Brevet FR2946603A1 — publié le 20101217

i Domaine de l'invention La présente invention concerne une coupelle de maître-cylindre tandem, plus avantageusement un maître-cylindre, et un maître-cylindre, plus avantageusement un maître-cylindre tandem, équipé de tel- les coupelles, venant en contact avec son piston primaire ou son piston secondaire et soumises à la pression du liquide de frein de la chambre primaire et de la chambre secondaire, La coupelle en forme de joint à section en U couché, étant logée dans une gorge de l'alésage du corps du maître-cylindre recevant les pistons primaire et secondaire, la lèvre extérieure de la coupelle étant appliquée contre le fond de la gorge et sa lèvre intérieure étant appliquée par sa surface extérieure contre le piston (primaire ou secondaire), cette surface extérieure de révolution ayant entre l'extrémité de la lèvre et 15 le fond de la coupelle, une section formant un talon suivi d'un profil ondulé comprenant au moins deux grandes rainures et une succession de petites rainures, formant avec le piston, des cavités annulaires emprisonnant du liquide de frein. Etat de la technique 20 Il existe de telles coupelles isolatrices/séparatrices de maître-cylindre tandem soumises à la pression du liquide de frein de la chambre primaire et de la chambre secondaire, qui ont une lèvre ou un talon s'appliquant sur toute la surface périphérique contre la surface périphérique du piston primaire ou du piston secondaire du maître-cylindre. 25 Ce talon ou lèvre est suivi de rainures, à savoir d'abord de deux grandes rainures puis d'une succession de petites rainures formant des volumes périphériques recevant du liquide et les cloisons entre les rainures s'appliquent lorsque le maître-cylindre tandem est en pression, contre la surface des pistons primaire et secondaire. 30 But de l'invention La présente invention a pour but de diminuer la friction sous pression des coupelles séparatrices/isolatrices de maître-cylindre tandem pour améliorer le fonctionnement, c'est-à-dire le rendement. Exposé et avantages de l'invention 35 A cet effet, l'invention concerne une coupelle de maître-cylindre tandem du type défini ci-dessus caractérisée en ce que les deux grandes rainures sont bordées : - d'une nervure entre le talon et la première rainure, 2 - d'une nervure entre la première rainure et la seconde rainure, d'une nervure entre la seconde rainure et les petites rainures, ces nervures étant en saillie par rapport à la surface cylindrique du talon en position de montage de la coupelle pour écarter le talon de la surface du piston et former entre le talon et la surface du piston, un intervalle avec un film de liquide de frein. Cette coupelle de maître-cylindre offre l'avantage de réduire de façon importante la friction sous pression entre la coupelle et le piston primaire ou secondaire contre lequel elle s'applique, grâce à la réduction io importante des surfaces de contact entre la coupelle et le piston et aussi grâce à la formation d'un film de liquide de frein entre la lèvre ou talon de la coupelle et la surface du piston. Cela permet d'améliorer considérablement le rendement du maître-cylindre tandem. 15 Suivant une autre caractéristique, la saillie des nervures par rapport à la surface cylindrique du talon est de l'ordre de 5/100 mm. Suivant une autre caractéristique avantageuse, à partir du talon, les nervures et les rainures ont un profil ondulé. L'invention concerne également un maître-cylindre tandem 20 équipé de coupelles telles que définies ci-dessus caractérisé en ce qu'au moins les coupelles isolatrices/séparatrices ont chacune deux grandes rainures bordées : d'une nervure entre le talon et la première rainure, d'une nervure entre la première rainure et la seconde rainure, 25 - d'une nervure entre la seconde rainure (624) et les petites rainures. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de coupelle de maître-cylindre selon l'invention présentée schématiquement dans les dessins annexés dans 30 lesquels : la figure 1 est un schéma d'un maître-cylindre tandem montrant les pistons et les coupelles, les figures 2A, 2B montrent très schématiquement en coupe et à échelle agrandie, respectivement la demi-section d'une coupelle dans 35 sa gorge mais non en contact avec le piston et la coupelle dans sa gorge, en contact avec le piston, la figure 3 montre la section à échelle très agrandie d'une coupelle connue dont la lèvre intérieure est appliquée contre le piston, 3 la figure 4 montre la forme du profil de la surface extérieure de la cou-pelle de la figure 3, au repos, sans contact avec le piston, la figure 5 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 3 de la coupelle selon l'invention, appliquée