Brevet FR2941024A1 — publié le 20100716

Diaphraqmes pour freins à air comprimé L'invention a trait aux freins comprenant un diaphragme à actionnement pneumatique pour véhicules, et plus particulièrement à un montage actionneur de frein comprenant un diaphragme muni d'une nervure ou d'un anneau pour centrer et maintenir la position d'un piston ou d'une plaque de poussée et aussi pour réduire la quantité de débris s'accumulant dans le montage d'actionnement du frein. Les diaphragmes pour freins de service sont utilisés dans les actionneurs de freins utilisant un fluide sous pression, tels que les actionneurs que l'on trouve dans les systèmes de freins pneumatiques pour les camions, les caravanes, les trains, et autres véhicules poids lourds. Ces systèmes à air comprimé sont généralement actionnés par un montage actionneur, fonctionnant par l'application sélective d'air comprimé. Dans un actionneur habituel de frein de service, le carter du frein à air comprimé est divisé en une chambre de compression et une chambre de poussée. La chambre de compression est en communication fluidique avec une source d'air comprimé et la chambre de poussée comprend un piston ou une tige poussoir, qui est relié au montage du frein, et au moyen duquel l'introduction et la sortie d'air dans la chambre de compression agit sur le piston pour le mettre alternativement dans et en dehors du corps pour actionner et relâcher le frein. Un problème connu concernant les actionneurs de frein de service de ce type est que le piston d'un actionneur a tendance à glisser, et à bouger. Lorsque les conditions climatiques sont humides, l'eau mélangée avec l'huile et la saleté de la route s'insèrent entre le piston et le diaphragme, et se comportent comme un lubrifiant. Le piston peut glisser radialement hors de sa position centrée, ce qui peut restreindre la course d'actionnement et/ou réduire la force fournie par l'actionneur. Cela constitue une difficulté car le frein de service ne fonctionnera pas aussi efficacement que dans des conditions normales, ce qui peut conduire à une augmentation des distances de freinage, et au dysfonctionnement du frein de service. Les conceptions de l'art antérieur ont peu contribué à la résolution de ce problème, si ce n'est FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR renforcer la paroi du diaphragme et ajouter des gorges. La conséquence est une modification de la courbe d'effort exercé par l'actionneur. De manière optimale, la courbe d'effort doit être aussi plate que possible pour avoir une course d'actionnement maximale. Cependant, le renforcement de la paroi fait prendre à la courbe d'effort un profil en S. Les conceptions de l'art antérieur considèrent le retrait des débris comme un problème secondaire. Ces conceptions sont limitées car elles ne permettent ni de se débarrasser de l'excès de débris sur la surface intérieure du diaphragme, ni de corriger le désaxement du piston. En général, les diaphragmes pour les actionneurs de frein de service sont faits à partir de deux couches élastiques encadrant une couche de tissu. Les diaphragmes dans les actionneurs de frein de service sont généralement supportés à leur périphérie entre les deux corps de l'actionneur. Lorsqu'un fluide sous pression est introduit d'un côté du diaphragme, le diaphragme met en mouvement une plaque de poussée ou un piston pour actionner le mécanisme du frein. Le diaphragme retourne à sa position normale lorsque l'air comprimé est relâché, un petit ressort de rappel remettant la tige poussoir et le diaphragme en position normale. Les diaphragmes pour actionneurs de frein sont généralement en forme de coupe avec une paroi de fond ou base prolongée par une paroi latérale conique. La paroi conique se termine par une collerette qui est pincée entre une portion supérieure et inférieure d'un boîtier. Une force est exercée par le diaphragme sur un piston ou plaque de poussée, et le diaphragme est habituellement en contact direct avec le piston. Des problèmes surviennent lorsque de la matière s'introduit entre le piston et le diaphragme, limitant le contact direct entre le diaphragme et le piston, provoquant le glissement radial du piston, au- delà de sa position centrée. Cela peut restreindre la course de l'actionneur et/ou réduire la force