Brevet FR2849135A1 — publié le 20040625

CYLINDRE DE ROUE POUR FREIN DE VEHICULE ET CAPUCHON POUR UN TEL CYLINDRE. L'invention est relative à un cylindre de roue pour frein de 5 véhicule, du genre de ceux qui comprennent un corps de cylindre et au moins un piston monté coulissant dans le corps de cylindre et faisant saillie hors du corps de cylindre à une extrémité ouverte de ce dernier, une admission de fluide sous pression étant prévue dans le corps de cylindre pour que le piston exerce un effort de poussée sur un élément lié 10 à une garniture de friction, un moyen élastique étant en outre prévu pour agir sur le piston et le maintenir au contact de l'élément en l'absence de pression de fluide dans le corps de cylindre. Avec un tel cylindre de roue, lorsqu'un freinage est commandé, la course morte du piston est réduite puisque le piston est maintenu, par le 15 moyen élastique, au contact de l'élément lié à la garniture de friction. De manière classique, le moyen élastique est constitué d'un ressort hélicodal de compression disposé à l'intérieur du corps de cylindre de roue, de manière sensiblement coaxiale, et logé en partie dans un alésage borgne du piston qui s'ouvre vers l'intérieur du corps de 20 cylindre. Cette solution donne satisfaction au point de vue du fonctionnement, mais est relativement coteuse car elle nécessite l'usinage d'un guidage dans le piston, et le montage d'un ressort à l'intérieur du corps de cylindre. L'invention a pour but, surtout, de fournir un cylindre de roue du genre défini précédemment qui soit d'une construction plus simple et plus économique. Selon l'invention, un cylindre de roue pour frein de véhicule, du genre en question, est caractérisé par le fait que le piston comporte, a 30 l'intérieur du corps de cylindre, une face d'extrémité axiale fermée, et que le moyen élastique est situé à l'extérieur du corps de cylindre et exerce un effort entre le corps de cylindre et le piston. De préférence le piston est plein et dépourvu de tout alésage. Avantageusement le moyen élastique est constitué d'un 35 capuchon en matière flexible coiffant l'extrémité du corps de cylindre o sort le piston, et entourant le piston, le capuchon étant ancré respectivement sur le corps de cylindre et sur le piston, et étant prévu pour exercer une force d'application suffisante du piston contre l'élément sur toute une plage de positions du piston au repos correspondant à la variation d'épaisseur de la garniture de friction entre état neufet état usé. Le capuchon est avantageusement prévu pour assurer 5 simultanément une fonction d' étanchéité et pour isoler l'intérieur du cylindre de roue des pollutions extérieures. Le capuchon présente une forme en cloche sensiblement de révolution dont la méridienne est déterminée pour assurer l'effort souhaité sur toute la plage utile. La méridienne est formée par un arc de courbe dont la courbure varie selon le degré d'usure de la garniture de friction, cette courbure étant maximale pour une garniture de friction neuve et minimale lorsque l'usure est maximale. Généralement, le capuchon est réalisé en matière élastomère. Pour un ordre d'idée, par exemple dans le cas d'un cylindre de roue pour frein à tambour de véhicule automobile de tourisme, le capuchon flexible est prévu pour exercer un effort d'au moins 4 newtons pour une diminution de longueur axiale du capuchon d'environ 1 mm par rapport à son état libre, ce qui correspond à une usure maximale de la 20 garniture de friction De préférence, le capuchon est prévu pour exercer un effort sensiblement constant lors de sa déformation. Avantageusement, le corps de cylindre comporte sur sa surface extérieure une gorge autour de l'extrémité ouverte tandis que le capuchon comporte un bourrelet faisant saillie radialement vers l'intérieur ancré 25 dans cette gorge Le piston comporte également une gorge dans laquelle est ancrée l'extrémité correspondante du capuchon; un bourrelet faisant saillie suivant