Brevet FR2881501A1 — publié le 20060804

L'invention concerne un manchon de protection pour système mécanique comportant deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre et permettant de mettre la jonction de ces pièces à l'abri de l'humidité et des poussières mais lui permettant d'être continuellement à la pression atmosphérique. L'invention concerne également des procédés de fabrication d'un tel manchon de protection. L'invention concerne également une application à un frein à disque pour la protection des éléments coulissant les uns par rapport aux autres tels que l'étrier par rapport à la chape et le piston dans l'étrier. L'invention est donc plus particulièrement applicable à un système de freinage pour automobile et notamment à la protection des pièces mobiles liées aux systèmes de freinage associés aux roues du véhicule par exemple les systèmes de freins à disques. Un frein à disque, tel que représenté en figures la et lb, est destiné à être placé de part et d'autre d'un disque 1 présentant une face plane interne 11 et une face plane externe 12. Ce disque est solidaire en rotation d'un essieu de roue du véhicule et, lors d'un freinage, le frein à disque doit venir enserrer les deux faces du disque. Un tel frein à disque comporte, de façon générale, Une chape 2, comprenant une branche amont 21 (selon un sens de rotation du disque) et une branche aval 22, est destinée à chevaucher le disque et est fixée au véhicule du côté de la face interne 11 du disque. Chaque branche de la chape comporte un logement interne ou un logement externe situés de part et d'autre du disque. Ces logements sont destinés à recevoir des extrémités d'un support de plaquettes de freins interne 51 et d'un 2881501 2 support de plaquette de frein externe 52 situés de part et d'autre du disque et portant des plaquettes de frein 510 et 520. Ces supports de plaquettes de frein coulissent dans les logements de la chape. Un étrier 3 est destiné à chevaucher le disque et est monté mobile par rapport à la chape et au disque selon une direction perpendiculaire au plan du disque (voir flèche T de la figure la). Cet étrier comporte un nez 32 tournée vers la face externe du disque et qui est destinée à exercer un effort de freinage sur le support de plaquette de frein externe 52 selon une direction perpendiculaire au plan du disque. L'étrier comporte un cylindre 31 dans lequel coulisse un piston 311 qui a pour fonction d'exercer un effort de freinage sur le support de plaquette de frein interne 51. Des moyens de guidage, tels que 41, 42, 43, 45, prévus sur la chape et sur l'étrier permettent de faire coulisser l'étrier par rapport à la chape. Ainsi, lors d'une commande de freinage, le piston du cylindre de frein appuiera sur le support de plaquette de frein interne, puis l'étrier se déplacera par rapport à la chape et exercera, par le nez 32, un effort de freinage sur le support de plaquette de frein externe 52. Selon l'exemple de système de frein à disque de la figure la, l'étrier 3 coulisse sur des axes 41 et 43 qui sont fixés sur la chape 2. Le coulissement doit se faire avec le minimum de frottements. C'est pourquoi, on prévoit des manchons 7.1 à 7.4 qui constituent des enceintes étanches pour ces assemblages. Ces manchons sont généralement en caoutchouc et ont une forme en accordéon permettant un mouvement de l'étrier sur les axes 41 et 43. De même, le piston 311 qui commande les supports de plaquettes de freins 51 et 52 et le déplacement de l'étrier 3, coulisse dans un cylindre 31 (voir figure 2881501 3 lb). Ce coulissement doit être protégé et il est prévu un joint ou manchon articulé 7.5. La figure 2 représente un autre type de frein auquel s'applique l'invention. Dans ce type de frein, l'étrier E possède deux tiges Tl et T2 qui coulissent dans deux trous cl et c2 de la chape C. L'agencement de la chape C, de l'étrier E, des plaquettes de freins pl et p2 de part et d'autre du disque de freinage D est similaire à l'agencement du système de freinage décrit précédemment. Le fonctionnement du système de freinage est similaire à celui décrit précédemment. Lors d'une commande de freinage, le piston P exerce une pression, vers la gauche (sur la figure 3), sur la plaquette de frein interne pl. Le nez nz de l'étrier est attiré vers la droite et exerce une pression sur la plaquette de frein externe p2. Dans le système de freinage de la figure 2, les trous cl et c2 dans lesquels coulissent les tiges Tl et T2 sont des trous borgnes. Par ailleurs, il convient de protéger contre les intempéries le coulissement de ces tiges dans les trous cl et c2. Il en est de même du coulissement du piston P. Il est donc prévu des manchons de protection Jl, J2, J3. En raison du coulissement des tiges Tl et T2 dans des trous borgnes, lors d'un freinage, il y a un risque d'emprisonner de l'air, ce qui aura pour effet de repousser les tiges Tl et T2 