Brevet FR2969085A1 — publié le 20120622

TITRE PISTON PRIMAIRE PLASTIQUE A INSERT POUR MAITRE CYLINDRE TANDEM A PENETRATION ET MAITRE CYLINDRE MUNI D'UN TEL PISTON Domaine de l'invention L'invention se rapporte à un piston primaire de maître cylindre d'un véhicule automobile et aux maîtres cylindres de véhicule muni d'un tel piston. Etat de la technique Les maîtres cylindres connus dans l'état de technique comportent un piston primaire et un piston secondaire généralement réalisés en aluminium et montés tous deux en série dans un alésage axial d'un corps de maître cylindre de frein, généralement réalisé en aluminium et usiné. De tel maitre cylindre sont décrit dans le document FR 2 827 244. Une tige de poussée placée dans une cavité du piston primaire permet d'actionner le déplacement du piston primaire. Le piston primaire a pour rôle de mettre sous pression une chambre de pression primaire et le piston secondaire a pour rôle de mettre sous pression une chambre de pression secondaire. Des ressorts primaire et secondaire ont tendance à repousser les pistons dans le sens inverse du déplacement assurant la monté en pression. L'alésage du maître cylindre est alimenté en liquide de frein par deux trous d'accès d'alimentation qui sont raccordés à un réservoir de liquide frein. Les trous d'accès d'alimentation permettent d'alimenter les chambres de pression primaire et secondaire. Ces trous débouchent dans des chambres annulaires, des joints d'étanchéité annulaires appelés coupelles sont prévus de part et d'autre des chambres annulaires. L'alimentation des chambres de pression en liquide de frein se fait lorsque les pistons sont au repos. Les pistons sont alors dans la position représentée figure 1 L'alimentation fait par se l'intermédiaire des passages prévus dans les parois des pistons et qui font alors communiquer les trous d'accès d'alimentation et les chambres annulaires avec l'intérieur des pistons primaire et secondaire donnants respectivement dans les chambres de pression primaire et secondaire. Lorsque les pistons sont mus axialement vers l'avant (sens de la flèche D sur la figure 1) les passages des pistons franchissent les joints d'étanchéités pour isoler les chambres d'alimentations et ainsi permettre l'établissement d'une pression de freinage dans les chambres de pression primaire et secondaire. L'ensemble du maître cylindre est susceptible d'être monté sur un servomoteur d'assistance au freinage. Lorsque les pistons sont déplacés selon le sens de la flèche D par la tige de poussée qui exerce un appui ponctuel sur le piston primaire. La coupelle 4 isole la chambre de pression primaire du trou d'accès d'alimentation primaire et la coupelle 6 isole la chambre de pression secondaire du trou d'accès d'alimentation. Lorsque l'effort sur la tige de poussée est relâché le volume de liquide frein accumulé dans les freins et ressorts du maitre cylindre repoussent les pistons en position repos. Il peut arriver, que lors d'un relâché rapide de la tige de poussée, le liquide de frein contenu dans les chambres de pression du maitre cylindre passe en dessous de la pression atmosphérique, dû à l'action des ressorts qui repoussent les pistons plus vite que la capacité de passage de liquide du frein dans le maitre cylindre. Au moment où les pistons arrivent en position repos les communications entre le réservoir à pression atmosphérique et chambres du maitre cylindre s'ouvrent de manière direct, il se produit alors un passage de liquide frein brutal, qui génère un du bruit dans le maitre 5 cylindre appelé « fuild hammer ». Afin d'amélioré les performances des maitres cylindres il est nécessaire de prévoir des formes particuliers sur les pistons des maitres cylindres en aluminium, ces formes peuvent entraîner des surcouts important dû à 10 leurs complexité de réalisation. But de l'invention La présente invention a pour but de d'offrir un piston primaire en plastique simple à réaliser, économique et capable de résister aux contraintes mécaniques pour un 15 maitre cylindre. Exposé et avantages de l'invention L'invention a principalement pour objet un piston primaire de maître cylindre monté dans un maitre cylindre de frein du type défini ci-dessus, 20 comprenant au moins le piston primaire et un piston secondaire montés dans un alésage du maître cylindre. Ces pistons permettent de créer une pression, respectivement dans une chambre de pression primaire et dans une chambre de pression 25 secondaire, sous l'action d'une tige de poussée sur le piston primaire caractérisé en ce que le piston primaire est en matière plastique moulé et muni d'un insert