la direction axiale vers l'extérieur peut être prévu à cette extrémité du capuchon. L'invention est également relative à un capuchon pour cylindre 30 de roue du genre défini précédemment, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en matière flexible, qu'il est prévu pour coiffer l'extrémité du corps de cylindre o sort le piston et pour entourer le piston, et pour être ancré respectivement sur le corps de cylindre et sur le piston, et qu'il est prévu pour exercer une force d'application suffisante du piston contre 35 l'élément lié à la garniture de friction sur toute une plage de variation de la longueur axiale du capuchon. Le capuchon présente de préférence une forme en cloche sensiblement de révolution dont la méridienne, ainsi que l'épaisseur et les caractéristiques mécaniques, sont déterminées pour assurer l'effort souhaité sur toute la plage utile. Avantageusement, le capuchon est réalisé en matière élastomère Il comporte à son extrémité de plus grand diamètre prévue 5 pour entourer le corps de cylindre, un bourrelet en saillie radiale vers l'intérieur et, à son extrémité de plus petit diamètre, prévue pour entourer le piston, un bourrelet en saillie suivant la direction axiale vers 1 extérieur. L'épaisseur du capuchon peut être d'environ 1,5 mm A titre 10 d'exemple numérique, non limitatif, le capuchon est prévu pour exercer un effort d'au moins 4 newtons pour une diminution de sa longueur axiale d'environ 1 mm par rapport à son état libre De préférence, le capuchon est prévu pour exercer un effort sensiblement constant lors de sa déformation. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées cidessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d' un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins Fig 1 est une vue schématique en coupe partielle d'un cylindre de roue pour frein à tambour selon l'invention, et d'une partie d'un segment avec garniture de friction à l'état neuf. Fig 2 montre, semblablement à Fig l, le cylindre de roue dans 25 une configuration correspondant à une garniture de friction usée. Fig 3 est une section, à plus grande échelle, du capuchon en cours de mise en place. Fig 4 montre, semblablement à Fig 3, le capuchon pour une position reculée du piston correspondant à une garniture de friction 30 neuve. Fig 5 montre le capuchon pour une position intermédiaire du piston entre garniture neuve et garniture usée. Fig 6 montre le capuchon pour la position du piston correspondant à l'usure maximale de la garniture. Fig 7, enfin, est une courbe représentant l'effort de réaction du capuchon en N (newtons), porté en ordonnée, en fonction du déplacement du piston en mm, porté en abscisse. En se reportant à Fig 1 des dessins, on peut voir un cylindre de roue 1 de frein à tambour de véhicule automobile comprenant un corps de cylindre 2 et au moins un piston 3 monté coulissant dans le corps de cylindre 2 Le piston 3 fait saillie hors du corps de cylindre 2 à une extrémité ouverte 4 de ce dernier Généralement le corps de cylindre 2 est 5 ouvert à ses deux extrémités axiales et deux pistons tels que 3 sont disposés dans l'alésage du corps de cylindre, symétriquement par rapport à un plan médian orthogonal à l'axe du corps de cylindre Une admission 5 de liquide sous pression est prévue dans le corps de cylindre 2 pour que le piston 3 exerce un effort de poussée sur un élément 6 lié à une 10 garniture de friction 7. Dans l'exemple considéré, le frein est un frein à tambour et l'élément 6 forme le talon d'un segment ou mâchoire 8 du frein à tambour Le segment 8 est articulé sur un pivot, non représenté, situé à l'extrémité du segment 8 opposée à l'élément 6 L'extrémité du piston 3 15 située à l'extérieur du cylindre forme une tête 3 a qui peut venir en appui contre l'élément 6. Lorsque du liquide sous pression est introduit dans le corps de cylindre 2, le piston 3 se déplace vers la gauche de Fig 1 et pousse l'élément 6 La garniture de friction 7 vient