Brevet FR2548321A1 — publié le 19850104

(V MALa présente invention concerne un agencement cylindrepiston pour frein dans lequel un joint d'étanchéité hydraulique est prévu entre piston bt cylindre, et le piston est au moins partiellement en céramique. Les pistons en céramique connus pour actionnement de freins sont utilisés dans des cylindres d'actionnement de freins de roues. Un agencement du type mentionné au début est par exemple décrit dans la demande de brevet allemand DE-OS 16 55 344 Dans cet agencement connu, le piston de cylindre de frein de roue est entièrement en céramique, par exemple en silicate de magnésium ou en oxyde d'aluminium. Un joint primaire et une pièce de remplissage faite en matière plastique sont montés en avant du piston Un piston avec élément de pression en céramique est également connu par la demande de brevet allemand DE-OS 31 48 873. De tels pistons en céramique présentent en principe de nombreux avantages, parmi lesquels on ne mentionnera que les suivants: variations de forme infimes et coût de fabrication réduit; stabilité dimensionnelle, même aux températures élevées, donc absence de variation du jeu entre piston et alésage de cylindre; faible conductibilité ther20 mique, ce qui assure la protection du système hydraulique contre les échauffements; résistance à la compression, résistance à la corrosion, d'o impossibilité de gommage du piston par effet de corrosion; amortissement des bruits; et faible poids. Les agencements connus peuvent néanmoins donner lieu à des 25 problèmes d'étanchéité, notamment lorsque des écarts dimensionnels d'une certaine importance apparaissent du fait de la fabrication des pièces en céramique. L'invention a donc pour but de réaliser un agencement cylindre-piston du genre mentionné au début, dans lequel il n'y aura pas de 30 problèmes d'étanchéité, et avec lequel les tolérances de fabrication importantes pourront être rattrapées. Selon l'invention, ce résultat est atteint par le fait que le joint d'étanchéité est agencé sur l'extrémité du piston tournée vers la chambre de pression. L'invention parvient ainsi à un agencement cylindre-piston pour freins simple et économique à fabriquer, dans lequel les écarts dimensionnels assez importants susceptibles de survenir lors de la fabrication seront rattrapés En outre, avec cet agencement, il n'y a pas besoin de prévoir une coiffe protectrice entre carter et piston, puisqu'il ne peut pas y avoir de corrosion. Dans un mode de réalisation avantageux, l'invention prévoit que le piston présente à son extrémité un évidement annulaire dans lequel le joint d'étanchéité est inséré Cet évidement est avantageusement ouvert radialement et/ou axialement. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, le joint d'étanchéité est vulcanisé sur le piston. Le joint d'étanchéité est avantageusement un joint à lèvre d'étanchéité et présente un corps de base sensiblement en forme de L, sur lequel est formée une lèvre d'étanchéité dirigée obliquement, 15 axialement et radialement, vers l'extérieur. Afin d'obtenir un "effet de recul", des reliefs radiaux, engendrant un tel effet de recul, peuvent être répartis sur le pourtour du corps de base du joint d'étanchéité, sur lequel ils sont formes. Ils créent une certaine contrainte entre anneau d'étanchéité et paroi 20 du cylindre et sont conçus de manière que le piston recule élastiquement (effet de recul) après avoir été déplacé axialement par la pression hydraulique. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le piston présente un saillant central sur lequel le joint d'étanchéité est fixé 25 par une liaison mécanique positive. Une fourrure en céramique agencée dans le cylindre peut coopérer avec le piston entièrement fait en céramique. Dans une autre solution proposée par l'invention, l'anneau d'étanchéité comporte un anneau d'appui rattrapant les tolérances. Cette solution aboutit à un agencement cylindre-piston très économique à fabriquer, satisfaisant néanmoins à tous les impératifs posés On est notamment assuré d'obtenir un excellent rattrapage des tolérances et un guidage de qualité, cela tout en n'ayant qu'un faible frottement statique L'anneau d'appui peut être monté avec