contre la surface du piston, - la figure 6 est une vue de la section de la coupelle selon l'invention, avant d'être appliquée contre le piston. Description de modes de réalisation de l'invention A titre de remarque préliminaire et par convention, les parties coupées portent des hachures pour faciliter la lecture des dessins. i o Toutefois, ces hachures ne correspondent à aucun code de matière. Les coupelles selon l'invention sont réalisées en une matière souple compatible avec le liquide de frein, avantageusement un élastomère et de manière préférée en EPDM, par exemple en EPFM 15 53. Selon la figure 1, l'invention concerne des coupelles C 1-C4, 15 c'est-à-dire des joints installés dans les gorges G1-G4 d'un maître-cylindre tandem 100 pour assurer l'étanchéité entre les différentes zones du maître-cylindre par rapport aux pistons primaire 103 et secondaire 104. Le maître-cylindre tandem 100 se compose d'un corps 101 muni d'un alésage 102 d'axe XX dans lequel coulissent un piston pri- 20 maire 103 et un piston secondaire 104. Le piston primaire 103 délimite une chambre primaire 105 dans l'alésage 102 et le piston secondaire 104. Le piston secondaire 104 délimite une chambre secondaire 106 dans l'alésage 102. La chambre primaire 105 et la chambre secondaire 106 25 peuvent communiquer avec le réservoir de liquide de frein non représenté suivant la position du piston primaire 103 et du piston secondaire 104 de façon connue, de manière générale, par des conduites obturées ou fermées par le mouvement des pistons. Ces différents moyens ne seront pas décrits de manière détaillée. 30 L'étanchéité entre les différentes parties de l'alésage 102 tel-les que les chambres primaire 105 et secondaire 106 et les pistons primaire 103 et secondaire 104 est réalisée par les coupelles C 1-C4 logées dans les gorges G 1-G4. Ainsi, le maître-cylindre 100 est équipé de coupelles, à sa-35 voir une coupelle isolatrice C 1 dans la gorge G1 séparant l'entrée de l'alésage 102 du maître-cylindre 100 qui est à l'atmosphère ou à la dé-pression régnant dans le servofrein non représenté et la zone où dé- 4 bouche la conduite à la pression atmosphérique venant du réservoir de liquide de frein une seconde coupelle C2 dans la gorge G2 séparant la zone où débouche la conduite de liquide de frein venant du réservoir et la chambre primaire 105 ; les coupelles C 1 et C2 coopèrent avec le piston primaire 103 ; une troisième coupelle C3 dans la gorge G3 entre la chambre primaire 105 et la zone où débouche la seconde conduite de liquide de frein du réservoir, à la pression atmosphérique, io une quatrième coupelle C4 dans la gorge G4 séparant la chambre secondaire 106 et la zone où débouche la seconde conduite de liquide de frein du réservoir, à la pression atmosphérique, les coupelles C3 et C4 coopèrent avec le piston secondaire 104. Les coupelles C2, C3 sont exposées à la pression de la 15 chambre primaire 105 et la coupelle C4 à la pression de la chambre se- condaire 106 (par rapport à la pression atmosphérique). Comme le montre très schématiquement la figure 2A, à une échelle très agrandie et selon une demi-coupe par rapport à l'axe XX de l'alésage 102, une coupelle 10 présente à l'état de repos, c'est-à-dire avant 20 d'être installée dans la gorge 20 ou avant que le piston 30 (primaire ou secondaire) ne la repousse dans sa gorge 20, une structure de révolution autour de le l'axe XX engendrée par une section a une forme de U couché. Cette section en U couché a une lèvre extérieure 11 (par rapport à l'axe de révolution )O) appliquée contre le fond 21 de la gorge 20 et l'autre lèvre 25 intérieure 12 est destinée à s'appliquer élastiquement contre la surface extérieure du piston 30. L'extrémité de chaque lèvre 11, 12 est en appui contre le côté 22 de la gorge 20 et le dos 30 est appuyé contre l'autre côté 23 de la gorge 20. A l'état monté, lorsque le piston 30 est en place, la cou- 30 pelle 10 a la forme schématiquement représentée à la figure 2B. Les lèvres 11, 12 et le dos 13 sont serrés contre le fond 21, les côtés 22, 23 de la gorge 20 et contre le piston 30. La cavité 14 de la coupelle 10 est tournée du côté du maî- tre-cylindre où règne la pression ou différence de pression la plus élevée. 