alors en appui contre la 20 surface interne d'un tambour de roue 9, partiellement représenté, qui tourne avec la roue du véhicule. Un dispositif (non représenté) est prévu pour rappeler le segment 8 et la garniture 7 lorsque la pression de liquide cesse dans le corps de cylindre 2 Un dispositif automatique de rattrapage d'usure (non 25 représenté) est prévu pour maintenir au repos un jeu sensiblement constant entre la surface intérieure du tambour 9 et la garniture 7, indépendamment de l'état d'usure de cette garniture. Un moyen élastique E est en outre prévu pour agir sur le piston 3 et le maintenir au contact de l'élément 6 en l'absence de pression de 30 fluide dans le corps de cylindre 2. Le piston 3 comporte, à l'intérieur du corps de cylindre 2, une face d'extrémité axiale 3 b fermée Le piston 3 est plein, dépourvu de tout alésage borgne, de sorte que l'usinage du piston s'en trouve simplifié. Le moyen élastique E est situé à l'extérieur du corps de cylindre 2 et exerce un effort axial entre ce corps de cylindre 2 et le piston 3. Le moyen élastique E est avantageusement constitué d'un capuchon 10 en matière flexible, notamment en matière élastomère, coiffant l'extrémité 4 du corps de cylindre 2 o sort le piston et entourant le piston 3 Le capuchon 10 comporte, à son extrémité de plus grand diamètre, un bourrelet 11 faisant saillie radialement vers l'intérieur, ancré dans une gorge 12 prévue autour du corps de cylindre 2 L'autre 5 extrémité, de plus petit diamètre, du capuchon 10 est ancrée dans une gorge 13 prévue autour de la tête 3 a du piston De préférence, comme illustré sur Figs 3 à 6, cette extrémité du capuchon est munie d'un bourrelet 14 faisant saillie suivant la direction axiale vers l'extérieur, du côté opposé au corps de cylindre 2. Le capuchon 10 est prévu pour exercer une force d'application suffisante du piston 3 contre l'élément 6 sur toute une plage de positions possibles du piston 3 au repos, correspondant à la variation d'épaisseur de la garniture 7 entre état neuf et état usé. Le capuchon 10 présente une forme en cloche, sensiblement de 15 révolution, dont la méridienne bien visible sur les Figs 3 à 6, est déterminée pour assurer, tout en se déformant, l'effort souhaité sur la plage utile Cette méridienne est formée par un arc de courbe qui, au repos, est convexe vers l'extérieur et dont la courbure varie selon le degré d'usure de la garniture de friction 7. Fig 3 illustre la mise en place du capuchon 10 autour du corps de cylindre 2 et du piston 3 Le capuchon 10 est à l'état libre et la distance axiale X O entre les bourrelets 12 et 14 est maximale; le capuchon 10 n'exerce pas de poussée sur le piston 3 vers l'extérieur du corps de cylindre 2. Lorsque le cylindre de roue 1 est installé avec une garniture de friction 7 à 1 ' état neuf, le piston 3 est repoussé dans le corps de cylindre 2 comme illustré sur Fig 4 et le capuchon 10 est recourbé au maximum Il exerce alors généralement la force de poussée maximale sur le piston 3, ayant tendance à le faire sortir du corps de cylindre 2. Fig 5 représente la méridienne du capuchon 10 pour un état d'usure intermédiaire de la garniture de friction 7 entre l'état neuf et l'usure maximale. Fig 6 enfin, représente le capuchon 10 pour une usure maximale de la garniture 7 Dans cette configuration, la distance axiale 35 X 1 entre les bourrelets 11 et 14 est inférieure à la distance X O entre ces mêmes bourrelets lorsque le capuchon 10 est à l'état libre Le capuchon 10 est prévu pour exercer sur le piston 3, par suite de cette diminution de la distance entre les bourrelets 11 et 14, un effort suffisant de poussée vers l'extérieur. Dans le cas d'un frein à tambour de véhicule automobile, le capuchon flexible 10 est prévu pour exercer un effort d'au moins 4 newtons pour une diminution d'environ 1 mm de la distance à l'état 5 libre X O entre les bourrelets 11 et 14 Ceci correspond à l'usure maximale admissible de la garniture 7 et