une faible tolérance Le fluageintersticiel de la matière de l'organe d'étanchéité est ainsi exclu de manière sûre Dans un mode de réalisation avantageux de cette solution, l'anneau d'appui est sensiblement agencé à l'intérieur du corps de l'organe d'étanchéité. Il est opportun que l'anneau d'appui soit agencé sur un appendice du piston ou dans un évidement (par exemple une rainure) du piston, et s'applique, par l'une de ses faces radiales, contre une paroi radiale de cet évidement. Afin de constituer une "unité", l'anneau d'appui peut être 10 engagé et vulcanisé dans l'anneau d'étanchéité. Dans une autre forme de réalisation avantageuse, il est prévu que des barrettes de centrage élastiques sont fixées, ces barrettes étant avantageusement liées à l'anneau d'étanchéité La réalisation pratique peut alors être avantageusement telle que l'anneau d'appui présente des évidements traversants par lesquels les barrettes de centrage sont assemblées à l'organe d'étanchéité constitué par cet anneau d'étanchéité Il est alors opportun que les évidements soient aménages dans le bord extérieur de l'anneau d'appui. Dans une autre solution proposée par l'invention, il n'y a pas 20 d'anneau d'appui Des barrettes intermédiaires, autrement dit des barrettes de centrage, qui sont élastiques, sont fixées le long d'au moins une partie de la longueur de la périphérie du piston Ces barrettes peuvent en particulier être liées à l'organe d'étanchéité. Les différents objets et caractéristiques de l'invention 25 seront 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 coupe longitudinale d'un piston en céramique sur le fond duquel est aménagé un évidement circonférentiel; la figure 2, une vue partielle d'une coupe longitudinale du piston en céramique selon la figure 1, avec un anneau d'étanchéité fixé dans l'évidement; la figure 3, une représentation agrandie de l'agencement représenté à la figure 2, placé dans un cylindre et se trouvant en 35 position initiale (position de non-actionnement); la figure 4, l'agencement selon la figure 3, déplacé de A s vers la gauche, sous l'effet d'une pression; la figure 5, l'agencement des figures 3 et 4 après disparition de la pression, ayant accompli un mouvement en arrière, de A S, par effet de recul; la figure 6, une autre forme de réalisation d'un agencement cylindre-piston en céramique, dans lequel le piston en céramique est muni d'un anneau d'étanchéité et est engagé dans une fourrure en céramique; la figure 7, un troisième agencement cylindrepiston en 10 céramique; la figure 8, une quatrième forme de réalisation d'un agencement cylindre-piston en céramique, la partie supérieure de la figure étant coupée longitudinalement pour montrer le joint d'étanchéité; la figure 9, le piston de la figure 8 vu en coupe transver15 sale faite selon la ligne I-I; la figure 10, un anneau d'appui; et la figure 11, une cinquième forme de réalisation d'un piston en céramique. On va d'abord considérer les figures 1 et 2 qui représentent 20 un piston creux 2 en céramique, vu en coupe longitudinale, la figure 2 ne montrant qu'une partie de l'extrémité arrière du piston, laquelle est tournée vers la chambre de pression lorsque le piston est en place. A son extrémité arrière, tournée vers la chambre de pression lorsqu'il est monté, le piston 2 présente un évidement périphérique 4 dont la profon25 deur radiale est désignée par la lettre t et la longueur axiale par la lettre b Cet évidement est ici représenté ouvert en direction radiale et en direction axiale Toutefois, il peut aussi avoir la forme d'une rainure (non représentée) ouverte seulement radialement ou seulement axialement. Sur la figure 2, le piston creux en céramique 2 est représenté avec un 30 anneau d'étanchéité 6 qui y est placé Cet anneau d'étanchéité 6 est réalisé sous la forme d'un joint d'étanchéité à lèvre, de forme circulaire, lié au piston en céramique par vulcanisation sur celui-ci L'anneau d'étanchéité 6 représenté en coupe sur la figure 2 présente un corps de base 8 en forme de L, dont les surfaces externes sont assemblées 35 par vulcanisation, aux surfaces correspondantes de l'évidement-4 Partant du corps de base 8 en forme de L, une lèvre d'étanchéité 