fournie par l'actionneur. Il est donc souhaitable de développer un diaphragme pour un actionneur de frein qui permette de faciliter le retrait de déchets du diaphragme et limite le mouvement radial du piston tendant à l'écarter de la position centrée. Il est également souhaitable de faciliter le FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR repérage du piston dans le diaphragme pendant le montage, comme il sera montré à l'aide des modes de réalisation de la présente invention. L'invention concerne un diaphragme destiné à être utilisé dans un actionneur de frein. La conception permet d'obtenir un diaphragme durable favorisant le retrait de matière coincée entre le piston et le diaphragme dans un actionneur de frein. Cette conception limite le mouvement radial du piston tendant à l'écarter de la position centrée, et favorise le repérage du piston dans le diaphragme pendant l'assemblage. Un diaphragme de frein selon la présente invention inclut une collerette saillante pour venir en prise avec un bâti comprenant un piston, une paroi de fond comprenant une surface intérieure pour venir en prise avec le piston, et une paroi latérale reliant la collerette en saillie à la paroi de fond. Plusieurs nervures sont prévues sur la surface intérieure de la paroi de fond, chaque nervure s'étendant dans une direction opposée à l'intersection entre la paroi latérale et la paroi de fond, vers le centre radial de la surface interne, en révolution autour du centre radial de la surface intérieure. Les nervures peuvent être de forme rectangulaire ou peuvent présenter d'autres formes incluant, mais de manière non limitative, trapézoïdes, triangles, demi-cercles, et autres. Plusieurs nervures sont utilisées pour maintenir le piston contre les nervures, lesquelles sont connectées à la paroi de fond du diaphragme. Les nervures ménagent un espace entre le diaphragme et le piston, et permettent à la gravité de dégager des débris du piston et du diaphragme. Les nervures restreignent le mouvement latéral du piston et permettent de repérer le piston dans le diaphragme pendant l'assemblage. L'actionneur est établi avec un axe central horizontal ou formant un angle allant jusqu'à 10° avec l'horizontale. Les nervures font partie intégrante du matériau moulé formant le diaphragme. Le diaphragme comprenant les nervures est généralement réalisé en matière élastique et flexible. Cependant, le diaphragme peut aussi être réalisé à partir d'autres matériaux incluant des tissus qui sont durables et étirables, et qui peuvent résister à la fatigue et aux efforts de déchirement dus à la force exercée par l'air comprimé et le piston. FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR L'épaisseur du diaphragme de la présente invention n'est pas conforme à un diaphragme pour frein à paroi fine. Au contraire, l'invention est conforme aux standards de dimensions des diaphragmes utilisés dans les actionneurs de frein de service. La structure des actionneurs de frein de service et des diaphragmes de la présente invention s'accorde ou même dépasse tous les standards de la SAE (Society of Automotive Engineers) pour les diaphragmes de ce type. Un mode de réalisation préféré de l'invention comprend en outre des nervures d'étendant dans une direction perpendiculaire à l'intersection entre la paroi latérale et la paroi de fond, vers le point central radial de la surface intérieure, en révolution autour du centre radial de la surface intérieure. Selon un mode de réalisation de l'invention, un diaphragme de frein selon la présente invention comprend une collerette saillante en prise avec un carter comprenant un piston, une paroi de fond ayant une surface intérieure pour venir en prise avec un piston, et une paroi latérale reliant la collerette en saillie à la paroi de fond. Un anneau est prévu sur la surface intérieure de la paroi de fond, s'étendant dans une direction opposée à l'intersection entre la paroi latérale et la paroi de fond, vers le centre de la surface intérieure, en révolution autour du centre radial de la surface intérieure. Cet anneau empêche les débris de s'accumuler sur le diaphragme et contrôle le mouvement latéral du piston pendant l'actionnement dudit actionneur. L'anneau maintient également le piston contre l'anneau, ménageant un