35 Ainsi, dans le cas de la figure 2B, la pression P de la chambre primaire ou de la chambre secondaire arrive dans la gorge 20 par l'intervalle entre l'alésage et la surface du piston pour s'appliquer à la cavité 14 de la cou- pelle 10 en exerçant des efforts dans le sens des flèches E tendant à plaquer le joint 12 contre la paroi de la gorge 20 et le piston 30. Suivant l'importance de cette pression P (ou différence de pression), les lèvres 11, 12 de la coupelle 10 sont poussées et, en particu- 5 lier la lèvre intérieure 12, est plaquée plus ou moins fortement contre la surface du piston 30 par sa face intérieure 120. Pour mettre en évidence les caractéristiques de la cou-pelle 50 selon l'invention, on décrira tout d'abord et à titre de comparai-son, la forme détaillée de la coupelle 10 connue, représentée à la figure 3 io dans sa position active installée dans la gorge 20 et soumise à la pression P, la figure 4 montrant la forme de la coupelle lorsqu'elle n'est pas installée ou non soumise à des contraintes. Ainsi, selon la figure 3, la lèvre intérieure 12 de la cou-pelle 10 connue, exposée à la pression P, présente une surface exté- 15 rieure 120 de révolution appliquée contre la surface extérieure du piston 30, ayant un talon 121, suivi d'un profil ondulé composé de deux grandes rainures 122, 124 suivies d'une succession de petites rainures 126. Les deux grandes rainures 122, 124 sont séparées par une cloison 123. 20 La seconde grande rainure 124 est séparée des petites rainures 126 par une cloison 125. Le talon 121 est appliqué à plat contre la surface du piston 30 et les rainures 122, 124, 126 forment des cavités de révolution, recevant du liquide de frein. La figure 3 montre les différentes surfaces de contact de la 25 coupelle 10 avec le piston 30 : S1 est la surface de contact du talon 121 avec le piston 30, S2 est la surface de contact de la cloison 123 entre les deux grandes rainures 122, 124 et le piston 30, S3 est la surface de contact de la cloison de la seconde grande rai-30 nure 124 et la première petite rainure 126, S4 et S5 sont les surfaces de contact entre les différentes petites rainures 126. La figure 4 montre la forme de la section de la surface exté- rieure 120 lorsque la coupelle n'est pas en tension, par exemple avant que 35 la coupelle 10 ne soit installée dans la gorge 20 du maître-cylindre 100 ou avant la mise en place du piston 30. Le talon 121 correspond alors à une surface conique dont le prolongement théorique représenté par une droite (D) en trait mixte n'est dépassé ni par la cloison 123 entre les deux 6 grandes gorges 122, 124 ni par la cloison 125 après la seconde grande gorge 124. Par comparaison avec la section de la coupelle 10 selon l'état de la technique, la lèvre intérieure 62 de la coupelle 60, selon l'invention représentée en demi-coupe partielle à la figure 5, a un profil ondulé 620 composé d'un talon 621 suivi d'une nervure 627 puis d'une première grande rainure 627 séparée d'une seconde grande rainure 624 par une nervure 623 et ensuite une nervure 625 séparant la deuxième rainure 624 des petites rainures 626. La cavité 64 sépare la lèvre inté- i o rieure 62 de la lèvre extérieure non représentée. Les nervures 627, 623, 625 sont en saillie par rapport à la section du talon 621 représentée par la droite (D) en trait mixte. Les sommets des nervures non mis en appui, dépassent de la droite (D) et se si-tuent sur une droite (DS). L'écart entre les droites (D) et (DS) est par 15 exemple de l'ordre de 5/100 mm. Cette différence, apparemment très faible, est en réalité très importante par rapport aux dimensions réelles de la coupelle et de ses rainures. Les nervures 627, 623, 625 s'appuient sur le piston 30 en position de montage de la coupelle 60, de façon à écarter le talon 621 de la 20 surface du piston 30 et former un intervalle 622 occupé par un film de liquide de frein 628. A l'état neutre, non contraint, la section de la coupelle 60 a la forme représentée à la figure 6. Dans cet état, les nervures 627, 623, 625 dépassent du profil du talon 620 représenté par la droite (D). 25 La coupelle 60 est en appui contre le piston 30 par des sur-faces de contact Sel, S2, S3 pour les nervures 627, 623, 625 bordant les deux grandes rainures 622, 624 et par des surfaces de contact S4, S5 par les petites rainures 626. Les surfaces S2 et S3 de la figure 5 sont sensiblement identiques aux surfaces de contact S2 et S3 de la figure 3 alors 30 que la surface de contact Sc l est très petite, sans commune mesure avec la surface S1. Les nervures 627, 623, 625 ont ainsi une double fonction : celle de réduire la surface de contact entre la coupelle 60 et le piston 30 et celle, d'ailleurs liée à la précédente fonction, qui consiste à former un film 35 de liquide entre le talon 621 et le piston 30 grâce aussi à la situation des nervures 627, 623, 625 et à leur nombre garantissant le soulèvement du talon 621. 