Brevet FR2543501A1 — publié le 19841005

La présente invention concerne un mattre-cylindre compor- tant un carter doté d'un alésage axial, un piston disposé a cou- lissement longitudinal dans cet alésage et un raccord de réservoir relié à un réservoir de compensation, ce raccord étant en communi- cation avec un canal qui s'étend dans le carter, sensiblement parallèlement à l'axe de celui-ci, et qui débouche sur un épaulement d'un gradin de l'alésage axial, cet épaulement étant situé près de l'ex- trémité arrière du carter. Une tendance générale de l'industrie automobile est de rendre l'exploitation des véhicules automobiles plus économique et, pour cette raison, on s'efforce de fabriquer des véhicules par- ticulièrement compacts et légers. Il est demandé aux fabricants de composants de réaliser des sytèmes de freinage plus petits et plus légers sans pour autant compromettre la sécurité et la fiabilité de ces systèmes En ce qui concerne la conception des amplificateurs de force de freinage et des maitres-cylindres associés, cela implique que le maître- cylindre doit être conçu de façon qu'au moins une grande partie de son carter puisse être encastrée dans le carter de l'amplificateur de force de freinage, cela notamment afin que la longueur totale de cet ensemble soit aussi réduite que possible. On connait déjà un maitre-cylindre (demande de brevet allemand N O 3021893) comportant un carter doté d'un alésage axial, un raccord de réservoir, une ouverture dans le carter, diri- gée transversalement, laquelle, par rapport au raccord de réservoir, débouche à distance de celui-ci, dans l'alésage axial; et un canal qui s'étend le long du carter et relie au raccord de réservoir ladite ouverture dirigée transversalement, l'alésage étant étagé afin de former un épaulement à proximité de l'extrémité arrière du carter, l'ouverture dirigée transversalement étant située entre cet épaule- ment et le raccord de réservoir, et le canal s'étendant, au moins approximativement parallèlement à l'axe de l'alésage, de l'épaule- ment au raccord de réservoir, de sorte que ce raccord est en commu- nication avec l'alésage axial aussi bien par l'ouverture dirigée transversalement que par l'extrémité du canal ouverte dans l'épaulement intérieur Ce maltre-cylindre connu présente l'inconvénient que l'ou- verture dirigée transversalement doit être forée, en procédant de- puis l'extérieur, transversalement, au travers de la paroi du carter, de sorte que la partie de l'ouverture pratiquée dans la paroi ex- térieur doit ensuite être fermée par un bouchon, ce qui constitue une opération supplémentaire En outre, la lèvre d'étanchéité du joint d'étanchéité souple du piston passe, lors de chaque course de travail, le long de l'ouverture dirigée transversalement, ce qui - comme l'expérience de montre présente l'inconvénient que cette lèvre d'étanchéité s'endommage facilement contre l'ouverture à bord vif Enfin, dans la forme de réalisation de maître-cylindre connue, iln'est prévu qu'une seule ouverture dirigée transversalement, établissant la communication entre le canal s'étendant le long du carter et la chambre de travail, de sorte qu'un écoulement compensa- toire de fluide de pression, du raccord de réservoir à la chambre de travail, en passant par le canal et l'ouverture dirigée transversa- lement, ne s'effectue que relativement lentement. La présente invention a pour but de réaliser un maître- cylindre du genre considéré, mais qui conviendra pour être encastré dans un amplificateur de force de freinage et qui sera tel que le joint d'étanchéité souple du piston ne viendra sûrement pas au con- tact d'ouvertures à bord vif et que la section offerte à l'écoule- ment par le canal s'étendant longitudinalement dans le carter et allant à la chambre de travail devant le piston sera relativement grande afin que le système de freinage puisse être purgé automati- quement. Selon l'invention, ce résultat est atteint par le fait que l'épaulement constitue une première surface latérale d'une chambre délimitée de l'autre côté par une pièce obturatrice, par exemple par un bouchon avec joint d'étanchéité souple, entourant la tige d'ac- tionnement du piston êt fermant le carter vers l'arrière, ladite chambre