de couples résiduels indésirables. La présente invention a donc pour but de réaliser, avec des moyens simples, une unité d'actionnement hydraulique dans laquelle un jeu prédéterminé sera préservé indépendamment de la pression et de la course du piston. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'un gradin s'étendant dans la direction de l'extrémité ouverte du carter du cylindre est aménagé sur la paroi avant de la gorge annulaire, la plus pioche de l'extrémité ouverte du carter la gradin prévu par l'in- vention permet d'obtenir que la portion de l'organe d'étanchéité la plus proche de l'axe puisse subir une déformation en fonction de la pression et puisse donc, de ce fait, accompagner un plus grand dépla- cement du piston sans que la surface d'étanchéité de-celui-ci glisse contre l'organe d'étanchéité Avec un gradin ayant une faible extension axiale, on obtient un espace relativement important entre ce gradin et la surface d'étanchéité du piston, espace dans lequel un volume re- lativement grand de l'organe d'étanchéité peut pénétrer par déformation Après relâchement du frein, la contrainte élastique que l'organe d'étanchéité présente entre le carter du cylindre et le piston a pour effet de ramener le piston à sa position initiale La modification de la géométrie de la gorge annulaire, apportée par le gradin, permet d'aug- menter la course élastique de l'organe d'étanchéité en présence de déplacements du piston plus importants, de sorte que l'on obtient un accroissement de l'effet de rappel. Il est avantageux qu'une portion de la paroi avant de la gorge annulairese raccorde au fond du gradin Ainsi, une partie de la paroi avant de la gorge annulaire subsiste encore, de sorte qu'en cas d'application de pression la région de l'organe d'étanchéité la plus éloignée de l'axe dispose d'une première butée axiale dans le sens de l'actionnement du piston, et qu'en cas d'augmentation supplémentaire de la pression une partie de l'organe d'étanchéité est élastiquement pressée dans l'espace délimité par le gradin et la surface périphé- rique du piston Après l'actionnement hydraulique, cette partie défor- mée reprend sa forme initiale. Il est avantageux que le fond du gradin soit parallèle à l'axe du cylindre Ainsi, en cas d'application de pression au disposi- tif d'actionnement hydraulique, la matière d'étanchéité fluant dans le gradin est surtout déplacée parallèlement à la surface périphérique du piston, de sorte que des forces agissant radialement sur la surface d'étanchéité du piston sont à peu près totalement évitées, et que le frottement entre organe d'étanchéité et piston est faible, ce qui ac- croît la longévité de l'organe d'étanchéité Toutefois, il serait également possible que le fond du gradin soit oblique ou doté d'une transition arrondie. Le gradin peut être réalisé de façon particulièrement simple si son creux forme une section rectangulaire ou carrée Si les deux côtés de la section carrée du gradin ont une longueur de 1 mm, et si le rapport de lalongueur de la paroi avant de la gorge annulaire à la longueur de la paroi latérale du gradin est de l'ordre de 3:1, on ob- tient, ainsi que l'ont montré des essais de freins à disque, notamment du type à étrier flottant pour véhicules de tourisme et véhicules uti- litaires, un jeu optimal pour le freinage de tels véhicules, lequeljeu n'est pas altéré par les distributions statistiques de charges prévisi- bles prescrites pour les freins à disque de véhicules de tourisme Là longévité de l'organe d'étanchéité s'en trouve également accrue. Grâce à la surface périphérique tronconique, aménagée dans la gorge annulaire et s'élargissant vers l'extrémité ouverte du carter du cylindre, l'organe d'étanchéité sera toujours immobilisé contre la pa- roi avant de la gorge annulaire Cela est encore obtenu si la largeur de l'organe d'étanchéité, lorsque celui-ci est en place, est plus petite que l'intervalle entre paroi avant et paroi arrière de la gorge