7 La comparaison entre la figure 5 et la figure 3 montre la réduction considérable des surfaces de contact, remplaçant la surface de contact S1, importante, du talon avec le piston 30 très schématiquement par la surface de contact Sc 1. En conclusion, cette réduction de la surface de contact et la présence du film de liquide améliorent les conditions de friction sous pression de la coupelle par rapport au piston primaire ou secondaire dans un maître-cylindre tandem. L'invention concerne également un maître-cylindre tandem équipé de coupelles comme celle décrite ci-dessus et installée notamment dans les gorges G2, G3, G4 ; elles constituent les coupelles isolatrices/séparatrices, c'est-à-dire celles exposées aux plus fortes différences de pression, qui sont les différences de pression dans la chambre primaire ou secondaire et la pression atmosphérique.15 NOMENCLATURE 10 Coupelle connue 11 Lèvre extérieure 12 Lèvre intérieure 14 Cavité de la coupelle 10 20 Gorge 21 Fond de la gorge 22, 23 Côtés de la gorge Piston 30 100 Maître-cylindre tandem 101 Corps 102 Alésage 103 Piston primaire 104 Piston secondaire 105 Chambre primaire 106 Chambre secondaire 120 Surface intérieure de la bande intérieure 12 121 Talon 122, 124 Grandes rainures 123, 125 Cloisons 126 Petites rainures 60 Coupelle selon l'invention 62 Lèvre intérieure 614 Cavité de la coupelle 60 620 Surface extérieure de la lèvre intérieure 62 621 Talon 622, 623 Grandes rainures 625, 627 Nervures 626 Petites rainures S1-S5 ; Sc Surfaces de contact Cl-C4 Coupelles D, DS Droites P Pression REVENDICATIONS1 °) Coupelle de maître-cylindre, avantageuse un maître-cylindre tandem venant en contact avec son piston primaire ou son piston secondaire et soumise à la pression du liquide de frein de la chambre primaire et de la chambre secondaire, coupelle en forme de joint à section en U couché, logée dans une gorge de l'alésage du corps du maître-cylindre recevant les pistons primaire et secondaire, la lèvre extérieure de la coupelle étant appliquée contre le fond de la gorge io et sa lèvre intérieure étant appliquée par sa surface extérieure contre le piston (primaire ou secondaire), cette surface extérieure de révolution ayant entre l'extrémité de la lèvre et le fond de la coupelle, une section formant un talon suivi d'un profil ondulé comprenant au moins deux grandes rainures et une succession de peti- 15 tes rainures, formant avec le piston, des cavités annulaires emprisonnant du liquide de frein, coupelle (60) caractérisée en ce que les deux grandes rainures (622, 624) sont bordées : - d'une nervure (627) entre le talon (621) et la première rainure (622), 20 - d'une nervure (623) entre la première rainure (622) et la seconde rainure (624), d'une nervure (625) entre la seconde rainure (624) et les petites rainures (626), ces nervures (627, 623, 625) étant en saillie (DS) par rapport à la surface 25 cylindrique (D) du talon (621) en position de montage de la coupelle (50) pour écarter le talon (620) de la surface du piston (30) et former entre le talon (620) et la surface du piston (30), un intervalle (621) avec un film de liquide de frein. 30 2°) Coupelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la saillie des nervures (627, 623, 625) par rapport à la surface cylindrique du talon (621) est de l'ordre de 5/100 mm. 35 3°) Coupelle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' à partir du talon (621), les nervures (627, 623, 625) et les rainures (622, 624, 626) ont un profil ondulé. i0 4°) Maître-cylindre comportant des coupelles isolatrices/séparatrices selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, les coupelle venant en contact avec le piston primaire ou le piston secondaire et elles sont soumises à la pression du liquide de frein de la chambre primaire et de la chambre se- condaire, les coupelles en forme de joint à section en U couché, logées dans une gorge respective de l'alésage du corps du maître-cylindre recevant les pis-tons primaire et secondaire, la lèvre extérieure de chaque coupelle étant appliquée est appliquée contre 10 le fond de la gorge et sa lèvre intérieure étant appliquée par sa surface extérieure contre le piston (primaire ou secondaire), cette surface extérieure de révolution ayant entre l'extrémité de la lèvre et le fond de la coupelle, une section formant un talon suivi d'un profil ondulé comprenant au moins deux grandes rainures et une succession de peti- 15 tes rainures, formant avec le piston, des cavités annulaires emprisonnant du liquide de frein, caractérisé en ce qu' au moins les coupelles isolatrices/séparatrices (60) ont chacune deux grandes rainures (622, 624) bordées : 20 - d'une nervure (627) entre le talon (621) et la première rainure (622), d'une nervure (623) entre la première rainure (622) et la seconde rainure (624), d'une nervure (625) entre la seconde rainure (624) et les petites rainures (626). 25 5°) Maître-cylindre selon la revendication 4, caractérisé en ce que le maître-cylindre est un maître-cylindre tandem (100). 30