métallique en tôle emboutie surmoulé situé entre une chambre de pression 30 primaire du maitre cylindre et une cavité de réception de la tige de poussée où la tige de poussée exerce une force pour déplacer le piston primaire et générer une pression dans le maitre cylindre et qu'il comporte également au moins une rainure sur son diamètre extérieur débouchant sur une face avant du piston primaire et qu'il est réalisé, de manière préférentiel dans un plastique thermodurcissable également appelé thermosets et de manière encore plus préférentiel en résine phénolique chargé avec des fibres de verre. Le surmoulage d'un corps de piston sur l'insert permet de rendre étanche l'un par rapport à l'autre. Le corps plastique et l'insert métallique confère au piton primaire une résistance mécanique augmenté et permet de réduire les épaisseurs de matières plastiques et de rendre le piston primaire plus compact. Une autre caractéristique avantageuse, est que le corps du piston primaire se réalise facilement par moulage par injection cela permet la réalisation de formes complexe tel que des rainures, nervures, trous non cylindriques. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le corps du piston se réalise facilement par moulage par injection et le piston primaire sortant du moule est prêt au montage sans nécessiter dé travail de finition contrairement au piston en aluminium qui nécessite une reprise d'usinage. Suivant une autre caractéristique avantageuse, i.e corps du piston se réalise facilement par moulage des matières plastiques thermodurcissables qui permettent une rectification de surface par usinage afin d'améliorer la fiabilité du maitre cylindre. Suivant une autre caractéristique 5 avantageuse, le corps du piston se réalise facilement par moulage par injection de matières plastiques qui permettent l'amortissement des bruits engendrer par le liquide de frein. Suivant une autre caractéristique 10 avantageuse l'insert métallique possède au moins un trou pour maintenir l'insert dans le moule avant l'injection de la matière plastique. Suivant une autre caractéristique avantageuse l'insert est réalisée dans une matière 15 magnétisable afin que le piston émette un champ magnétique capable d'être détecté par un capteur de champs magnétique L'épaisseur de l'insert est déterminé pour résisté a une pression d'épreuve du maitre 20 cylindre de 40 MPa, cette épaisseur prend en compte le diamètre du piston primaire et la section d'appuis de la tige de poussée. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans 25 la description et dans les figures annexées qui représentent: - la figure 1, est une vue en coupe axiale un maître cylindre connu dans l'état de la technique et décrit précédemment, 30 - la figure 2, est une vue isométrique avec arraché partiel d'un exemple de réalisation d'un piston d'un maître cylindre selon l'invention avec des rainures situées à l'avant du piston, la figure 3, est une vue partielle en coupe axiale d'un exemple de réalisation d'une partie d'un maître cylindre selon l'invention, piston secondaire et ressorts non représentés. Sur la figure 1, on retrouve donc un maître cylindre de frein 100 possédant un alésage il dans 10 lequel ont été placés un piston primaire 2 et un piston secondaire 3 et des ressorts primaire 7 et secondaire 8. Les pistons 2 et 3 on pour rôle de mettre sous pression des chambres de pression primaire 9 et secondaire 10 respectivement. Des 15 trous d'accès d'alimentation en liquide de frein 12 et 13 qui sont destinés à être raccordés à un réservoir de liquide de frein (non représenté). De part et d'autre du trou d'accès 12 sont prévues des coupelles 3 et 4 et de part et d'autre du trou 20 d'accès 13 sont prévues des coupelles 5 et 6. Lorsque le maître cylindre est au repos, le piston primaire est dans la position représentée sur la figure 1. Les parois des pistons munis de passage 14 et 15 et font communiquer les trous 12 et 13 25 avec l'intérieur du piston et les chambres de pression secondaire permettent d'accès 12 30 secondaire liquide de primaire 9 et chambre de pression 8. Au repos les coupelles 4 et 6 la communication entre les trous et 13 les chambres de pression primaire 9 et 8, elles sont donc alimentées en frein. freinage exercée suivant le sens D par une tige de poussée 16 placé dans une cavité 17 du piston primaire 2. Le piston primaire 2 est déplacé selon le sens de la flèche D la coupelle 6 obture des passages 15 en forme de trous puis la coupelle 4 obture des passages 14. Les chambres de pression primaire et secondaire étant isolées des trous 12 et 13 une pression s'établit dans les chambres 