espace entre le diaphragme et le piston. L'anneau permet de ménager un espace entre le diaphragme et le piston et de former une poche d'air, permettant à l'air et aux débris capturés d'être éjectés pendant l'actionnement de l'actionneur de frein. En particulier, lorsque l'actionnement a lieu, le piston et/ou la plaque du piston est amené à se déplacer à cause de l'actionnement, formant la poche d'air. Pendant l'actionnement, le diaphragme pousse sur la plaque et expulse et éjecte l'air et d'autres polluants, comme une éructation. Des matériaux étrangers sont expulsés avec l'air tout au long des multiples cycles d'actionnement. FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR Dans un mode de réalisation préféré de l'invention l'anneau s'étend dans une direction opposée à l'intersection entre la paroi latérale et la paroi de fond perpendiculairement à l'intersection. Un autre mode de réalisation de l'invention propose une méthode pour contrôler le mouvement latéral d'un piston pendant l'actionnement d'un actionneur, comprenant les étapes consistant à fournir un diaphragme comprenant une collerette, une paroi latérale et une paroi de fond possédant une surface intérieure ; placer une pluralité de nervures sur la surface intérieure de la paroi de fond du diaphragme ; mettre en prise le piston et les nervures ; et actionner ledit actionneur, lesdites nervures servant à maintenir le piston pendant l'actionnement dudit actionneur, et ménageant un espace entre ledit diaphragme et ledit piston. Cette méthode comprend également une étape de retrait des débris de l'espace ménagé entre le diaphragme et ledit piston. La méthode comprend en outre une étape de contrôle du mouvement latéral d'un piston pendant l'actionnement. Un autre mode de réalisation de l'invention propose une méthode pour contrôler le mouvement latéral d'un piston pendant l'actionnement d'un actionneur, comprenant les étapes consistant à fournir un diaphragme comprenant une collerette, une paroi latérale et une paroi de fond ayant une surface intérieure ; mettre en prise le piston et l'anneau, et actionner ledit actionneur, l'anneau servant à maintenir le piston pendant l'actionnement dudit actionneur, ménageant un espace entre le diaphragme et le piston. La méthode comprend également une étape de formation d'une poche d'air entre le piston et le diaphragme, la poche d'air étant éjectée pendant l'actionnement dudit actionneur. La poche d'air contient des déchets et des débris additionnels qui sont également éjectés pendant l'actionnement dudit actionneur. On décrit brièvement ci-après les dessins. La figure 1 est une vue en coupe d'un actionneur de frein selon l'art antérieur ; La figure 2 est une vue en coupe d'un diaphragme de frein selon l'art antérieur utilisé dans un actionneur de frein comme celui représenté à la figure 1 ; FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR La figure 3 illustre une vue isométrique du diaphragme pour frein selon la présente invention comprenant des nervures sur la surface intérieure de la paroi de fond du diaphragme ; La figure 4 illustre une vue de détail du diaphragme de la figure 3 vu de dessus ; La figure 5 montre une vue en coupe du diaphragme, prise le long de la ligne 5-5 de la figure 4 ; La figure 6 est une vue de détail de la structure d'une nervure de la figure 5 ; La figure 7 illustre une vue isométrique d'un diaphragme de frein avec un anneau sur la surface intérieure de la paroi de fond du diaphragme ; La figure 8 illustre une vue de détail du diaphragme de la figure 7 vu de dessus ; La figure 9 montre une vue en coupe du diaphragme, prise le long de la ligne 9-9 de la figure 8, selon la présente invention ; La figure 10 est une vue de détail de la structure de l'anneau de la figure 9 ; La figure 11 est une vue isométrique du diaphragme avec un anneau sur la surface intérieure de la paroi de fond du diaphragme et également avec un piston monté sur le diaphragme ; La figure 12 montre une vue en coupe du diaphragme avec un anneau et un piston, selon la figure 11, et selon la présente invention ; La figure 13 montre une vue de détail de la structure de l'anneau avec le piston. La figure 1 illustre un actionneur 11 de frein conventionnel du type de ceux utilisés sur les camions, trains et autres