étant, lorsque le piston est à sa position initiale, en communication avec la chambre de travail, cela via un passage amé- nagé dans le piston et/ou via des creusures aménagées dans la paroi de l'alésage axial, tandis que la lèvre d'étanchéité du joint d'étan- chéité souple du piston est, au moins en partie, sans contact avec la paroi de l'alésage axial. De préférence, les creusures dans la paroi de l'alésage axial du carter sont réalisées sous forme de rainures longitudinales, lesquelles se terminent dans la région située immédiatement devant la lèvre d'étanchéité du joint d'étanchéité souple, et, dans la po- sition initiale du piston, le fluide de pression s'écoule en fran- chissant la lèvre d'étanchéité, par l'extérieur de celle-ci - Dans une forme de réalisation préférée, des poussoirs mon- tés dans le piston, de façon à être parallèles à l'axe et déplaça- bles longitudinalement, agissent, lorsque le piston est à sa posi- tion initiale, directement sur le côté arrière du joint d'étanchéité souple qu'ils déforment et sont d'autre part en butée contre la pièce obturatrice, par exemple contre un anneau d'appui maintenu par le bouchon Il est avantageux que la paroi de l'alésage axial pré- sente un gradin qui, d'une part, débouche dans la chambre et, d'au- tre part, s'étend longitudinalement, en direction de l'extrémité fermée du carter, sur une longueur telle que, lorsque le piston est à sa position initiale, la suface frontale de ce gradin se termine immédiatement devant la lèvre d'étanchéité du joint d'étanchéité souple du piston. Pour assurer un guidage particulièrement-précis du piston dans l'alésage axial du maître-cylindre, on prévoit avantageusement, monté sur l'extrémité du piston non tournée vers la tige de piston, un anneau constituant la première paroi latérale d'une gorge dans laquelle le joint d'étanchéité souple du piston est maintenu, dont le bord externe, en considérant une direction radiale, présente des dents qui s'étendent vers l'extérieur et s'appl quent contre la paroi interne de l'alésage axial. Afin d'assurer un écoulement rapide du fluide de pression, du réservoir à la-chambre de travail, via le raccord et le canal, la chambre communiquant avec le canal est réalisée sous la forme d'une chambre annulaire dont les surfaces latérales annulaires sont constituées, d'une part, par l'épaulement du gradin de l'alésage axial et, d'autre part, par un anneau d'appui arrêté dans le carter de façon à y être immobilisé, cet anneau d'appui formant la butée d'arrêt de la course de recul du piston. Dans une forme de réalisation avantageuse, le joint d'étan- chéité souple du piston présente, sur sa surface arrière, des saillants ou dents qui s'étendent en direction axiale et qui, lors de la course de recul du piston, viennent en butée contre l'anneau d'appui ou contre le bouchon et déforment le joint d'étanchéité souple avec une ampleur telle que la lèvre d'étanchéité se décolle de la paroi intérieure de l'alésage axial et autorise le passage du fluide de pression de la chambre située derrière le joint d'étaichéité souple à la chambre de travail située devant le piston. On peut obtenir une section d'ouverture particulièrement grande si les creusures ou rainures aménagées dans la paroi de l'a- lésage axial débouchent, par leurs extrémités avant, celles tournées vers la chambre de travail, dans une gorge annulaire qui est prévue dans l'alésage axial, la lèvre d'étanchéité du joint d'étanchéité souple se trouvant dans la région de cette gorge annulaire lorsque le piston est à sa position initiale. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, ense reportant aux figures annexées qui représentent la figure 1, une vue en coupe longitudinale d'un maître- cylindre en tandem, dans lequel une rainure longitudinale constitue la liaison entre la chambre derrière le piston et la chambre de travail; la figure 2, une vue partielle en coupe longitudinale d'une forme de réalisation dans laquelle des poussoirs de butée sur le bouchon arrière déforment le joint d'étanchéité souple du piston du maitre-cylindre, de façon que le fluide puisse s'écouler vers la chambre à la chamore de travail; la figure 3, une vue partielle en coupe longitudinale d'une forme