Brevet FR2771148A1 — publié le 19990521

Capuchon de colonnette pour frein à disque à étrier coulissant La présente invention concerne un capuchon de colonnette pour frein à disque à étrier coulissant, en forme de manchon élastique monté entre le support de colonnette et l'étrier coulissant pour entourer la colonnette et la protéger. En particulier, l'invention concerne un capuchon doté d'un joint à lèvre, et destiné à éviter tout frottement, les figures 3A à 3C représentant un mode de réalisation connu d'un tel capuchon. De façon générale, l'utilisation des capuchons dotés de joints à lèvres est bien connu dans l'art antérieur, tel qu'illustré par les documents GB-2 134 994, US-4 678 064, JP-A56-86238, US-4 469 337, et US-4 557 354. Plus généralement, il existe déjà de multiples versions de tels capuchons destinés à protéger les colonnettes dans la partie qui reste libre entre l'étrier et le support des colonnettes, pour permettre le mouvement de coulissement réciproque de l'étrier et des colonnettes. Or, dans les développements actuels des freins, on recherche à éviter tout ce qui réduit la liberté du mouvement relatif de l'étrier coulissant pour réduire la consommation en carburant. En effet, un but de ces recherches est d'éviter que le ou les patins de frein ne frottent sur le disque de frein, car cela entraîne une usure inutile des plaquettes de freins et augmente la consommation de carburant. Ainsi, le coulissement entre l'étrier et les colonnettes doit se faire d'une manière aussi légère que possible pour permettre le recul de l'étrier et, par suite, le recul des plaquettes par rapport au disque. Mais ce jeu très réduit interdit un graissage excessif et demande, au contraire, un graissage très dosé mais qui ne sera pas suffisant pour protéger la colonnette contre la corrosion dans un milieu très agressif comme de l'air marin. Certains des manchons actuels frottent sur la colonnette. Si l'on veut une bonne étanchéité, il faut qu'il y ait un frottement important, or celui-ci gêne le recul des plaquettes de freins et produit les inconvénients évoqués cidessus. Par contre, si l'étanchéité est trop faible pour avoir un frottement très faible, l'humidité risque de pénétrer dans le capuchon et de former de la rouille sur les colonnettes qui peut gripper l'étrier ou, du moins, gêner considérablement son coulissement, ce qui va totalement à l'opposé du but recherché. Il existe un capuchon de colonnette formé d'un manchon fixé, d'une part dans une gorge de la colonnette et, d'autre part, à l'étrier. Ce capuchon est représenté en demicoupe à la figure 2. Ce capuchon 30 se compose d'un manchon avec une extrémité munie d'une bague 31 pour se fixer dans un logement 32 de la chape 33. L'autre extrémité du manchon porte une tête 34 dans la gorge 35 de la colonnette 36. La tête 34 comporte une ou plusieurs rainures 37 pour le passage des fluides. Le corps 38 du manchon relie la partie arrière munie de la bague 31 et la tête 34. Lorsque le manchon 30 est monté sur la colonnette 36, la tête 34 est appliquée contre le fond de la gorge 35. La figure 2 montre la chape 33 éloignée de la partie de la colonnette 36 munie de la gorge 35. Le corps 38 du manchon est alors allongé. Lorsque la distance relative entre l'étrier 33 et la gorge 35 de la colonnette diminue au défreinage, le corps 38 s' enroule sur lui-même comme le montre la partie de la figure 2 en trait interrompu (les pièces en trait interrompu portent des références avec prime). Des essais ont montré que ce joint ne permettait pas de réaliser une étanchéité différentielle entre l'intérieur I du manchon et l'extérieur E. En effet, ce manchon est aussi étanche dans le sens de passage de l'intérieur vers l'extérieur, que de l'extérieur vers l'intérieur ou inversement. Ce capuchon de colonnette, connu, ne donne pas satisfaction pour les raisons indiquées ci-dessus. Les figures 3A, 3B, 3C montrent suivant