véhicules poids lourds. L'actionneur 11 comprend une chambre circulaire comportant des parties de logement 12 et 13 séparées et maintenues ensemble par un collier 14 fixé à des ailes 23. Un piston 16 mobile, fixé à une tige 17 de piston, est placé dans la chambre et s'étend au travers d'une ouverture 18 dans la partie 13 de logement. L'extrémité externe de la tige 17 de piston est reliée à un mécanisme de freinage (non représenté). Un ressort 19 entoure la tige 17 de piston et sollicite cette tige et le piston 16 vers le diaphragme 21 et la partie 12 de logement. Le diaphragme 21 est en forme de coupe avec une collerette 22 à sa périphérie. Cette FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR collerette est pincée entre les ailes 23 des parties 12 et 13 de logement pour enfermer les espaces dans les parties 12 et 13 de logement sur des côtés opposés du diaphragme. En fonctionnement, l'air comprimé entre dans l'espace 20 sous le diaphragme 21 par des moyens d'accès (non représentés). L'air comprimé provoque la remontée du diaphragme 21, du piston 16 et de la tige 17 de piston pour actionner le mécanisme de freinage. Le diaphragme 21 se met en position inverse de celle représentée sur la figure 1 (la position supposée du diaphragme lorsqu'aucune force n'est appliquée). Lorsque l'air comprimé quitte l'espace 20, le ressort 19 remet le diaphragme 21, le piston 16 et la tige 17 de piston dans la position de la figure 1. Le piston 29, la tige 27 de piston et le ressort 25 font partie d'un système de freinage d'urgence (dans l'éventualité d'une perte de pression de l'air) et d'un système de freinage pour le stationnement. Une vue en coupe agrandie du diaphragme 21 est reproduite sur la figure 2. Le diaphragme 21 comprend une paroi 33 de fond en prise avec le piston 16. Cette paroi de fond plane se confond avec la paroi latérale qui réalise la jonction entre la collerette 22 et la paroi de fond 33. Un diaphragme 50 de frein selon la présente invention est représenté sur les figures 3 à 13. Comme les diaphragmes 21 de l'art antérieur, le diaphragme 50 de frein est en forme générale de coupe avec des nervures 53 placées sur la surface intérieure de la paroi 54 de fond du diaphragme 50. Sur la figure 3 on peut également voir la paroi 52 latérale, qui relie la collerette 51 à la paroi de fond 54. La conception permet de conserver un diaphragme durable qui favorise le retrait de matières qui seraient venues se coincer entre le piston et le diaphragme dans un actionneur de frein. La conception limite le mouvement radial du piston s'écartant de la position centrée, et favorise le repérage du piston dans le diaphragme pendant le montage. La figure 4 est une vue de dessus du diaphragme 50 de frein de la figure 3. Ici, la pluralité de nervures 53 sont montrées disposées de manière circulaire sur la paroi 54 de fond. La collerette 51 est également visible, aussi bien que la structure circulaire du diaphragme 50. FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR La figure 5 est une vue en coupe verticale du diaphragme de freinage prise selon la ligne 5-5 sur la figure 4. Ici, on peut clairement voir les nervures 53 placées sur la surface intérieure de la paroi 54 de fond du diaphragme 50. On voit également la paroi 52 latérale, qui relie la collerette 51 à la paroi 54 de fond. Une vue en coupe des nervures illustre une nervure 55 s'étendant à l'opposé de l'intersection entre la paroi 52 latérale et la paroi 54 de fond, vers le centre de la surface intérieure. Dans un mode de réalisation préférée, la nervure 55 s'étend dans une direction perpendiculaire à l'opposé de l'intersection entre la paroi 52 latérale et la paroi 52 de fond. La figure 6 est une vue de détail d'une nervure 55 de la figure 5. Ici, on peut voir comment la nervure est reliée à la paroi de fond du diaphragme, la nervure 55 étant en saillie sur la paroi 54 de fond. Selon un mode de réalisation alternatif de l'invention, la figure 7 illustre une vue isométrique du diaphragme 70 de frein avec un anneau 73 placé sur la surface intérieur de la paroi 74 de fond du diaphragme 70. La paroi 72 latérale est également visible sur la figure 7, cette paroi reliant la collerette 71 à la paroi 74 de fond. L'anneau sert à maintenir un piston et un diaphragme dans