annu- laire. Les différents objets et caractéristiques de l'invention se- ront maintenant détaillés dans la description qui' va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue en coupe longitudinale d'un frein à disque à garnitures partielles incorporant la présente invention; la figure 2, une vue partielle agrandie de l'agencement de l'organe d'étanchéité dans l'état de non-freinage du frein selon la figure 1; et la figure 3, une vue partielle agrandie de l'agencement de l'organe d'étanchéité dans l'état de freinage du frein selon la figure 1. Le frein à disque à garnitures partielles représenté sur la figure 1 est constitué par un support de frein 1 fixé à un pivot de roue ou tourillon d'essieu, non représenté, d'un véhicule automobile, support sur lequel est guidé avec possibilité de coulissement axial - un étrier de frein 3 chevauchant par l'extérieur le bord d'un disque de frein 2 Cet étrier possède une forme générale en U et chevau- che le disque de frein de chaque côté duquel il comporte un patin de frein 4,5 Un piston 7 nouvant coulisser axialement dans l'alésage 6 du cylindre de l'étrier 3 sert à l'actionnement des patins 4 et 5 prenant appui dans le support de frein 1 ou dans l'étrier 3 Par une conduite non représentée, le piston 7 est relié à un maître-cylindre générateur de pression de freinage, lui aussi non représenté La conduite se termine dans une admission de fluide, non représentée, qui va à l'extrémité fermée du carter 8 du cylindre. Un organe d'étanchéité 9 aménagé dans une gorge annulaire 10 du carter 8 du cylindre s'applique, par sa surface périphérique cylin- drique radiale intérieure, avec étanchéité, sur la surface périphérique cylindrique 12 du piston 7 Ce piston 7 dépasse hors de l'extrémité ouverte 13 du carter 8 du cylindre et s'applique, par sa face terminale 14, contre la face frontale 15 de la plaque-support 16 du patin de frein 4. Nonreprésenté sur le dessin, le jeu du frein à disque à garnitures partielles est défini, après l'actionnement du frein, par la valeur de l'intervalle entre la face terminale 14 du piston 7 et la surface frontale 17 de l'étrier 3, moins-l'épaisseur du disque de frein 2 et des deux patins 4 et 5 Les deux surfaces frontales 14 et 15, ainsi que les patins 4 et 5, sont parallèles auxsurfaces de frottement 18 et 19 du disque 2 L'axe 20 du cylindre est perpendiculaire aux deux surfaces de frottement 18 et 19. Sur les figures 2 et 3, on a seulement représenté la moitié de l'agencement d'étanchéité 21 située au-dessus de l'axe 20 du cylin- dre La paroi 22, la plus éloignée de l'axe, de la gorge an- nulaire 10 constitue une surface de profil tronconique qui s'élargit vers l'extrémité ouverte 13 du carter 8 du cylindre et est délimitée, vers l'extrémité fermée 23, par la paroi arrière 24 et, vers l'extrémité ou- verte 13, par la paroi avant 25 Un chanfrein 26 est formé à la transi- tion entre la paroi arrière 24 et l'alésage 6 du cylindre Sur la paroi 22, la plus éloignée de l'axe, de la gorge annulaire 10, est formée une gorge 27 en forme de V, laquelle s'ouvre en direction de l'or- gane d'étanchéité 9 et a pour but de simplifier la fabrication de la gorge annulaire 10 Un gradin 28 s'étendant en direction de l'extrémité ouverte 13 du carter 8 du cylindre succède à la paroi avant 25 de la gorgeannulaire 10 Un chanfrein 29 est aménagé à la transition entre le gradin 28 et la paroi avant 25 La largeur axiale de l'organe d'étanché- ité 9 est légèrement inférieure à l'intervalle entre paroi avant 25 et paroi arrière 24 de la gorge annulaire 10. Le fonctionnement de l'agencement d'étanchéité 21, lors de l'actionnement du piston 7, est décrit ci-après: Lors de l'application d'une pression hydraulique au piston 7, l'organe d'étanchéité 9 est pressé contre la paroi avant 25, cela aussi bien du fait du mouvement que le piston 7 accomplit vers l'avant sous l'effet de la pression hydraulique que du fait de la pression hydraulique elle-même En même temps, une