Brevet FR2590957A1 — publié le 19870605

La présente invention concerne un agencement d'étanchéité destiné à une unité piston-cylindre, en particulier à des mécanismes d'actionnement hydrauliques dans des véhicules automobiles, compre- nant un piston logé dans un carter de cylindre dans un alésage cylin- drique, ce piston étant muni d'une coupelle d'étanchéité annulaire qui est disposée dans une gorge annulaire prévue à sa surface péri- phérique, qui assure l'étanchéité d'une chambre de pression par rap- port à une chambre d'alimentation et qui comprend une lèvre d'étan- chéité intérieure radiale appliquée contre le fond de la gorge annu- laire et une lèvre d'étanchéité extérieure radiale coulissant dans l'alésage cylindrique, une rondelle d'appui disposée sur le c8té du piston opposé à la chambre d'alimentation étant appliquée contre ce piston, un trajet d'alimentation menant de la chambre d'alimenta- tion à la chambre de pression et permettant à du liquide de pression de refluer dans la chambre de pression en cas de différence de pres- sion entre la chambre d'alimentation et la chambre de pression, ainsi qu'un plateau de ressort qui est appliqué contre un étage formé sur le piston. Un agencement d'étanchéité de ce type, destiné à une unité pistoncylindre, est décrit, par exemple, dans la demande de brevet allemand P 35 33 731. Dans cet agencement d'étanchéité, la coupelle d'étanchéité annulaire, qui sépare la chambre de pression de la cham- bre d'alimentation du cylindre et qui permet au liquide de pression de refluer par l'intermédiaire d'une lèvre d'étanchéité extérieure radiale, est mont&e sur le piston avec une précontrainte élastique intérieure radiale. Cependant, un agencement d'étanchéité de ce type présente un inconvénient, à savoir que, pour garantir un fonctionnement parfait compte tenu du processus de retour de l'unité piston-cylindre, il est nécessaire que la lèvre d'étanchéité extérieure radiale de la coupel- le d'étanchéité annulaire puisse se dépiacer axialement, ce qui donne naissance à une importante course à vide dont l'influence est défavo- rable notamment dans le cas d'une compensation de la pression inter- venant après un relâchement du système hydraulique. Un autre inconvénient propre aux agencements d'étanchéité de - 2 - ce type réside en ce que la lèvre d'étanchéité élastique extérieure radiale peut être poussée par compression, sous l'action de la force axiale produite lors d'une augmentation de la pression dans la cham- bre de pression, dans l'interstice annulaire situé entre le piston et la paroi de l'alésage cylindrique, de sorte que la coupelle d'étan- chéité annulaire est détruite sur le bord du piston. La présente invention a donc pour but de fournir un agence- ment d'étanchéité destiné à une unité piston-cylindre du type indiqué précédemment, dans lequel les inconvénients de l'agencement d'étan- chéité connu sont en grande partie supprimés et qui permet de rac- courcir la course à vide de manière optimale et de mieux maîtriser les tolérances qui apparaissent. Conformément à la présente invention, ce but est atteint en ce que la lèvre d'étanchéité extérieure radiale de la coupelle d'é- tanchéité annulaire est guidée dans l'alésage cylindrique et repose axialement sur le plateau de ressort, en ce que la coupelle d'étan- chéité annulaire est munie, sur son c8té opposé à la chambre de pres- sion, d'un évidement circulaire dans lequel est logé la rondelle d'appui, et en ce que le trajet d'alimentation est constitué par des canaux intérieurs radiaux disposés axialement. Un mode de réali- sation de ce type permet avantageusement de réduire efficacement la course à vide entre le bord de la lèvre d'étanchéité extérieure ra- diale et celui de l'orifice de compensation. Etant donné que le pro- cessus de retour s'opère désormais dans la zone intérieure radiale, il n'est plus indispensable que la coupelle d'étanchéité annulaire puisse se déplacer axialement, et la durée de vie de l'agencement d'étanchéité est considérablement augmentée grâce-à la lèvre d'étan- chéité extérieure stable et rigide. Un mode de réalisation avantageux de l'objet de la présente invention prévoit que le diamètre et la profondeur de l'évidement circulaire sont supérieurs au diamètre et à l'épaisseur de la rondel- le d'appui. Des espaces libres sont ainsi créés dans le sens radial comme dans le sens axial, ce qui permet à la rondelle d'appui d'ef- fectuer des déplacements qui contribuent à un écoulement particulii- rement efficace du liquide hydraulique. -3.