l'actionneur de frein. La conception limite le mouvement radial du piston s'écartant de la position centrée, et favorise le repérage d'un piston sur le diaphragme pendant l'assemblage. La figure 8 est une vue de détail du diaphragme 70 de frein de la figure 7 vu de dessus. Ici, l'anneau 73 est visible ainsi que la collerette 71. La paroi 74 de fond est également illustrée, ainsi que la structure circulaire du diaphragme 70. La figure 9 illustre une vue en coupe verticale du diaphragme de frein prise le long de la ligne 9-9 sur la figure 8. Ici, on peut clairement voir l'anneau 73 placé sur la surface intérieure de la paroi 74 de fond du diaphragme 70. On voit également la paroi 72 latérale, qui relie la collerette 71 à la paroi 74 de fond. L'anneau 73 est représenté s'étendant dans une direction s'écartant de l'intersection entre la paroi 72 latérale et la paroi 74 de fond, vers le centre de la surface intérieure. L'anneau 73 est montré. Dans un mode préféré de réalisation, l'anneau 73 s'étend dans une direction perpendiculaire opposée à l'intersection entre la paroi 72 FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR latérale et la paroi 74 de fond. Ceci fournit un support pour un piston et forme un espace à partir duquel les débris et les déchets peuvent être expulsés. La figure 10 est une vue de détail de l'anneau 73 de la figure 9. Ici, on peut voir comment l'anneau 73 est relié à la paroi de fond du diaphragme, l'anneau 73 étant en saillie sur la paroi 74 de fond. La figure 11 est une vue isométrique du diaphragme 70 sur lequel un piston 90 est fixé. Ici, on peut voir comment le diaphragme 70 supporte le piston 90. En outre, l'anneau 73 est illustré relié à la paroi 72 latérale et la paroi 72 latérale est montrée reliée à la collerette 71. La figure 12 est une vue en coupe du diaphragme de frein de la figure 11. On peut voir que le piston est retenu par l'anneau 73. On peut également voir l'espace 95, à partir duquel les débris et les déchets sont expulsés pendant le processus d'actionnement. Pendant l'actionnement, le piston 90 se déplace et forme une poche d'air dans l'espace 95. Lorsque l'unité est actionnée, le diaphragme pousse la plaque, expulse l'air et éjecte d'autres polluants, comme une éructation. La matière étrangère est expulsée avec l'air tout au long des multiples cycles d'actionnement. La figure 13 est une vue de détail de la structure de l'anneau de la figure 12. Cette figure montre et illustre comment le piston est maintenu par la structure de l'anneau, formant un espace 95 qui permet aux déchets et autres débris d'être expulsés du diaphragme. La vue de détail illustre en outre clairement comment le piston 90 est retenu par l'anneau 73. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec certains modes de réalisation spécifiques, il convient de comprendre que ce sont des exemples d'illustration non limitatifs et que divers changements et modifications de forme et de détails peuvent être apportés, et que la portée des revendications jointes doit être appréciée de manière aussi large que l'art antérieur le permet. FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR REVENDICATIONS1. Diaphragme (50) pour un actionneur (11) de frein, le diaphragme (50) comprenant ù une collerette (51) en saillie pour venir en prise avec un bâti comprenant un piston, une paroi (54) de fond ayant une surface intérieure pour venir en prise avec le piston, une paroi (52) latérale reliant la collerette (51) en saillie à la paroi (54) de fond, et une pluralité de nervures (53) placées sur la surface intérieure de la paroi (54) de fond, chaque nervure (53) s'étendant dans une direction opposée à l'intersection entre la paroi (52) latérale et la paroi (54) de fond, vers le centre de la surface intérieure. 2. Diaphragme (50) selon la revendication 1, dans lequel les nervures (53) sont régulièrement espacées. 3. Diaphragme (50) selon la revendication 1, dans lequel les nervures (53) retiennent le piston contre les nervures (53) et ménagent un espace entre le diaphragme (50) et le piston. 4. Diaphragme (50) selon la revendication 3 dans lequel les nervures (53) empêchent des débris de s'accumuler sur le diaphragme (50), et dans lequel l'espace formé entre le diaphragme (50) et le piston permet aux débris de tomber hors de l'espace entre le diaphragme (50) et le piston. 