partie du volume de l'orga- ne d'étanchéité 9 le plus proche de l'axe est pressée élastiquementdans 1 'espace du gradin 28 Après franchissement du jeu, les patins 4 et 5 sont pressées contre le disque de frein 2, avec une force proportionnelle à la pression hydraulique Si, parce que des couples de freinage plus importants sont nécessaires, la pression hy- draulique du frein croit encore, le piston 7 se déplace alors davantage hors du carter 8 du cylindre, cela du fait de la dilatation du carter sur l'étrier 3, et de la compressibilité des patins 4 et 5, ainsi que de leur usure Afin que le piston 7 ne glisse pas contre l'organe d'étanchéité 9 sous l'effet de ce déplacement supplémentaire, l'espace délimité par le gradin 28 offre à l'organe d'étanchéité 9 un espace d'ac- cumulation et retenue optimal, grâce auquel le volume intérieur de cet organe d'étanchéité 9 accomplira toujours un mouvement d'accompagnement élastique dans la direction du mouvement du piston 7 Le gradin 28 autori- se une meilleure utilisation de la caractéristique élastique existante. Après la fin du freinage, l'organe d'étanchéité 9 qui, du fait de sa déformation, est la source d'une force de déplacement axiale dirigée dans le sens opposé à celui de l'actionnement du piston 73 ramène le piston 7 en arrière, d'une distance égale au retour de ce piston à sa position initiale moins le rattrapage d'usure Ce faisant, cet organe d'étan- chéité 9 reprend pratiquement sa forme initiale. Au cours d'un freinage, le piston 7 ne glisse contre l'orga- ne d'étanchéité 9, c'est-à-dire que le rattrapage d'usure n'a lieu, que s'il a dépassement de la course de piston, déterminée pour chaque frein, qui doit être accomplie avant que commence le rattrapage d'usure. Cette course de piston déterminée se compose, pour l'essentiel, du jeu du frein, de l'allongement admissible du carter et de la compressibilité des garnitures. Cet agencement d'étanchéité 21 permet de réaliser notamment des freins à disque et garnitures partielles légers, puisqu'il permet de compenser des allongements de l'étrier particulièrement importants. Il est bien évident que les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Unité d'actionnement hydraulique, comportant au moins un carter de cylindre un piston pouvant êt-re déplacé axialement hors de l'extrémité ouverte de ce carter et un organe d'étanchéitë annulaire agencé dans une gorge annulaire aménagée dans le carter du cylindre et établissant 1 'étanchéité entre piston et carter, carac- térisée en ce qu'un gradin ( 28)s'étendant dans la direction de l'extré- mité ouverte ( 13) du carter ( 8) du cylindre est aménagé sur la paroi avant ( 25) de la gorge annulaire, la plus proche de l'extrémité avant du carter. 2 Unité d'actionnement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une portion de la paroi avant-( 25) de la gorge annulaire se raccorde au fond du gradin ( 28). 3 Unité d'actionnement, selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la Daroi du gradin ( 28) la plus éloignée de l'axe ( 20) du cylindre est parallèle à cet axe. 4 Unité d'actionnement selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que le profil du gradin ( 28) est de section rectangulaire. 5 Unité d'actionnement selon la revendication 4, caractéri- sée en ce que leprofildu gradin ( 28) est de section carrée. 6 Unité d'actionnement selon la revendication 5, caractéri- sée en ce que les côtés-de la section carrée du gradin ( 28) ont une longueur de 1 mm. 7 Unité d'actionnement hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport de la longueur de la paroi avant ( 25) de la gorge annulaire ( 10) à la longueur de la paroi latérale du gradin ( 28) est de l'ordre de 3:1. 8 Unité d'actionnement selon une ou plusieurs des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la paroi radiale ( 22) de la gorge annulaire ( 10) forme une surface de profil tronconique s'élargis- sant vers l'extrémité ouverte du carter ( 8) du cylindre.