vers l'extérieur des trous cl et c2. Cela risque de provoquer un freinage résiduel ou de provoquer l'apparition d'une dépression dans les trous borgnes gênant le coulissement des tiges et donc de l'étrier par rapport à la chape. Un problème similaire existe pour le piston. Cependant, les manchons de protection étant en 35 caoutchouc, ils procurent une étanchéité aussi bien à 2881501 4 l'air qu'aux poussières et à l'humidité ce qui empêche les variations de volumes d'air dans les manchons. L'invention permet de pallier cet inconvénient. L'invention concerne donc un manchon de protection pour système articulé comportant au moins une première et une deuxième pièce mobiles l'une par rapport à l'autre. Le manchon comporte une membrane souple possédant au moins une première extrémité qui est reliée à la première pièce de telle façon que le manchon réalise une enceinte étanche aux poussières et à l'humidité pour la jonction entre les deux pièces mobiles. La membrane du manchon comporte un matériau étanche à l'humidité et aux poussières et perméable aux gaz. Selon une forme de réalisation de l'invention, le manchon comporte une première extrémité qui est reliée à la première pièce et une deuxième extrémité qui est reliée à la deuxième pièce de telle façon que le manchon réalise une enceinte étanche aux poussières et à l'humidité et perméable aux gaz pour ladite jonction des deux pièces mobiles se trouvant dans cette enceinte. Il est également possible de prévoir que la membrane est en matériau étanche à l'humidité, aux poussières et au gaz et comporte, dans une zone déterminée, un élément en matériau étanche à l'humidité et aux poussières mais perméable aux gaz. De préférence, pour répondre aux applications usuelles, le manchon a une forme générale cylindrique. Avantageusement, le manchon a une forme en accordéon permettant aux deux extrémités du manchon de se rapprocher et de s'écarter l'une de l'autre. Selon une forme de réalisation, la première extrémité et la deuxième extrémité de la membrane (80, 81) ont la forme de bagues destinées à être plaquées chacune contre une surface d'une extrémité de la première 2881501 5 et de la deuxième pièce mobile lesquelles sont également de formes cylindriques. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel manchon. Ce procédé comporte: - une étape de découpe d'une surface déterminée de la membrane en matériau étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz, ladite surface correspondant à la surface de ladite zone, - une étape de collage sur la membrane d'un élément (de surface supérieure à ladite zone et recouvrant cette zone, cet élément étant étanche à l'humidité et aux poussières, mais perméable aux gaz. Selon une autre forme de procédé de réalisation du manchon selon l'invention, on prévoit les étapes suivantes: - une étape de placement sur une paroi d'un moule d'un élément en matériau étanche à l'humidité et aux poussières, mais perméable aux gaz, - une étape de mise en place d'un noyau de 20 moulage dans ledit moule, - une étape d'injection d'un matériau destiné après moulage à être étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz, -une étape de démoulage. Selon ce procédé on prévoira avantageusement que lors de l'étape de mise en place du noyau dans le moule, le noyau appuie sur l'élément en matériau étanche à l'humidité et aux poussières mais perméable aux gaz sur une surface correspondant à la surface de ladite zone. De cette façon, lors de l'injection entre les parois du noyau et du moule, d'un matériau destiné après moulage à être étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz, ce matériau injecté ne puisse pénétrer ni entre le noyau et ledit élément, ni entre ledit élément et la paroi du moule. 2881501 6 L'invention concerne également un frein à disque comportant un étrier destiné à chevaucher un disque de freinage et monté en coulissement sur une chape. De plus, un piston de commande (P) coulisse dans ledit étrier. Le coulissement de l'étrier par rapport à la chape se fait à l'aide d'au moins une tige coulissant dans un trou. Selon l'invention, ledit assemblage de coulissement est muni dudit manchon de protection ainsi décrit. De même, le coulissement du piston peut être protégé par un tel manchon. Selon une forme de réalisation, ladite tige est solidaire de l'étrier et ledit trou est prévu dans la chape, de telle façon que la tige de l'étrier coulisse dans le trou de la chape. Les différents objets caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures annexées qui représentent: - les figures la et lb, des exemples de freins à 20 disques auxquels s'applique l'invention et qui ont déjà été décrits précédemment, - la figure 2, un autre type de frein à disque auquel s'applique plus particulièrement l'invention, - la figure 3a, un exemple de manchon de 25 protection connu dans la technique, - les figures 3b et 3c, des