Brevet FR2969090A1 — publié le 20120622

TITRE PISTON PRIMAIRE PLASTIQUE A INSERT FONCTIONNEL EN TOLE EMBOUTIE 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 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 se fait par 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 que 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 primaire et secondaire 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 cylindre appelé « fuild hammer ». Afin d'amélioré les performances des maitres cylindres il est nécessaire de prévoir des formes particuliers sur les pistons des maîtres cylindres en aluminium, ces formes peuvent entraîner des surcouts important dû à leurs complexité de réalisation. But de l'invention La présente invention a pour but d'offrir un piston primaire en plastique simple à réaliser, économique et capable de résister aux contraintes mécaniques pour un maitre cylindre de frein. Exposé et avantages de l'invention L'invention a principalement pour objet un piston de maître cylindre monté dans un maître cylindre de frein du type défini ci-dessus, comprenant au moins un 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 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 cavité avant du piston primaire 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 que le dit insert possède une forme de calotte sphérique permettant d'accueillir d'une part la tige poussée d'autre part une forme permettant le centrage du ressort primaire ou le centrage d'un pack ressort primaire. Le piston primaire 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 pack ressort primaire étant composé de deux embouts de ressort, d'une tige et du ressort primaire Le surmoulage permet de rendre étanche l'insert et le corps du piston primaire. La forme spécifique et la dureté du dit insert en tôle embouti permet d'accueillir la tige poussée et de résister au matage tige de poussée. Le corps plastique du piston 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 de travail de finition contrairement au aluminium qui nécessite une reprise nécessiter piston en d'usinage. Suivant avantageuse, le une corps facilement par moulageautre caractéristique du piston se réalise de matières plastiques thermodurcissables qui permettent une rectification de surface par usinage afin d'améliorer la fiabilité du maitre cylindre. Suivant une autre caractéristique 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 (fluid hamer). Suivant une autre caractéristique avantageuse l'insert est réalisée dans une matière magnétisable afin que le piston émette un champ magnétique capable d'être détecté par un capteur de champs magnétique. Suivant une autre caractéristique avantageuse la forme permettant le centrage du ressort,[ ]permet également le maintien l'insert dans le moule avant l'injection de la matière plastique. L'épaisseur de l'insert est déterminé pour résisté a une pression d'épreuve 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 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, - la figure 2, est une vue isométrique avec arraché partiel d'un exemple de réalisation de piston d'un maître cylindre selon l'invention avec des rainures sur l'avant du piston, - la figure 3, est une vue partielle en 15 coupe axiale d'un exemple de réalisation d'une partie d'un maître cylindre selon l'invention. Sur la figure 1, on retrouve donc un maître cylindre de frein 100 possédant un alésage 11 dans 20 lequel ont été placés un piston primaire 2 et un piston secondaire 3 et un ressort primaire 7 et un ressort secondaire 8. Les pistons 2 et 3 on pour rôle de mettre sous pression une chambre de pression primaire 9 et une chambre de pression 25 secondaire 10 respectivement. un trou d'accès d'alimentation en liquide de frein 12 et un trou d'accès d'alimentation en liquide de frein 13 qui sont destinés à être raccordés à un réservoir de liquide de frein (non représenté). De part et 30 d'autre du trou d'accès 12 sont prévues des coupelles 3 et 4 et de part et d'autre du trou 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 des passages 14 et 15 et font communiquer les trous 12 et 13 avec l'intérieur des pistons et les chambres de pression primaire 9 et chambre de pression secondaire 8. Au repos les coupelles 4 et 6 permettent la communication entre les trous d'accès 12 et 13 les chambres de pression primaire secondaire 9 et 8, elles sont donc alimentées en liquide de frein. Lorsque, sous l'effet d'une force de 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 les passages 15 en forme de trous puis la coupelle 4 obture les passages 14. Les chambres de pression primaire et secondaire étant isolées des trous 12 et 13 une pression s'établit dans les chambres 9 et 10 cette pression est proportionnelle à l'effort exercé suivant le sens D par la tige de poussée 16 placé dans la cavité 17 du piston primaire 2. Le diamètre extérieur S du piston primaire 2 forme une section sur le 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. Cela provoque des contraintes importantes au niveau du piston primaire notamment au niveau de la paroi séparant les cavités 17 et 19, donc cela nécessite une épaisseur minimum de matière E entre la cavité de réception de la tige de poussée 17 et la cavité avant 19 où se trouve un pack ressort primaire étant composé de deux embouts de ressort 71 72, d'une tige 73 et du ressort primaire 7. Sur les figures 2 et 3, on peut voir un 10 piston primaire 20 de maitre cylindre caractérisé poussée, non représenté, qui est susceptible d'exercer une force pour déplacer le piston primaire et générer une pression dans le maitre cylindre et que le dit insert possède une 20 forme de calotte sphérique 30 permettant d'accueillir d'une part la tige poussée et possède d'autre part une forme 23 permettant le centrage du ressort primaire 29 ou le centrage du pack ressort primaire et que le piston possède au moins 25 une rainure 24. Le surmoulage permet de liée mécaniquement et de rendre étanche les deux parties du piston primaire, l'insert 22 et un corps 21. Donc l'étanchéité de l'insert 22 et du corps 21 est réalisé par surmoulage du corps 21 30 sur l'insert 22. Lors des applications de freinage un matage de la tige de poussée sur le en ce que le piston primaire 20 est en matière plastique moulé et est muni d'un insert métallique 22 en tôle cavité avant 15 réception de la tige de poussée 27 où se trouve une tige de 25 du piston primaire et une emboutie surmoulé situé entre une cavité piston primaire se produit, la forme spécifique et la dureté du dit insert en tôle embouti permet d'accueillir la tige poussée et de résister au matage. 