à un recul du piston 3 de la position illustrée sur Fig 3 à celle de Fig 6. Le capuchon 10 est en outre prévu pour exercer un effort d'environ 20 newtons pour une diminution de la distance X O entre les 10 bourrelets 11 et 14 d'environ 12 mm correspondant à une garniture de friction 7 neuve; la configuration du capuchon 10 est alors celle illustrée sur Fig 4 Fig 7 est un diagramme illustrant l'effort de réaction exercé par le capuchon 10 sur le piston 3, selon un exemple de réalisation du 15 capuchon 10 en matière élastomère. Il apparaît que pour un déplacement de 1 mm du piston 3 correspondant à une diminution de la distance à l'état libre de 1 mm entre les bourrelets 11 et 14, l'effort de réaction du capuchon est d'environ 5 N. Cet effort augmente ensuite avec le déplacement du piston suivant une 20 courbe comportant une première partie concave vers le haut dont la pente augmente, puis un point d'inflexion sensiblement à mi-course, et une partie concave vers le bas dont la pente diminue L'effort de réaction est d'environ 20 N pour un déplacement de 12 mm du piston. Une réalisation préférée consiste en un capuchon assurant un 25 effort de réaction sensiblement constant au cours de sa déformation. La solution de l'invention permet de supprimer le ressort hélicodal prévu à l'intérieur du corps de cylindre 2 pour exercer l'effort de poussée Du même coup, le montage du ressort est supprimé, ce qui simplifie les opérations En outre, le piston 3 est un bloc plein Sa 30 fabrication est simplifiée puisque l'usinage d'un alésage borgne dans le piston, pour loger un ressort, est supprimé. L'opération de purge d'air du cylindre est améliorée, notamment en raison de la suppression de toute cavité dans le piston 3. Le cot de fabrication du cylindre de roue se trouve ainsi 35 diminué sensiblement. Le capuchon assure également une fonction d' étanchéité et empêche la saleté de polluer la coupelle du piston Le capuchon isole l'intérieur du cylindre de roue des pollutions extérieures susceptibles de gêner le coulissement du piston. Bien que la description ait été effectuée à propos d'un cylindre de roue pour frein à tambour, l'invention peut s'appliquer à d'autres types de freins, notamment freins à disque, faisant intervenir un cylindre et un piston exerçant une poussée sur un élément à commander. REVENDICATIONS 1 Cylindre de roue pour frein de véhicule, comprenant un corps de cylindre ( 2) et au moins un piston ( 3) monté coulissant dans le corps de 5 cylindre et faisant saillie hors du corps de cylindre à une extrémité ouverte ( 4) de ce dernier, une admission ( 5) de fluide sous pression étant prévue dans le corps de cylindre pour que le piston ( 3) exerce un effort de poussée sur un élément ( 6) lié à une garniture de friction ( 7), un moyen élastique (E) étant en outre prévu pour agir sur le piston ( 3) et le 10 maintenir au contact de l'élément ( 6) en l'absence de pression de fluide dans le corps de cylindre, caractérisé par le fait que le piston ( 3) comporte, à l'intérieur du corps de cylindre ( 2), une face d'extrémité axiale ( 3 b) fermée, et que le moyen élastique (E) est situé à l'extérieur du corps de cylindre ( 2) et exerce un effort entre le corps de cylindre et le 15 piston. 2 Cylindre de roue selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston ( 3) est plein et dépourvu de tout alésage. 3 Cylindre de roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le moyen élastique (E) est constitué d'un capuchon ( 10) en matière flexible coiffant l'extrémité ( 4) du corps de cylindre ( 2) o sort le piston, et entourant le piston ( 3), le capuchon ( 10) étant ancré respectivement sur le corps de cylindre ( 2) et sur le piston ( 3), et étant prévu pour exercer 25 une force d'application suffisante du piston ( 3) contre l'élément ( 6) sur toute une plage de positions du piston au repos correspondant à la variation d'épaisseur de la garniture de friction ( 7) entre état neuf et état use. 4 Cylindre de roue selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le capuchon ( 10) est prévu pour assurer simultanément une fonction d'étanchéité et pour isoler l'intérieur du cylindre de roue des pollutions extérieures. 