une demicoupe, un autre joint connu que la présente invention vise à perfectionner mais ne résout pas non plus de manière satisfaisante le problème de l'étanchéité différente entre l'intérieur et l'extérieur du manchon. Selon la figure 3A le capuchon 130 se compose d'un manchon 131 portant à une extrémité une bague sertie 132 et à l'autre une tête 133 avec une couronne arrière 134 et une lèvre avant 135 ainsi qu'un bord d'appui 136 pour venir dans la gorge 137 de la colonnette 138. La tête 133 est munie sur sa face interne d'une ou plusieurs rainures longitudinales 139 pour le passage des fluides. De même, la face avant ou bord d'appui 136 de la tête est munie d'une gorge 140 formant un passage. Avant le montage du capuchon, la lèvre 135 déborde de la distance (e) par rapport au rayon (R) du fond de la gorge 137 pour que la lèvre 135 soit comprimée à l'état monté. La figure 3A montre la lèvre 135 à l'état non comprimé, c'est-à-dire avant le montage du capuchon dans la gorge 137. Cette gorge 137 a néanmoins été représentée pour faire apparaître la différence de distance (e). Des essais ont montré que ce joint 130 ne permettait pas de réaliser une étanchéité différentielle très efficace. Selon les figures 3B, 3C, lorsque l'étrier se rapproche de la chape sur la colonnette, dans le sens de la flèche D, le manchon 130 s'enroule sur lui-même, soit sous la partie du manchon munie de l'insert 132 (figure 3B), soit vers l'extérieur (figure 3C) en fonction de l'élasticité ou de la rigidité de la matière du manchon 130. Dans le premier cas (figure 3B), la tête 133 s'appuie sur sa partie 134 et soulève ou, du moins, diminue la pression avec laquelle la lèvre 135 s'appuie contre le fond de la gorge 137. Dans le second cas (figure 3C) le basculement se fait dans le sens inverse et l'effort par lequel la lèvre 135 est pressée contre le fond de la gorge 137 est important puisque l'ensemble des efforts normalement exercés entre le bord arrière 134 et la lèvre 135 sont repris uniquement par la lèvre 135. La présente invention a pour but de créer un capuchon de colonnette du type illustré aux figures 3A à 3C mais protégeant efficacement la colonnette contre la pénétration de l'humidité. A cet effet, l'invention concerne un capuchon du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que - l'extrémité du manchon appliquée sur la colonnette comprend * une couronne intérieure munie de passages, * et une couronne extérieure munie de passages, - la surface intérieure de la couronne intérieure et celle de la couronne extérieure forment la surface d'appui sur la co lonnette, - la couronne intérieure et la couronne extérieure constituent entre elles une chambre circulaire munie d'une lèvre d'étanchéité, réalisée dans la même matière et destinée à s'appuyer sur la colonnette pour former un clapet d'étanchéité, unidirectionnel, fermant la communication de l'extérieur du manchon vers l'intérieur et libérant le pas sage dans le sens allant de l'intérieur du manchon vers l'extérieur. Ainsi l'extrémité du manchon est appliquée dans la gorge de la colonnette par l'intermédiaire des surfaces d'appui de la couronne intérieure et de la couronne extérieure. Ces surfaces définissent la position radiale de l'extrémité du manchon par rapport à la colonnette. La lèvre d'étanchéité qui vient contre la surface extérieure de la colonnette n'est pas écrasée contre cette surface mais elle s'appuie simplement contre celle-ci pour réaliser l'étanchéité unidirectionnelle. Cette lèvre permet à l'air emprisonné à l'intérieur du manchon de s'échapper à travers cette extrémité du manchon lorsqu'il y a compression du manchon. Toutefois, un fluide tel que de l'eau extérieure même sous pression élevée ne peut pas être aspirée ou passer à l'intérieur du manchon lorsque celui-ci se déploie car, pour cette direction de passage, la lèvre d'étanchéité s'appuie contre la surface extérieure de la colonnette et ne peut aller au-delà de la lèvre. Or, seule la partie de la colonnette au-delà de la lèvre, à l'intérieur du capuchon, cons titue la surface de la collerette utilisée pour le glissement de l'étrier dans la chape par les colonnettes. L'appui de la lèvre contre la collerette est réglable du fait de la dimension ou longueur radiale donnée à la collerette par rapport aux couronnes intérieure et extérieure du manchon. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses - les passages de la couronne intérieure et ceux de la couronne extérieure sont réalisés par des créneaux - la chambre délimitée entre la couronne intérieure et la cou ronne extérieure est une chambre périphérique à section en forme de V, renversée, et la lèvre pénètre plus profondément dans la matière du manchon du côté tourné vers l'extérieur que du côté tourné vers l'intérieur, pour réaliser l'étanchéité unidirectionnelle - la face frontale extérieure de la couronne extérieure est mu nie d'au moins une rainure radiale débouchant dans le passage entre deux créneaux de la couronne extérieure et le bord de la face frontale présente un congé au niveau de l'arête tour née vers la collerette pour laisser un coin d'air périphéri que dans lequel débouchent les passages de la couronne extérieure et les rainures radiales, pour assurer la conti nuité de circulation de l'intérieur du manchon vers l'extérieur, même lorsque le manchon est en appui contre la collerette de la colonnette. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation d'un capuchon de colonnette représenté dans les dessins annexés dont lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un frein à disque à étrier coulissant sur des colonnettes, munies de ca puchon de colonnette, - la figure 2 est une demi-coupe d'un manchon connu, de la co lonnette et de la partie de chape dans laquelle coulisse la colonnette, - la figure 3A est une demi-coupe d'un autre mode de réalisa tion connu d'un capuchon mis en place sur une colonnette, - la figure 33 montre l'une des déformations du capuchon sous l'effet d'une poussée, - la figure 3C montre une autre déformation du capuchon sous l'effet d'une poussée. - la figure 4 est une vue en coupe selon la direction IV-IV de la figure 6 d'un capuchon de colonnette, montrant dans sa moitié supérieure, le passage d'air de l'intérieur du manchon vers l'extérieur et dans sa partie inférieure, l'effet de blocage du passage allant de l'extérieur vers l'intérieur, - la figure 5 montre un détail agrandi de la figure 4, - la figure 6 est une vue de face du capuchon de colonnette se lon la figure 4. - la figure 7A montre très schématiquement la lèvre en position soulevée, - la figure 7B montre la lèvre en position appliquée contre le fond de la gorge 13. Selon la figure 1, l'invention s'applique à un frein à disque -dont l'étrier 1 monté coulissant par des colonnettes 2 dans les logements d'un support 3 ou chape, par exemple solidaire de la fusée, l'étrier chevauche le disque 4 représenté partiellement et porte une plaquette de frein 5 alors que le piston 6 porte une plaquette de frein 7. Les plaquettes 5, 7 sont situées en regard des deux faces du disque 4. Lorsque le fluide hydraulique sous pression arrive par l'entrée 8 dans la chambre 9 du cylindre occupé par le piston 6, ce piston est déplacé dans la direction A et s'applique contre la face correspondante du disque 4. Par effet de réaction, l'étrier 1 se déplace dans la direction opposée B et applique ainsi la plaquette 5 contre l'autre face du disque 4. Cela correspond au serrage du frein. Pour ouvrir le frein, on supprime la pression du fluide hydraulique et le voile du disque 4 repousse plus ou moins automatiquement les plaquettes 5, 7 vers leur position de repos. Le mouvement de l'étrier 1 par rapport au disque 4 est guidé par les colonnettes 2 montées solidairement sur l'étrier. En général, seule la partie de la colonnette 2 