- Un perfectionnement de la présente invention prévoit que la rondelle d'appui comporte une pluralité de découpes radiales prati- quées sur son bord intérieur radial. Ceci garantit un écoulement par- fait, même en cas de débits élevés de liquide hydraulique qui ris- quent de comprimer la rondelle d'appui contre l'évidement circulaire. Conformément à une caractéristique particulièrement avanta- geuse de la présente invention, la coupelle d'étanchéité annulaire comporte, sur sa face extrême tournée vers la chambre de pression et proche de la lèvre d'étanchéité intérieure, une gorge circonf6ren- tielle qui sert à déterminer avec précision le point de basculement de la lèvre d'étanchéité intérieure radiale lors du processus de re- tour. En l'occurence, le plateau de ressort comporte une pluralité de saillies axiales qui sont dirigées vers la coupelle d'étanchéité an- nulaire et qui empêchent que la coupelle d'étanchéité annulaire ne se replie en cas de reflux rapide du liquide hydraulique. 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 à la figure annexée qui représente une vue en coupe longitudinale partielle d'un agence- ment d'étanchéité conforme à l'invention, destiné à une unité piston- cylindre. L'unité piston-cylindre comprend un mattre-cylindre 1 et un carter de cylindre 2 dans lequel est guidé un piston 4 pouvant se dé- placer axialement dans un alésage cylindrique 3. Le piston 4 comporte un étage annulaire 5 sur lequel est disposée une coupelle d'étanchéi- té annulaire 6. Latéralement, l'étage annulaire 5 est délimité par une paroi latérale 7 et, respectivement, 8. La paroi latérale droite 7, en regardant la figure, est constituée d'une collerette annulaire 9 disposée sur le piston 4. Dans sa zone intérieure radiale, la col- lerette annulaire 9 est munie de canaux 10 qui sont répartis unifor- mément, qui s'étendent sensiblement parallèlement à l'axe longitudi- nal 11 du piston 4 et qui commencent dans la chambre d'alimentation 12 prévue du côté droit, en regardant la figure, de la collerette an- nulaire 9, et sont adjacents à une rondelle d'appui 13 appliquée sur la paroi latérale 7 lorsque le maltre-cylindre 1 est en position îni- - 4 - tiale, la rondelle d'appui étant munie d'une pluralité de d&coupes 14 sur son bord intérieur radial. Par l'intermédiaire d'un orifice d'alimentation 16 pratiqué dans le carter de cylindre 2 et s'étendant dans l'alésage cylindrique 3, la chambre d'alimentation 12 est reliée à un réservoir d'alimentation non représenté et mis en pression par la pression atmosphérique. Une lèvre d'étanchéité élastique intérieu- re radiale 17 et une lèvre d'étanchéité stable extérieure radiale 18 s'étendent vers la gauche, en regardant la figure, depuis une face extrême verticale 15, lorsque l'agencement est en position initiale, de la coupelle d'étanchéité annulaire 6, de sorte que la section transversale de la coupelle d'étanchéité annulaire 6 présente la for- me d'un U couché, l'extrémité ouverte étant tournée vers une cuvette de ressort 31. La surface périph&rique extérieure radiale 19 de la lèvre d'étanchéité extérieure 18 est guidée de manière coulissante dans la paroi de l'alésage cylindrique 3. La face extrême gauche 21, en regardant la figure, située à l'extrémité de la lèvre d'étanchéité extérieure radiale 18, repose axialement contre le bord d'un plateau de ressort 31. La surface périphérique intérieure radiale 22 de la lèvre d'étanchéité intérieure radiale 17 est située parallèlement et à fai- ble distance de la surface périphérique cylindrique 20 de l'étage an- nulaire 5. Lors du processus de retour, la chambre 23, délimitée par la lèvre d'étanchéité intérieure radiale 17 et la surface périphérique cylindrique 20 de l'étage annulaire 5, est reliée à la chambre d'ali- Tmentation 12 par l'intermédiaire des canaux 10. La chambre d'alimen- tation 12, les canaux 10 et la chambre 23 forment le trajet d'ali- mentation du mattre-cylindre 1. Une surface périphérique 24, s'étendant vers l'intérieur à la manière d'un cône, est adjacente à la surface périphérique inté- rieure radiale 22 sur la gauche, en regardant la figure, le bord d'étanchéité de la surface périphérique 24 étant appliqué de manière étanche à la pression contre la surface périphérique cylindrique 20 de l'étage annulaire 5. A c8té du bord d'étanchéité 28 de la surface périphérique 24 est prévue une face latérale 25 qui est disposée à environ 90 par rapport à la surface périphérique 24, la partie de surface de cette face latérale étant une portion de cône. La face la- térale 25 est délimitée par une surface périphérique 26, également conique, dont le prolongement 37 sensiblement parallèle à la surface périphérique cylindrique se termine par une gorge circonf&rentielle 