de réalisation dans laquelle l'alésage axial présente, dans la région de la chambre, un gradin possédant un diamètre plus grand que celui de l'alésage pour le piston du mattre-cylindre, ce gradin s'étendant approximativement jusqu'à la lèvre d'étanchéité du joint d'étanchéité souple du piston; la figure 4, une vue en coupe selon la ligne A-B de la figure 3; et la figure 5, une vue partielle en coupe longitudinale d'une forme de réalisation comportant une pluralité de rainures longitudinales qui débouchent, vers l'avant, dans une go rge annulai- re se trouvant à peu près dans la région de la lèvre d'étanchéité du joint d'étanchéité souple du piston du mattre-cylindre lorsque ce piston est à sa position initiale. Le maître-cylindre comporte un carter 1 doté d'un alésage axial 2 qui est subdivisé en deux chambres de travail 3 et 4 et pré- sente, en plus, près de l'extrémité arrière, ouverte, du carter 1, un épaulement intérieur 6 Dans l'alésage axial 2, un piston 7 est disposé à coulissement, portant un joint d'étanchéité souple 29 et est solidarisé à, ou réalisé d'un seul tenant avec, une tige d'actionnement 9 pénètrant par l'extrémité arrière du carter l. Dans la partie avant de l'alésage axial 2 est agencé à coulissement un autre piston 10 qui, à son extrémité avant, porte un joint d'étanchéité souple 11 participant au fonc- tionnement, et qui, à son extrémité arrière, porte un joint d'étanché- ité souple 12 Le piston 10 est précontraint vers l'arrière par un ressort 13 agissant entre lui et l'extrémité fermée de l'alésage axial 2, et possède un saillant 14 limitant son mouvement vers l'a- vant par mise en butée contre la paroi terminale L'extrémité du piston 10 est liée à l'extrémité avant du piston 7 par des organes d'accouplement 15 qui autorisent un certain déplacement axial rela- tif des pistons 7 et 10 l'un par rapport à l'autre Ces pistons 7 et 10 sont précontraints, dans le sens de leur éloignement mutuel, par un ressort 16. Le carter 1 du maître-cylindre présente deux raccords de réservoir, 17 et 18, qui sont affectés aux chambres de travail correspondantes, 3 et 4 Le raccord de réservoir 18 communique, par un trou de compensation 19, avec la chambre de travail 4 formée entre le piston 10 et l'extrémité intérieure de l'alésage axial 2. En outre, le raccord de réservoir 18 est en communication, par une autre ouverture 20, avec la chambre annulaire 5 entre les joints d'étanchéité souples 11 et 12. Un canal 21, à peu près parallèle à l'axe longitudinal du carter 1, s'étend de l'épaulement 6, vers l'intérieur, jusqu'au raccord de réservoir 17 Ce canal 21, et par conséquent le raccord de réservoir 17, est en communication, via une chambre 28 et une rai- nure 22, avec la chambre de travail 3 formée entre les deux pistons 7 et 10 Une plaquette d'appui 23 empêche que l'extrémité du canal 21 soit fermée par le joint d'étanchéité souple 8 qui referme l'extrémité du maître-cylindre et prend appui, par son c 6 té externe, contre un bouchon 26 qui est arrêté dans l'a- lésage axial 2 par un anneau d'arrêt 27 l'empêchant d'être déplacé axialement. Le maître-cylindre opère comme suit: l'appareil est agencé sur le c 6 té avant de l'amplificateur de force de freinage de façon que la portion du maitre-cylindre située derrière le collet 31 du carter 1 soit reçue par le carter de l'amplificateur de force de freinage; lorsque les freins doivent être actionnés, l'amplificateur de force de freinage déplace la tige d'actionnement 9 vers l'avant, et les pistons 7 et 10 sont déplacés jusqu'à ce que la communica- tion entre les chambres de travail 3 4 et les raccords de réservoir 17 et 18 soit interrompue, à l'ouverture 19 et à la rainure 22, respectivement par le joint d'étanchéité souple il et par le joint d'étanchéité souple 29 Lors de la poursuite du mouvement des pistons 7 et 10 vers l'avant, les chambres de travail 3 et 4 sont alors mises sous pression, pour actionner les freins Il est nécessaire que le réservoir de compensation soit en communication avec les chambres derrière les joints d'étanchéité souples 11 et 29, via les raccords de réservoir 18 et 17, afin d'assurer que ces joints d'étan- *chéité seront suffisamment lubrifiés et ne seront pas endommagés lors