exemples de réalisation de manchons de protection selon l'invention, - la figure 3d, une variante de réalisation d'un manchon de protection selon l'invention. La figure 3a représente, donc en coupe, un exemple de manchon connu dans la technique monté sur deux pièces 6 et 6' mobiles en coulissement l'une par rapport à l'autre. Ce manchon comporte une membrane 8 possédant une structure en accordéon. Ses deux extrémités 80 et 81 sont fixées l'une à une extrémité 60 de la pièce 6 et 2881501 7 l'autre, à l'extrémité 61 de la pièce 6'. Si les extrémités 60 et 61 sont cylindriques, les extrémités 80 et 81 du manchon sont également cylindriques et le manchon a une forme circulaire de révolution autour de l'axe XX' des pièces 6 et 6'. Les extrémités 80 et 81 adhèrent fortement aux extrémités 60 et 61 des pièces 6 et 6' de façon que le manchon réalise une enceinte étanche autour de la jonction J des extrémités 60 et 61. Cette jonction J est donc à l'abri des intempéries et de toute pollution. Par ailleurs, l'adhérence des extrémités 80 et 81 du manchon sur les extrémités 60 et 61 est telle que les extrémités 80 et 81 ne peuvent pas se déplacer aisément sur les extrémités 60 et 61. Le manchon possède donc une structure en accordéon pour permettre à la pièce 6' de coulisser dans la pièce 6, mais toute autre structure pourrait être envisagée. La figure 3a représente deux pièces montées en coulissement l'une par rapport à l'autre, mais il est bien évident que le manchon peut protéger tout autre type de montage articulé. Comme cela a été expliqué précédemment, le manchon est en caoutchouc et est donc étanche non seulement aux poussières et à l'humidité mais aussi à l'air. La figure 3b représente un mode réalisation d'un manchon selon l'invention. Il comporte, dans une zone Z, un élément 82 en matériau étanche aux poussières et à l'humidité mais perméable aux gaz et donc perméable à l'air. Cet élément peut être réalisé en un matériau fibreux et/ou tissé connu dans la technique. Par exemple ce matériau peut être réalisé à base de PTFE (polytétrafluoroéthylène) expansé (ePTFE) tel que celui 2881501 8 commercialisé sous l'appellation GORE-TEX. Un tel matériau présente en principe les propriétés d'être: - chimiquement inerte, - efficace sur une grande échelle de température, - hydrophobe, - et posséder des pores de diamètres qui peuvent être jusqu'à 20000 fois plus petits que le diamètre moyen d'une goutte d'eau et 700 fois plus petits que le diamètre d'une molécule de vapeur d'eau. Sur la figure 3b, la membrane est située sur une face plane du manchon, mais elle peut aussi être placée dans une zone comportant deux faces non coplanaires comme cela est représenté sur la figure 3c. La figure 3d représente un autre exemple de réalisation dans laquelle le manchon n'a qu'une seule extrémité qui est fixée à l'une des pièces dont on veut protéger l'articulation avec une autre pièce. Par exemple, la pièce 6" coulisse dans la pièce 6. Le manchon est fixé par son extrémité 87 à la pièce 6 par tout moyen approprié et connu dans la technique. L'extrémité 89 du manchon est fermée. Un élément en matériau perméable aux gaz et étanche à l'humidité et aux poussières peut être prévu soit comme décrit précédemment sous la forme d'un élément 82, soit sur une partie cylindrique de la membrane sous la forme d'un élément 85, soit en bout 84 du manchon. Un manchon selon l'invention pourra être réalisé de la manière suivante. Un manchon en matériau étanche à l'air, l'humidité et aux poussières (en caoutchouc par exemple), ayant été réalisé, on prévoira de découper, dans une zone Z de la membrane 8 du manchon, au moins une surface de la membrane du manchon. Ensuite, on procède au collage, sur la membrane, 35 d'un élément 82 de surface supérieure à la zone découpée 2881501 9 de façon que cet élément recouvre toute cette zone. Le matériau de cet élément est tel qu'il est étanche à l'humidité et aux poussières mais perméable aux gaz. Bien entendu, il est possible de prévoir de découper plusieurs zones et de coller aux emplacements découpés, plusieurs éléments ayant les caractéristiques décrites. Selon un autre procédé de fabrication d'un manchon selon l'invention on prévoit de surmouler le manchon sur un ou plusieurs éléments tel que 82 en matériau décrit précédemment. On prévoit alors de placer, sur une paroi d'un moule, un élément tel qu'un élément 82 en matériau étanche à l'humidité et aux poussières, mais perméable aux gaz. Ensuite, on met en place un noyau de moulage dans ledit moule selon la technique connue de fabrication de manchons en caoutchouc. Ensuite, on injecte, dans le moule un matériau destiné après moulage à être étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz tel que du caoutchouc, puis on procède au démoulage. De préférence, lors de la mise en place du noyau dans le moule on pourra prendre la précaution de faire en