27 pratiquée sur la face extrême 38 de la coupelle d'étanchéit& annu- laire 6, cette face extrême étant tournée vers la chambre de pression 29. Sur le côté tourné vers la chambre d'alimentation 12 et/ou sur la paroi latérale 7 formée sur la collerette annulaire 9 du pis- ton 4, la face extrême 15 de la coupelle d'étanchéité annulaire 6 comporte un évidement circulaire 33 dans lequel est logée la rondelle d'appui 13. Pour garantir un écoulement libre du liquide hydraulique de la chambre d'alimentation 12 dans la chambre de pression 29, la mobilité axiale de la rondelle d'appui 13 est assurée par le fait que le diamètre et la profondeur de l'évidement 33 sont plus grands que le diamètre ext&rieur et l'épaisseur de la rondelle d'appui 13. Dans la position initiale représentée du maître-cylindre, la face extrême 21, située à l'extrémité de la lèvre d'étanchéité exté- rieure radiale 18, est disposée à une faible distance 34 du bord gau- che, en regardant la figure, d'un orifice de compensation 36, cette distance correspondant à la course à vide qui fait partie de la cour- se d'actionnement du maître-cylindre 1 et qui doit être aussi réduite que possible. Lorsque lemattre-cylindre 1 se trouve en position ini- tiale, l'orifice de compensation relie le réservoir d'alimentation à la chambre de pression 29 prévue sur le c'té gauche, en regardant la figure, de la face extrême 21 de la lèvre d'&tanchéité extérieure 18. La lèvre d'étanchéité extérieure radiale 18 est appliquée de manière étanche à la pression contre la paroi de l'alésage cylindrique 3. Un étage de plus faible diamètre 30, sur lequel prend appui le plateau de ressort 31, est prévu sur le piston 4 sur le cBt6 gau- che, en regardant la figure, de la lèvre d'étanchéité intérieure ra- diale 17. Le.plateau de ressort 31, qui comporte une pluralité de passages 39 pour favoriser le processus de retour, est poussé contre l'étage 30 au moyen d'un ressort de rappel de piston 32 qui est ap- pliqué contre la face extrême 40 située du cBté de la chambre de - 6 pression. Le ressort de rappel de piston 32 pénètre dans la chambre de pression 29 et son extrémit& gauche, non représentée, est en ap- pui contre l'extrémité fermée, non représentée, de l'alésage cylin- drique 3. Dans le cas d'un maitre-cylindre en tandem, le ressort de rappel de piston 32 repose sur le piston flottant, non représenté, du circuit primaire. Par l'intermédiaire d'une conduite de liquide de pression non représentée, la chambre de pression 29 est reliée à un ou plusieurs cylindres hydrauliques de freinage, par exemple aux cy- lindres récepteurs de freins ou au cylindre r&cepteur d'un mécanisme d'actionnement d'embrayage. Le mode de fonctionnement de l'agencement d'étanchéité con- forme à l'invention est le suivant: Lorsque le maitre-cylindre est en position initiale, l'ori- fice de compensation 36 relie la chambre de pression 29 au réservoir d'alimentation indiqué précédemment. La chambre de pression 29 est ainsi sans pression lorsque le piston 4 se trouve en position initia- le, et du liquide de pression peut passer du réservoir d'alimentation à la chambre de pression 29 Lorsque le piston 4 est déplacé vers la gauche, en regardant la figure, la lèvre d'étanchéité extérieure radiale 18 recouvre l'orifice de compensation 36. Lorsque le piston 4 poursuit son dépla- cement, une pression ne peut s'&tablir que dans la chambre de pres- sion 29, cette pression étant transmise à un ou plusieurs cylindres récepteurs par l'intermédiaire d'une conduite de pression. La pres- sion établie dans la chambre de pression 29 pousse la lèvre d'étan- chéité intérieure radiale 17 dans la chambre 23, la puissance de poussée étant fonction du niveau de la pression hydraulique. Plus la pression hydraulique régnant dans la chambre de pression 29 est éle- vie, plus la lèvre d'étanchéité extérieure radiale 18 et la lèvre d'étanchéité intérieure radiale 17 sont poussées fortement contre la paroi de l'alésage cylindrique 3 et, respectivement, contre la surfa- ce périphérique 20 de l'étage annulaire 5 du piston 4. Lors du relâchement du maître-cylindre 1, c'est-à-dire lors- que le piston 4 se déplace vers la droite, en regardant la figure, la pression régnant dans la chambre de pression 29 est abaissée en fonc- - 7- tion du déplacement du piston 4. Si une dépression est créée dans la chambre de pression 29, lors d'une mise à l'air libre ou à la suite d'une augmentation de la course ou de l'usure au niveau des freins de roue ou de l'embrayage, avant que l'orifice de compensation 36 ait été recouvert par la face extrême 21 de la lèvre d'étanchéité exté- rieure 18, la lèvre