de leur passage sur l'ouverture du trou 19 et sur la rainure 22 lorsqu'ils effectueront leur mouvement de recul. Si le piston 7 est déplacé vers la gauche, le joint d'étan- chéité souple 29 franchit le bord antérieur 32 de la rainure 22 et ferme la communication entre la chambre de travail 3 et le raccord de réservoir, 17 Alorsi l'actionnement se poursuit, la pression hydraulique appropriée est établie dans le système Si le piston 7 revient a la position de non-freinage, le joint d'étanchéité sou- ple 29 libère, à la position extremé, la rainure 22 et rétablit ainsi la communication de fluide entre la chambre de travail 3 et le raccord de réservoir 17 via la chambre 28 et le canal 21. Dans la forme de réalisation selon la figure 2, la commu- nication de la chambre de travail 3 avec le raccord de réservoir 17, donc aussi avec la chambre 28, est établie à l'aide de plusieurs poussoirs 39 qui déforment le joint d'étanchéité souple par sa face dorsale 41 et le décollent ainsi du trou 38 dans le piston 7 Le fluide de pression peut alors s'écouler du raccord de réservoir 17, en passant par le canal 21, la chambre 28 et les trous 38, et péné- trer dans l'interstice entre le piston 7 et la face dorsale 41 du joint d'étanchéité souple 40 et, de là, pénétrer dans la chambre de travail 3 en franchissant la lèvre d'étanchéité 42 du joint d'étan- chéité souple 40. Dans la forme de réalisation selon lés figures 3 et 4, l'alésage axial 2 est doté d'un gradin 43, de sorte que le joint d'étanchéité souple 29 pris entre l'anneau 44 et le piston 7 sépare, lorsqu'il franchit la surface frontale 46 du gradin 43, la chambre de travail 3 de la chambre 28 et par conséquent aussi du raccord de réservoir 17 Afin que le piston 7 reçoive, dans l'alésage axial 2, un guidage précis menme lorsqu'il est à sa position initiale, l'anneau 44 est conçu et réalisé de façon à s'appliquer, par des dents 47 s'étendant radialement vers l'extérieur, contre l'alésage axial 2, et cela dans une région qui se trouve en avant du gradin 43 ("en avant",en considérant la direction d'actionnement) Dans la position à laquelle le piston est représenté, le fluide peut s'écouler, sans obstacle, du raccord de réservoir 17 à la chambre de travail 3 en passant par le canal 21, la chambre 28, le gradin (étage-à grand dia- mètre) 43, le-long du joint d'étanchéité souple 29, et par les évi- dements 48 entre les ergots 47 Par contre, pendant la course de travail, la lèvre 42 du joint d'étanchéité souple 44 s'applique avec étanchéité contre la paroi de l'alésage axial 2. Dans la forme de réalisation selon la figure 5, l'alésage axial 2 est doté d'une pluralité de rainures 22 réparties sur le pourtour de l'alésage Toutefois, en leur coté non en regard de la chambre 28, ces rainures 22 aboutissent à une gorge annulaire 49 conçue pour que la lèvre d'étanchéité 42 du joint d'étanchéité souple 29 soit totalement déchargée dans la position initiale du joint d'étanchéité souple 7, et que le fluide dispose d'un passage parti- culièrement grand pour s'écouler dans la chambre de travail 3. Un avantage particulier des formes de réalisation d'un maltre-cylindre en tandem représentées sur les figures 1 à 5 réside dans le fait que, grâce aux relativement grandes sections d'écoule- ment offertes par les communications entre la chambre 3 et le réser- voir de compensation, ces communications passant le long du joint d'étanchéité souple du piston 7, le système de freinage peut être très rapidement purgé d'air, ce qui évite les pertes de temps inu- tiles lors du montage de ce système. REVENDICATIONS 1 Maitre-cylindre comportant un carter ( 1) doté d'un alésage axial ( 2), un piston ( 7, 10) disposé à coulissement longitu- dinal dans cet alésage ( 2) et un raccord de réservoir ( 17, 18) relié à un réservoir de compensation, ce raccord étant en communication avec un canal ( 21) qui s'étend dans le carter ( 1), sensiblement parallè- lement à l'axe de celui-ci, et qui débouche sur un épaulement ( 6) d'un gradin de l'alésage axial ( 2), cet épaulement ( 6) étant situé près de l'extrémité arrière du carter ( 1), caractérisé en ce que l'épaulement ( 6) constitue une première surface latérale d'une cham- bre ( 28) délimitée de l'autre c 8 té par une pièce obturatrice, par exemple par un bouchon ( 26) avec joint d'étanchéité souple ( 8), entourant la tige d'actionnement ( 9) du piston ( 7) et fermant le carter ( 1) vers l'arrière, ladite chambre ( 28) étant, lorsque le piston ( 7) est àsa position initiale, en communication avec la cham- bre de travail ( 3), cela via un passage ( 38) aménagé dans le piston ( 7) et/ou via des creusures ( 22, 43) aménagées dans la paroi de l'alésage axial ( 2), tandis que la lèvre d'étanchéité ( 42) du joint d'étanchéité souple ( 29, 40) du piston ( 7) est, au moins en partie, sans contact avec la paroi de l'alésage axial ( 2). 