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 44 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 a la différence de résistance mécanique des matériaux. Le corps plastique et l'insert métallique confère au piston primaire une résistance mécanique augmentée et permet de réduire l'épaisseur E, dans l'invention E étant l'épaisseur de la tôle utilisée pour la fabrication de l'insert. La forme l'insert 22 permet de décaler le point d'appui de la tige de poussée dans le piston primaire plus en avant dans le piston primaire 20 et de rendre le piston plus compact, en outre avec la mise en place de l'insert entre la cavité avant 25 et la cavité 27 permet d'avoir la résistance mécanique de l'aluminium et les avantages de la facilité de fabrication des formes complexe tel que des rainure avec l'utilisation de matières plastique qui peuvent être moulées. De plus cette compacité ainsi obtenue sur piston primaire permet au maitre 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 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 thermodurcissables qui permettent une rectification de la surface 28 par usinage afin d'améliorer la fiabilité du maitre cylindre. Suivant une autre caractéristique avantageuse, est que la forme de calotte sphérique 30 permettant d'accueillir la tige poussée se trouve à l'intérieur des premières spires du ressort primaire 29. Une autre caractéristique avantageuse est que, le piston primaire (20) comporte l'insert (22) réalisée dans une matière magnétisable, afin que le piston émette un champ magnétique capable d'être détecté magnétique. par un capteur de champs NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 secondaire 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 l'invention 21 22 23 24 corps piston primaire piston secondaire coupelle coupelle coupelle ressort ressort chambre de pression chambre de pression primaire alésage trou trou rainures trous tige de poussée cavité du piston primaire coupelle cavité avant piston primaire selon corps de piston insert centreur de ressort rainure 25 26 27 tige de poussée 5 28 29 30 31 32 10 41 42 44 71 primaire 15 72 primaire 73 100 E 20 les deux cavités S X cavité avant face avant du piston cavité de réception de la surface du piston ressort primaire accueil de tige de poussée coupelle trou coupelle point d'étanchéité chambre annulaire embout de pack de ressort embout de pack de ressort tige de pack ressort primaire maître-cylindre tandem épaisseur de matière entre diamètre de piston axe du maitre cylindre REVENDICATIONS1. Piston primaire de maître cylindre tandem a pénétration, caractérisé en ce que le piston primaire (20) est en matière plastique moulé et muni d'un insert métallique (22) en tôle emboutie surmoulé situé entre une cavité avant (25) du piston primaire et une cavité (27) de réception d'une tige de poussée et que le dit insert possède une forme de calotte sphérique (30) permettant d'accueillir la tige poussée. 2. Piston primaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que piston primaire (20) est réalisé dans en un plastique thermodurcissable. 3. Piston primaire selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la surface (28) du piston (20) est rectifié de par usinage. 4. Piston primaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que le piston primaire est réalisé en matières plastiques qui permettent l'amortissement des bruits. 5. Piston primaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'insert (22) possède une forme (23) permettant le centrage d'un ressort primaire (29) ou le centrage d'un pack ressort primaire. 6. Piston primaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étanchéité de l'insert (22) et d'un corps (21) est réalisé par surmoulage du corps (21) sur l'insert (22). 7. Piston primaire selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la forme de calotte sphérique (30) permettant d'accueillir la tige poussée se trouve à l'intérieur des premieres spires du ressort primaire (29). 8. Piston primaire selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la forme (23) permettant le centrage du ressort (29) [] permet également le maintien de l'insert (22) dans le moule avant l'injection de la matière plastique. 9. Maitre cylindre comprenant au moins un piston primaire et un piston secondaire montés dans un alésage du maître cylindre caractérisé en ce que le piston primaire (20) est en matière plastique moulé et muni d'un insert métallique (22) en tôle emboutie surmoulé situé entre une cavité avant (25) du piston primaire et une cavité (27) de réception d'une tige de poussée et que le dit insert possède une forme de calotte sphérique (30) permettant d'accueillir une tige poussée et que l'insert (22) a une forme (23) permettant le centrage d'un ressort primaire (29) ou le centrage d'un pack ressort primaire. 10. Maitre cylindre selon la revendication 9 caractérisé en ce que le piston primaire (20) comporte l'insert (22) réalisée dans une matière magnétisable, afin que le piston émette un champ magnétique capable d'être détecté par un capteur de champs magnétique.