comprise entre l'étrier 1 et la chape 3 doit être protégée par un capuchon 10, l'autre extrémité de la colonnette 2 étant protégée dans le logement à extrémité fermée à l'intérieur de la chape 3. Le capuchon 10 est représenté schématiquement par un manchon. Une extrémité du capuchon est accrochée à la base de la colonnette et l'autre est reliée à la chape. Aux figures 4, 5, 6 le capuchon 20 selon l'invention est en forme de manchon dont une extrémité 21 est reliée à la chape 3 représentée seulement en partie, l'autre extrémité 22 venant s'appuyer sur la colonnette 2 dans une gorge 13 entre deux collerettes 11 et 12. Cette extrémité 22 réalisée en une seule pièce avec le manchon, comporte une couronne intérieure 221 et une couronne extérieure 222 munies chacune de passages 2212, 2222. En fait, selon le mode de réalisation (voir figure 6) les passages 2212, 2222 sont réalisés entre des créneaux 2211, 2221. Les créneaux 2211, 2221 forment une surface intérieure 2213, 2223 par laquelle l'extrémité 22 s'appuie sur la colonnette 2. Entre les couronnes 221, 222, l'extrémité 22 forme une chambre périphérique 223 dans laquelle se trouve une lèvre périphérique 224. Cette lèvre 224 est réalisée dans la même matière que l'ensemble du capuchon 20. Il est à remarquer que la face 2241 de la lèvre 224 tournée vers l'extérieur (du côté de la collerette 11) pénètre plus profondément dans l'extrémité 22 que l'autre face 2242 de cette lèvre. Cela permet à la lèvre 224 de fonctionner comme un clapet unidirectionnel qui libère la communication entre les passages 2212, 2211 dans le sens des flèches A (partie supérieure de la figure 4) et bloque la communication dans le sens de la flèche B (partie inférieure de la figure 4). La face frontale 225 de l'extrémité 22 est munie de rainures radiales 226, par exemple au nombre de trois, réparties équiangulairement. Ces rainures permettent à l'air de s'échapper dans la direction de la flèche A même lorsque la face frontale 225 de l'extrémité 22 est appliquée fermement contre la collerette 11 de la colonnette 2. En effet, la couronne extérieure 222 comporte un congé 2224, périphérique, dans lequel débouchent tous les passages 2222 ainsi que les gorges radiales 226. (figure 6). La figure 5, qui représente une partie agrandie de la figure 4, montre clairement certains détails du capuchon de colonnette selon l'invention, d'une part, la structure non symétrique de la lèvre périphérique 224 et la forme des faces 2241 et 2242 de cette lèvre. Cette lèvre est tournée vers la gauche, c' est-àdire du côté par lequel est susceptible d'arriver la pression la plus élevée, de manière à s'opposer à la communication dans ce sens (flèche B à la figure 4). De plus, cette figure montre que si en cas de pression extérieure élevée, par exemple sous l'effet d'un jet de nettoyage puissant (eau sous pression élevée), la lèvre 224 s'applique contre le fond 13 de la gorge entre les deux collerettes 11 et 12 de la colonnette 2. Si cette pression est très élevée, la lèvre 224 peut même basculer dans sa position opposée à celle représentée et venir s'appliquer contre la face avant de la collerette intérieure 221. En cas de déformation encore plus poussée de la lèvre 224 qui, en principe, est très souple pour fonctionner de manière sensible, la lèvre peut s'enfoncer dans les passages 2212 entre les dents des créneaux 2211 (figure 6) et risque de ne plus assurer l'étanchéité. Mais cette pression élevée applique l'extrémité 22 du capuchon 20 par son bord arrière 2214 contre le bord 121 de la collerette et l'étanchéité se fait à ce niveau. Par contre, pour une différence de pression agissant dans le sens opposé, c'est-à-dire si la pression à l'intérieur du capuchon est supérieure à la pression à l'extérieur du capuchon, les effets décrits ci-dessus ne se produisent pas et le fluide peut parfaitement s'échapper de l'intérieur du capuchon par le soulèvement de