2 Mattre-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les creusures dans la paroi de l'alésage axial ( 2) du car- ter ( 1) sont réalisées sous forme de rainures ( 22), lesquelles se terminent dans la région située immédiatement devant la lèvre d'étan- chéité ( 42) du joint d'étanchéité souple ( 29), et en ce que, dans la position initiale du piston, le fluide de pression s'écoule en franchissant la lèvre d'étanchéité ( 42), par l'extérieur de celle- ci. 3 o Maltre-cylindre selon les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que des poussoirs ( 39) montés dans le piston ( 7), de façon à être parallèles à l'axe et déplaçables longitudinalement, agissent, lorsque le piston est à sa position initiale, directement sur le coté arrière ( 41) du joint d'étanchéité souple ( 40) qu'ils déforment et sont d'autre part en butée contre la pièce obturatrice, par exemple contre un anneau d'appui ( 50) porté par le bouchon ( 26). 4 Maître-cylindre selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi de l'alésage axial ( 2) présente un gradin ( 43) qui, d'une part, débouche dans la chambre ( 28) et, d'au- tre part, s'étend longitudinalement, en direction de l'extrémité fermée du carter ( 1), sur une longueur telle que, lorsque le piston est à sa position initiale, la surface frontale ( 46) du gradin ( 43) se termine immédiatement devant la lèvre d'étanchéité ( 42) du joint d'é- tanchéité souple ( 29) du piston ( 7). Maitre-cylindre selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que, sur l'extrémité du piston ( 7) non tournée vers la tige de piston ( 9), est monté un anneau ( 44) qui constitue la première paroi latérale d'une gorge dans laquelle le joint d'é- tanchéité souple ( 29) du piston ( 7) est maintenu et qui, en son bord externe(en considérant une direction radiale), présente des dents ( 47) qui s'étendent vers l'extérieur et s'appliquent contre la paroi interne de l'alésage axial ( 2). 6 Maître-cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre ( 28) communiquant avec le canal( 21) est réalisée sous la forme d'une chambreannulaire dont les surfaces latérales annulaires sont constituées, d'une part, par l'épaulement ( 6) du gradin de l'alésage axial ( 2) et, d'autre part, par un anneau d'appui ( 50) arrêté dans le carter ( 1) de façon à y Ctre immobilisé, cet anneau d'appui ( 50) formant la butée d'arrêt de la course de recul du piston ( 7). 7 Maître-cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité souple ( 29) du piston ( 7) présente, sur sa surface arrière, des saillants qui s'étendent en direction axiale et qui, lors de la course de recul du piston ( 7), viennent en butée contre l'anneau d'appui ( 50) ou contre le bouchon ( 26) et déforment le joint d'étanchéité souple ( 29) avec une ampleur telle que la lèvre d'étanchéité ( 42) se décolle de la paroi intérieure de l'a- lésage axial ( 2) et autorise le passage du fluide de pression de la chambre ( 28) située derrière le joint d'étanchéité souple ( 29) à la chambre de travail ( 3) située devant le piston ( 7). il 8 Maltre-cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce-que les creusures ou rainures ( 22) aménagées dans la paroi de l'alésage axial ( 2) débouchent, par leurs-extrémités avant, celles tournées vers la chambre de travail ( 2, 3), dans une gorge annulaire ( 49) qui est prévue dans l'alésage axial ( 2), la lèvre d'étanchéité ( 42) du joint d'étanchéité souple ( 29) se trouvant dans la région de cette gorge annulaire ( 49) lorsque le piston ( 7) est à sa position initiale. 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