10, formée sur celui-ci, est dirigée obliquement vers l'extérieur, à la fois radialement et axialement Vue en coupe, cette lèvre d'étanchéité possède sensiblement une forme rectangulaire A l'extrémité de la branche du corps de base 8 en forme de L dirigée radialement vers l'extérieur, ona prévu, répartis sur le pourtour de l'anneau d'étanchéité, des reliefs ou saillants qui provoquent un effet de recul décrit plus loin en considérant les figures 3 à 5 Les diamètres extérieurs de la lèvre d'étanchéité 10 et des reliefs 12 provoquant l'effet de recul sont choi10 sis de façon que les tolérances diamétrales du piston et de l'alésage DB soient rattrapées. Sur les figures 3 à 5, le piston en céramique 2 est représenté monté dans un cylindre 14 qui, dans cette représentation en coupe n'est représenté que par sa paroi 16 en haut de la figure Dépendant entre 15 autres des tolérances, l'intervalle 18 entre le corps du piston en céramique 2 et le cylindre 14 est, dans la condition "sans pression", obturé par la lèvre d'étanchéité 10 et barré par les reliefs 12 La lèvre d'étanchéité 10 s'applique alors, dans la région de son bord antérieur, contre la paroi 16 du cylindre, tandis que les reliefs 12 20 s'appliquent contre cette paroi 16 du cylindre sensiblement par la totalité de leur surface s'étendant axialement Lorsqu'une pression s'établit dans la chambre de pression 20, le piston est déplacé de A s vers la gauche, la lèvre d'étanchéité 10 se déformant aisni que les reliefs 12 Les reliefs 12 sont alors déviés vers la droite, dans le sens 25 inverse du mouvement du piston, tandis que la lèvre d'étanchéité 10 est pressée, sous l'effet delapression, vers la paroi 16 du cylindre 14, ce qui a pour effet d'accroître son domaine de contact contre cette paroi 16 Pour autoriser le mouvement de la lèvre d'étanchéité 10 et des reliefs 12, on a prévu, conformément à l'invention, des évidements 22 et 24 présentant, vus en coupe, une section droite sensiblement en forme de U La figure 5 montre le piston en condition "pression disparue", dans laquelle l'effet de recul des reliefs 12 l'a déplacé dans le sens d'un recul (vers la droite sur le dessin) d'une fraction As du trajet r A S' Sur la figure 6, on a représenté une autre forme de réalisation 2548321 ' de l'agencement cylindre-piston selon l'invention Ici, une fourrure 28 en céramique est fixée dans le cylindre 26 Dans cette fourrure 28 est agencé, avec possibilité d'être déplacé en va-et-vient, un piston en céramique 30 qui porte, là encore, un anneau d'étanchéité 34 à son extrémité tournée vers la chambre de pression 32 Pour la fixation de cet anneau d'étanchéité 34, le piston 30 présente un saillant central 36 dans lequel est aménagée une gorge annulaire 38 qui l'entoure L'anneau d'étanchéité 34 est assis dans cette gorge annulaire 38, par son extrémité proche de l'axe Dans cette réalisation représen10 tée, l'anneau d'étanchéité 34 ne comporte aucun relief de rappel Toutefois, de tels reliefs peuvent aussi, sans problème, être prévus dans cette forme de réalisation. La figure 7 représente un autre mode de réalisation dans lequel on a encore prévu une fourrure en céramique 42 dans laquelle est 15 agencé un piston 44 Ce piston 44 présente une cavité centrale 46 dans laquelle pénètre un doigt central 50 fixé dans le fond 48 du cylindre. Un intervalle 54 subsiste entre ce doigt 50 et la paroi 52 délimitant la cavité 46 Dans cet intervalle 54 est agencée une pièce fendue 56, en t 8 le, qui est façonnée à une forme sensiblement cylindrique et 20 présente en outre, à une extrémité, un collet 58 prenant assise dans un joint d'étanchéité à lèvre 60, qu'il lie ainsi à la pièce en tôle 56. En outre, la pièce en t 8 le 56 comporte un relief circonférentiel 62, ayant une section droite en forme de V, par lequel elle vient au contact du doigt 50 Le joint à lèvre d'étanchéité 60 comporte une ouverture centrale traversante 64, traversée par le doigt 50 Dans cette ouverture 64, on a prévu au moins un relief 66 par lequel le joint d'étanchéité 60 s'applique contre le doigt 50, et qui provoque l'effet de recul. On va maintenant considérer les solutions représentées sur les figures 8 à 10 Le piston 2 présente, à