la languette 224, car à ce moment il n'y a plus de contact entre le bord arrière 2214 de la tête 22 du capuchon et l'extrémité 121 de la collerette 12. Les figures 7A, 7B montrent schématiquement et à échelle agrandie, le mécanisme de fonctionnement de la lèvre 224 sous l'effet d'une poussée (F) de l'intérieur (I) vers l'extérieur (E) et d'une poussée inverse (G) (figure 7B). La lèvre 224 pivote et se déforme comme un quadrilatère articulé autour des deux points théoriques de rotation 01, 02. Ces figures montrent le côté 2242 qui est celui de la compression et le côté 2241 qui est celui de la traction, le côté inférieur 2243 venant s'appliquer de manière étanche contre le fond de la gorge 13. La figure 7A montre les deux positions extrêmes de la lèvre 224 alors que la figure 7B montre la position d'étanchéité (les parties représentées portent à cette figure les mêmes références qu'à la figure 7A, additionnées de la lettre (A). Il faut remarquer qu'une caractéristique importante de la lèvre 224 est d'exercer une pression de contact sur la colonnette, c'est-à-dire dans sa gorge 13 indépendante des variations de diamètre de la colonnette ou de toute contraction du caoutchouc puisque cette lèvre est maintenue entre les parties 221 et 222 (figure 5) qui absorbent ces variations, la lèvre 224 exerçant toujours seulement sa pression différentielle. Il est à remarquer que le capuchon de colonnette selon l'invention convient pour les deux colonnettes d'un étrier coulissant, celle de guidage et celle de verrouillage. REVENDICATIONS 1") Capuchon de colonnette pour frein à disque à étrier coulissant, en forme de manchon élastique monté entre le support de colonnette et l'étrier coulissant pour entourer la colonnette, caractérisé en ce que - l'extrémité (22) du manchon (20) appliquée sur la colonnette (2) comprend * une couronne intérieure (221) munie de passages (2212), * et une couronne extérieure (222) munie de passages (2222), - la surface intérieure (2213, 2223) de la couronne intérieure (221) et celle de la couronne extérieure (222) forment la surface d'appui sur la colonnette (2), - la couronne intérieure (221) et la couronne extérieure (222) constituent entre elles une chambre circulaire (223) munie d'une lèvre d'étanchéité (224), réalisée dans la même matière et destinée à s'appuyer sur la colonnette (2) pour former un clapet à étanchéité, unidirectionnel, fermant la communica tion de l'extérieur du manchon? vers l'intérieur et libérant- le passage dans le sens allant de l'intérieur du manchon vers l'extérieur. 20) Capuchon de colonnette selon la revendication 1, caractérisé en ce que les passages (2212) de la couronne intérieure (221) et ceux (2222) de la couronne extérieure (222) sont réalisés par des créneaux (2211, 2221) 3 ) Capuchon de colonnette selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (223) délimitée entre la couronne intérieure (221) et la couronne extérieure (222) est une chambre périphérique à section en forme de V, renversée, et la lèvre (224) pénètre plus profondément dans la matière du manchon du côté (2241) tourné vers l'extérieur que du côté (2242) tourné vers l'intérieur, pour réaliser l'étanchéité unidirectionnelle. 4 ) Capuchon de colonnette selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face frontale extérieure (225) de la couronne extérieure (222) est munie d'au moins une rainure radiale (226) débouchant dans le passage (2222) entre deux créneaux (2221) de la couronne extérieure (222) et le bord de la face frontale présente un congé (2223) au niveau de l'arête tournée vers la collerette (11) pour laisser un coin d'air périphérique dans lequel débouchent les passages (2222) de la couronne extérieure (222) et les rainures radiales (226), pour assurer la continuité de circulation de l'intérieur du manchon vers l'extérieur, même lorsque le manchon est en appui contre la collerette (11) de la colonnette (2).