d'étanchéité intérieure radiale 17 de la coupelle d'étanchéité annulaire 6 peut se déplacer dans le sens radial, en re- gardant la figure. La rondelle d'appui 13 décolle ensuite la paroi latérale 7 de la collerette annulaire 9. Un trajet de liquide de pression est alors établi entre la chambre d'alimentation 12 et la chambre 23, par l'intermédiaire des canaux 10 et de l'interstice an- nulaire formé entre la rondelle d'appui 13 et la paroi latérale 7. La différence de pression exerce une force sur la lèvre d'étanchéité in- térieure radiale 16, cette force étant dirigée perpendiculairement à l'axe longitudinal 11 du piston 4 et amenant la lèvre d'étanchéité intérieure 17 à pivoter radialement autour d'un centre de rotation fictif déterminé par la gorge circonférentielle 7. En l'occurence, la lèvre d'étanchéité intérieure radiale 17 décolle de la surface périphérique 20 de l'étage annulaire 5, établissant ainsi une liaison d'alimentation entre la chambre d'alimentation 12 et la chambre de pression 29. Au terme du processus de retour, la lèvre d'étanchéité extérieure radiale 18 découvre à nouveau l'orifice de compensation 36, et du liquide de pression supplémentaire peut péné- trer dans la chambre de pression 29 par l'orifice de compensation 36 si le processus de retour n'est pas encore terminé. Etant donné que, dans l'agencement d'étanchéité conforme à l'invention, il n'est pas nécessaire que la coupelle d'étanchéité an- nulaire 6 entrainée par les déplacements du piston 4 puisse se dépla- cer axialement, le piston 4 n'est pas obligé de parcourir une course à vide pour ramener la coupelle d'étanchéité annulaire 6 en position initiale. Lors d'un déplacement ultérieur du maitre-cylindre 1, une pression peut donc être établie dans la chambre de pression 29 dès que l'orifice de compensation 36 a été recouvert. La course à vide existant dans le maltre-cylindre 1 est déterminée à la fois par le comportement de dilatation thermique du mattre-cylindre dans son en- semble et par la somme de toutes les tolérances axiales de fabrica- tion des coupelles, du piston et du carter. - 8 - REVENDICATIONS 1. Agencement d'étanchéité destiné à une unité piston-cylin- dre, en particulier à des mécanismes d'actionnement hydrauliques dans des véhicules automobiles, comprenant un piston logé dans un carter de cylindre dans un alésage cylindrique, ledit piston étant muni d'une coupelle d'étanchéité annulaire qui est disposée dans une gorge annulaire prévue à sa surface périphérique, qui assure l'étanchéité d'une chambre de pression par rapport à une chambre d'alimentation et qui comprend une lèvre d'étanchéité intérieure radiale appliquée con- tre le fond de la gorge annulaire et une lèvre d'étanchéité extérieu- re radiale coulissant dans l'alésage cylindrique, une rondelle d'ap- pui disposée sur le côté du piston opposé à la chambre d'alimentation étant appliquée contre ledit piston, un trajet d'alimentation me- nant de la chambre d'alimentation à la chambre de pression et permet- tant I du liquide de pression de refluer dans la chambre de pression en cas de différence de pression entre la chambre d'alimentation et la chambre de pression, ainsi qu'un plateau de ressort qui est ap- pliqué contre un étage formé sur le piston, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité extérieure radiale (18) de la coupelle d'étanchéi- té annulaire (6) est guidée dans l'alésage cylindrique (3)-et repose axialement sur le plateau de ressort (31), en ce que la coupelle d'étanchéité annulaire (6) est munie, sur son c8té opposé à la cham- bre de pression (29), d'un évidement circulaire (33) dans lequel est logée la rondelle d'appui (13), et en ce que le trajet d'alimenta- tion est constitué par des canaux intérieurs radiaux (10) disposes axialement. 2. Agencement d'étanchéité conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre et la profondeur de l'évidement circulaire (33) sont supérieurs au diamètre et à l'épaisseur de la rondelle d'appui (13). 3. Agencement d'étanchéité conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur axiale de la lèvre d'étanchéité in- térieure (17) est inférieure à celle de la lèvre d'étanchéité exté- rieure radiale (18). 4. Agencement d'étanchéité conforme à l'une quelconque des revendications pr&cédentes, caractérisé en ce que le plateau de res- sort (31) comporte une pluralité de saillies axiales (35) qui sont dirigées vers la coupelle d'étanchéité annulaire (6). 5. Agencement d'étanchéité conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rondelle d'appui (13) comporte une pluralité de découpes radiales (14) pratiquées sur son bord int&rieur radial.