son extrémité arrière, celle qui est en regard de la chambre de pression lorsque le montage est réalisé, un évidement ou décrochement circonférentiel 4 qui, ici, est ouvert radialement et axialement vers l'arrière Dans cet évidement 4 est agencé un anneau d'étanchéité 6 Circulaire, du type à lèvre, cet anneau d'é35 tanchéité 6 est lié au piston en céramique par vulcanisation sur celui- 254832 ' ci L'anneau d'étanchéité visible en coupe sur la figure 8 présente un corps de base 8 en forme de L, dont la surface interne est liée par vulcanisation, en 19, à la surface correspondante de l'éviderent 4 Partant du corps de base 8 en forme de LX une lèvre d'étanchéité 10 ayant, vue en coupe, une forme sensiblement rectangulaire, est dirigée vers l'extérieur, obliquement, à la fois radialement et axialement. Sur l'extrémité de la branche du L du corps de base 8 dirigée radialement vers l'extérieur, on a prévu des saillants ou reliefs 12 qui sont répartis sur lepourtourde l'anneau d'étanchéité et qui engendrent un 10 effet de recul. Les diamètres extérieurs de la lèvre d'étanchéité 10 et des reliefs 12 provoquant l'effet de recul sont choisis de façon que les tolérances diamétrales du piston et de l'alésage recevant ce piston soient rattrapées. Sur la figure 8, le piston en céramique 2 est représenté monté dans un cylindre 14 qui, dans cette vue en coupe, n'est représenté que par sa paroi 16 en haut et en bas de la figure. Dans l'anneau d'étanchéité 6 est agencé un anneau d'appui 17 rattrapant les tolérances Cet anneau d'appui 17 est agencé, pour l'essentiel, à l'intérieur du corps d'étanchéité et s'applique 2 par sa face radiale tournée vers l'extrémité ouverte du piston 2 contre la paroi radiale de l'evidement 4. Réparties sur la surface périphérique 21 du piston,'trois barrettes de centrage 23 sont prévues, qui sont en une matière élasti25 que et s'étendent, sensiblement parallèlement à l'axe, sur au moins une partie de la longueur de la surface périphérique du piston Les barrettes de centrage 23 sont avantageusement faites de la meme matière que l'anneau d'étanchéité 6 et lui sont liées Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 8 et 9, cela est rendu possible 30 par le fait que l'anneau d'appui 17 présente, sur son pourtour externe, des évidements 25 en nombre correspondant au nombre des barrettes de centrage 23 qui sont liées à l'anneau d'étanchéité 6 par ces évidements. Pour réaliser l'agencement cylindre-piston, on fait passer l'anneau d'appui 17 sur le nez 4 formé par l'évidement, puis on introduit 35 l'ensemble dans une forme de vulcanisation, dans laquelle l'opération 254832 V de vulcanisation est effectuée Cette opération de vulcanisation a pour effet que l'anneau d'appui 17 dans l'anneau d'étanchéité 6 est lié à ce dernier et que l'ensemble lié constitué par l'anneau d'étanchéité 6, par l'anneau d'appui 17 et par les barrettes de centrage 23, est fixé au piston 2. Le piston représente à la figure 11 correspond, pour l'essentiel, à celui représenté sur les figures 8 et 9 La différence avec l'agencement représenté sur les figures 8 et 9 réside dans le fait qu'aucun anneau d'appui 17 n'est prévu dans le cas du piston représenté 10 à la figure 11. 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. 254832 " REVENDICATIONS 1 Agencement cylindre-piston pour frein, dans lequel un joint d'étanchéité hydraulique est prévu entre le piston et le cylindre et le piston est au moins partiellement en céramique, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité ( 6, 34, 60) est agencé sur l'extrémité du piston ( 2, 30, 44) tournée vers une chambre de pression. 2 Agencement cylindre-piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston ( 2) présente à son extrémité un évidement annulaire ( 4) dans lequel le joint d'étanchéité ( 6) est inséré. 3 Agencement cylindre -piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'évidement ( 4) est ouvert radialement et/ou axialement 4 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité ( 6) est vulcanisé sur le piston ( 2). 5 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité ( 6) est un joint à lèvre d'étanchéité. 