5. Diaphragme (50) selon la revendication 1, dans lequel les nervures (53) restreignent le mouvement latéral du piston. 6. Diaphragme (50) selon la revendication 1, dans lequel l'intervalle relatif à la longueur des nervures (53) est suffisamment large pour expulser des débris moins longs que la longueur circonférentielle des nervures (53). 7. Diaphragme (50) selon la revendication 1, dans lequel les nervures (53) s'étendent de manière circonférentielle pour correspondre au diamètre externe du piston. 8. Diaphragme (50) selon la revendication 5, dans lequel chaque nervure (53) de la pluralité de nervures (53) comprend un épaulement qui maintien ledit piston. FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR 9. Diaphragme (70) selon la revendication 8, dans lequel les épaulements s'étendent radialement vers le centre de la surface intérieure du diaphragme (70). 10. Diaphragme (70) pour un actionneur de frein, ledit diaphragme (70) comprenant : une collerette (71) en saillie pour venir en prise avec un bâti comprenant un piston, une paroi (74) de fond ayant une surface intérieure pour venir en prise avec le piston, une paroi (72) latérale reliant la collerette (71) en saillie à la paroi (74) de fond ; et un anneau (73) placé sur ladite surface, intérieure de ladite paroi (74) de fond, s'étendant dans une direction opposée à l'intersection entre la paroi latérale et la paroi de fond, vers le centre de la surface intérieure. 11. Diaphragme (70) selon la revendication 10, dans lequel l'anneau (73) empêche les débris de s'accumuler sur le diaphragme (70) et restreint le mouvement latéral du piston pendant l'actionnement dudit actionneur. 12. Diaphragme (70) selon la revendication 10, dans lequel l'anneau (73) retient le piston contre l'anneau (73), ménageant un espace (95) entre le diaphragme (70) et le piston. 13. Diaphragme (70) selon la revendication 10 dans lequel l'espace (95) ménagé entre le diaphragme (70) et l'anneau (73) forme une poche d'air, permettant à l'air et aux débris capturés d'être éjectés pendant l'actionnement de l'actionneur de frein. 14. Méthode pour contrôler le mouvement latéral d'un piston pendant l'actionnement d'un actionneur, comprenant les étapes consistant à : fournir un diaphragme (50) comprenant une collerette (51), une paroi (52) latérale, et une paroi (54) de fond ayant une surface intérieure ; placer une pluralité de nervures (53) sur la surface intérieure de la paroi (54) de fond plane du diaphragme (50) ; mettre en prise le piston avec les nervures (53), de manière que, pendant l'actionnement dudit actionneur, les nervures (53) FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FRretiennent un piston, et qu'un espace (95) soit ménagé entre le diaphragme (50) et ledit piston. 15. Méthode selon la revendication 14, dans lequel pendant l'actionnement dudit actionneur, les débris sont éjectés de l'espace (95) ménagé entre le diaphragme (70) et le piston. 16. Méthode selon la revendication 14, comprenant en outre une étape de contrôle du mouvement latéral d'un piston pendant l'actionnement. 17. Méthode pour contrôler le mouvement latéral d'un piston pendant l'actionnement d'un actionneur, comprenant les étapes consistant à : fournir un diaphragme (70) comprenant une collerette (71), une paroi (72) latérale, et une paroi (74) de fond ayant une surface intérieure ; placer un anneau (73) sur ladite surface intérieure de ladite paroi (74) de fond du diaphragme (70) ; mettre le piston en prise avec l'anneau (73), de manière que, pendant l'actionnement dudit actionneur, l'anneau (73) sert à retenir le piston, et qu'un un espace (95) soit ménagé entre le diaphragme (70) et le piston. 18. Méthode selon la revendication 17, dans laquelle, pendant l'actionnement dudit actionneur, une poche d'air est formée entre le piston et le diaphragme (70), ladite poche d'air étant éjectée pendant l'actionnement de l'actionneur. 19. Méthode selon la revendication 17, dans laquelle, pendant l'actionnement dudit actionneur, des débris sont éjectés avec ladite poche d'air. 20. Méthode selon la revendication 17, comprenant en outre l'étape de contrôle du mouvement latéral d'un piston pendant l'actionnement. FR 10 00123 (S023 B006 FR)_tra_FR