sorte que le noyau appuie sur l'élément 82 sur une surface légèrement inférieure à la surface de l'élément 82 de façon que lors de l'injection d'un matériau destiné après moulage à être étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz, le matériau injecté ne puisse pénétrer ni entre le noyau et ledit élément (82), ni entre l'élément (82) et la paroi du moule. L'élément 82 se trouvera ainsi moulé dans la membrane 8 du manchon. Pour que le noyau appuie sur l'élément 8, on pourra prévoir que le noyau ou la surface du moule comporte une surépaisseur correspondant sensiblement à l'épaisseur de la membrane 8, cette surépaisseur étant prévue à l'emplacement prévu de l'élément 82. REVENDICATIONS 1. Manchon de protection pour système articulé comportant au moins une première et une deuxième pièce (6, 6') mobiles l'une par rapport à l'autre, ledit manchon comportant une membrane souple (8) possédant au moins une première extrémité (80) qui est reliée à la première pièce (6) de telle façon que le manchon réalise une enceinte étanche aux poussières et à l'humidité dans laquelle se trouve une jonction (J) entre les deux pièces mobiles, caractérisé en ce que la membrane (8) du manchon comporte un matériau étanche à l'humidité et aux poussières et perméable aux gaz. 2. Manchon de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon comporte une première extrémité (80) qui est reliée à la première pièce (6) et une deuxième extrémité (81) qui est reliée à la deuxième pièce (6') de telle façon que le manchon réalise une enceinte étanche aux poussières et à l'humidité et perméable aux gaz, ladite jonction (J) des deux pièces mobiles se trouvant à l'intérieur de cette enceinte. 3. Manchon selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite membrane (8) est en matériau étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz et comporte, dans une zone déterminée (Z), un élément (82) en matériau étanche à l'humidité et aux poussières, mais perméable aux gaz. 4. Manchon selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il a une forme générale cylindrique. 5. Manchon selon la revendication 4, caractérisé en ce que le manchon a une forme en accordéon permettant aux deux extrémités (80, 81) du 2881501 12 manchon de se rapprocher et de s'écarter l'une de l'autre. 6. Manchon selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la première extrémité (80) et la deuxième extrémité (81) de la membrane ont la forme de bagues destinées à être plaquées chacune contre une surface d'une extrémité (60, 60') de la première et de la deuxième pièce mobile (6, 6') lesquelles sont également de formes cylindriques. 7. Procédé de fabrication d'un manchon selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de découpe d'une surface déterminée de la membrane (8) en matériau étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz, ladite surface correspondant à la surface de ladite zone (Z), - une étape de collage sur la membrane d'un élément (82) de surface supérieure à ladite zone (Z) et recouvrant cette zone, cet élément étant étanche à l'humidité et aux poussières, mais perméable aux gaz. 8. Procédé de fabrication d'un manchon selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de placement sur une paroi d'un moule d'un élément (82) en matériau étanche à l'humidité et aux poussières, mais perméable aux gaz, - une étape de mise en place d'un noyau de moulage dans ledit moule, 2881501 13 - une étape d'injection d'un matériau destiné après moulage à être étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz, - une étape de démoulage. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape de mise ne place du noyau dans le moule prévoit que le noyau appuie sur l'élément (82) en matériau étanche à l'humidité et aux poussières mais perméable aux gaz sur une surface correspondant à la surface de ladite zone (Z) de façon que lors de l'injection d'un matériau destiné après moulage à être étanche à l'humidité, aux poussières et aux gaz, le matériau injecté ne puisse pénétrer ni entre le noyau et ledit élément (82), ni entre l'élément (82) et la paroi du moule. 10. Frein à disque comportant un étrier (E) destiné à chevaucher un disque de freinage (D) et monté en coulissement sur une chape (C) et possédant un piston de commande (P) coulissant dans ledit étrier, ledit frein appliquant le manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coulissement de l'étrier par rapport à la chape se fait à l'aide d'au moins une tige coulissant dans un trou, ledit assemblage de coulissement étant muni dudit manchon de protection, et/ou le coulissement du piston étant protégé par ledit manchon. 11. Frein selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite tige est solidaire de l'étrier et en ce que ledit trou est prévu dans la 2881501 14 chape, de telle façon que la tige de l'étrier coulisse dans le trou de la chape.