6 Agencement cylindre-piston selon la revendication 5, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité ( 6) présente un corps de 20 base ( 8) sensiblement en forme de L, sur lequel est formée,ine lèvre d'étanchéité ( 10) dirigée obliquement, axialement et radialement, vers l'extérieur. 7 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des reliefs radiaux en25 gendrant un effet de recul sont répartis sur le-pourtour du corps de base ( 8) du joint d'étanchéité ( 6) sur lequel ils sont formés. 8 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston ( 30) présen30 te un saillant central ( 36) sur lequel le joint d'étanchéité ( 34) est fixé par une liaison mécanique positive. 9 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre ( 14, 26, ) présente une fourrure en céramique ( 42). 10 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que le piston ( 2, 30, 44) est entièrement en céramique. 11 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre présente un doigt central qui pénètre dans une cavité ( 46), et en ce que le joint d'étanchéité ( 60) s'applique contre ce doigt ( 50) par au moins un relief ( 66) engendrant un effet de recul. 12 Agencement cylindre-piston selon la revendication 11, caractérisé en ce que le relief ( 66) est prévu dans une ouverture cen10 trale ( 64) de l'anneau d'étanchéité ( 60). 13 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité ( 60) est fixé au piston par une pièce fendue sensiblement cylindrique ( 56) qui pénètre dans la cavité ( 46). 14 Agencement cylindre-piston selon la revendication 13, caractérisé en ce que la pièce fendue est en t 6 le et comporte un relief ( 62) formant saillie vers l'intérieur, par lequel elle prend appui contre le doigt ( 50). Agencement cylindre-piston, notamment pour freins, dans 20 lequel le piston est au moins partiellement en céramique et un joint d'étanchéité hydraulique est prévu entre piston et cylindre, notamment selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau d'étanchéité ( 6) présente un anneau d'appui ( 17) rattrapant les tolérances. 16 Agencement cylindre-piston selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'anneau d'appui ( 17) est sensiblement agencé à l'intérieur du corps de base ( 8) de l'anneau d'étanchéité ( 6). 17 Agencement cylindre-piston selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que l'anneau d'appui ( 17) est agencé sur un appendice 30 ( 19) du piston ( 2) ou dans un évidement de celui-ci. 18 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que l'anneau d'appui ( 17) s'applique, par l'une de ses faces radiales, contre une paroi radiale de l'évidement ( 4). 19 Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des reven- il dications 15 à 18, caractérisé en ce que l'anneau d'appui ( 17) est engagé et vulcanisé dans l'anneau d'étanchéité ( 6). Agencement cylindre-piston selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, caractérisé en ce que des barrettes de centrage élastiques ( 23) sont fixées au moins sur une partie de la longueur de la périphérie du piston. 21 Agencement cylindre-piston selon la revendication 20, caractérisé en ce que les barrettes de centrage élastiques ( 23) sont liées à l'anneau d'étanchéité ( 6). 22 Agencement cylindre-piston selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'anneau d'appui ( 17) présente des évidements traversants ( 25) par lesquels les barrettes de centrage ( 23) sont assemblées à l'anneau d'étanchéité ( 6). 23 Agencement cylindre-piston selon la revendication 21, 15 caractérisé en ce que les évidements ( 25) sont aménagés dans le bord extérieur de l'anneau d'appui ( 17). 24 Agencement cylindre-piston pour frein, dans lequel le piston est au moins partiellement en céramique et un joint d'étanchéité hydraulique, disposé sur l'extrémité du piston tournée vers une chambre 20 de pression, est agencé entre piston et cylindre, notamment selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que des barrettes de centrage élastiques ( 23) sont fixées le long d'au moins une partie de la longueur de la périphérie du piston. Agencement cylindre-piston selon la revendication 24, 25 caractérisé en ce que les barrettes de centrage ( 23) sont liées à l'anneau d'étanchéité ( 6).