9 10 et 10 cette pression est proportionnelle à l'effort exercé suivant le sens D par la tige de poussée 16 qui est placée dans la cavité 17 du piston primaire 2. Le diamètre extérieur S du piston primaire 2 forme une section sur le 15 laquelle la pression le la chambre primaire agit. Dans la cavité 17 du piston primaire la tige de poussée 16 applique un effort pour générer une pression dans le maitre cylindre mais sur un diamètre nettement inferieur, au minimum 4 fois. 20 Ce qui provoque des contraintes importantes au niveau du piston primaire et nécessite une épaisseur minimum de matière E entre la cavité de réception de la tige de poussée 17 et une cavité avant 19 du piston primaire 2 débouchant dans la 25 chambre de pression 9. Sur les figures 2 et 3,on voir un piston primaire 20 de maitre cylindre selon l'invention caractérisé en ce que le piston primaire 20 possède un corps 21 en matière plastique moulé et 30 est muni d'un insert métallique 22 en tôle emboutie qui est surmoulé et est situé entre une cavité avant 25 et une cavité de réception de la tige de poussée 27 et ce qu'il comporte également au moins une rainure 24 sur une surface 28 débouchant sur une face avant 26. Les rainures 24 sont de longueur suffisante pour que quand le maitre cylindre est au repos les rainures laisse passer le liquide de frein sous un point d'étanchéité 42 d'une coupelle 41 et débouche dans une chambre annulaire 44 située entre des coupelles 31 et 41. Ces rainures forment des passages entre la chambre de pression et la chambre annulaire relié au réservoir par un trou 32. On aurait pu envisager de réaliser ces rainures 24 dans l'aluminium, mais cette réalisation aurait entrainée des surcoûts importants. L'utilisation de matières plastiques permet de réduire les coûts en prévoyant les formes des rainures dans le moule. L'utilisation de ces mêmes matières plastiques obligent à augmenté les épaisseurs et à utiliser plus matière pour palier à la différence de résistance mécanique des matériaux. Le corps plastique 21 et l'insert métallique 22 confère au piton primaire une résistance mécanique augmentée et permet de réduire l'épaisseur matières plastiques E et rendre le piston 20 plus compact et donc l'invention avec la mise en place de l'insert entre la cavité avant 25 et la cavité de réception de la tige de poussée 27 permet d'avoir les avantages de la résistance mécanique de l'aluminium et la facilité de fabrication des formes complexe tel que des rainures l'utilisation de matières plastique qui peuvent être moulées. De plus cette compacité ainsi obtenue sur piston primaire permet au maitre 5 cylindre d'être aussi plus compact et de faire des économies sur les matériaux du maitre cylindre. Une autre caractéristique avantageuse, est que le corps 21 du piston 20 se fabrique facilement par moulage par injection cela permet 10 la réalisation de formes complexe tel que les rainures 24. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le corps 21 du piston se fabrique facilement par moulage des matières plastiques 15 thermodurcissables qui permettent une rectification de la surface 28 par usinage afin d'améliorer la fiabilité du maitre cylindre. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'insert 22 métallique possède au 20 moins un trou 29 pour maintenir l'insert dans le moule avant l'injection de la matière plastique, l'axe du dit trou étant avantageusement sensiblement parallèle à l'axe X du piston primaire. Après injection de la matière plastique 25 le trou 29 de l'insert 22 forme trou borgne dans le piston 20. Une autre caractéristique avantageuse est que le maitre cylindre comporte le piston primaire 20 et comporte l'insert 22 réalisée dans une matière avec 30 magnétisable, afin que le piston émette un champ 5 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 2 corps piston primaire 3 piston secondaire 4 coupelle 5 coupelle 6 coupelle 15 7 ressort 8 ressort 9 chambre pression secondaire 10 chambre de pression primaire 20 11 alésage 12 trou 13 trou 14 rainures 15 trous 25 16 tige de poussée 17 cavité du piston primaire 18 coupelle 19 cavité avant 20 piston primaire selon 30 l'invention 21 corps de piston 22 insert 23 centreur de ressort 24 rainure 29.69085 magnétique capable d'être détecté de champs magnétique. un capteur par cavité avant face avant du piston cavité de réception 25 26 27 tige de poussée 28 surface du piston 29 trou 31 coupelle 32 trou 41 coupelle 42 point d'étanchéité 44 chambre annulaire maître-cylindre tandem épaisseur de matière entre 100 E les deux cavités S diamètre de piston X axe du maitre cylindre et des pistons