5 Cylindre de roue selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que le capuchon ( 10) présente une forme en cloche sensiblement de révolution dont la méridienne est déterminée pour assurer l'effort souhaité sur toute la plage utile. 6 Cylindre de roue selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la méridienne du capuchon ( 10) est formée par un arc de courbe dont la courbure varie selon le degré d'usure de la garniture de friction ( 7), cette 5 courbure étant maximale pour une garniture de friction neuve et minimale lorsque l'usure est maximale. 7 Cylindre de roue selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que le capuchon ( 10) est réalisé en matière élastomère. 10 8 Cylindre de roue pour frein à tambour de véhicule automobile, selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait que le capuchon ( 10) est prévu pour exercer un effort d'au moins 4 newtons pour une diminution de longueur axiale du capuchon d'environ 1 mmn par rapport à 15 son état libre. 9 Cylindre de roue selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé par le fait que le capuchon ( 10) est prévu pour exercer un effort sensiblement constant lors de sa déformation. Cylindre de roue selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé par le fait que le corps de cylindre ( 2) comporte sur sa surface extérieure une gorge ( 12) autour de l'extrémité ouverte ( 4) tandis que le capuchon comporte un bourrelet ( 11) faisant saillie radialement vers l'intérieur 25 ancré dans cette gorge, et le piston ( 3) comporte une gorge ( 13) dans laquelle est ancrée l'extrémité correspondante du capuchon qui comporte un bourrelet ( 14) faisant saillie suivant la direction axiale vers l'extérieur. 11 Capuchon pour cylindre de roue selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en matière flexible, qu'il est prévu pour coiffer l'extrémité du corps de cylindre o sort le piston et pour entourer le piston, et pour être ancré respectivement sur le corps de cylindre et sur le piston, et qu'il est prévu pour exercer une 35 force d'application suffisante du piston contre l'élément lié à la garniture de friction sur toute une plage de variation de la longueur axiale du capuchon. 12 Capuchon selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le capuchon ( 10) est prévu pour assurer simultanément une fonction d'étanchéité et pour isoler l'intérieur du cylindre de roue des pollutions extérieures. 13 Capuchon selon la revendication 11 ou 12, caractérisé par le fait qu'il présente une forme en cloche sensiblement de révolution dont la méridienne, ainsi que l'épaisseur et les caractéristiques mécaniques, sont déterminées pour assurer l'effort souhaité sur toute la plage utile. 10 14 Capuchon selon l'une des revendication 11 à 13, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en matière élastomère. Capuchon selon la revendication 14, caractérisé par le fait que 15 l'épaisseur du capuchon ( 10) est d'environ 1,5 mrm. 16 Capuchon selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé par le fait qu'il comporte, à son extrémité de plus grand diamètre prévue pour entourer le corps de cylindre, un bourrelet ( 11) en saillie radiale vers 20 l'intérieur et, à son extrémité de plus petit diamètre, prévue pour entourer le piston, un bourrelet ( 14) en saillie suivant la direction axiale vers 1 ' extérieur. 17 Capuchon selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé par le 25 fait qu'il est prévu pour exercer un effort d'au moins 4 newtons pour une diminution de sa longueur axiale d'environ 1 mm. 18 Capuchon selon l'une des revendications 11 à 17, caractérisé par le fait qu'il est prévu pour exercer un effort sensiblement constant lors de sa 30 déformation.