FR3097931A1 - Dispositif radial d’etancheite - Google Patents

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Abstract

L’invention se rapporte à un dispositif (1) radial d'étanchéité sous pression hydraulique entre une première (11,91) et une deuxième (3,92) pièces concentriques, mobiles en rotation ou translation. Il comprend un ou plusieurs joints élastomères (121,122) solidaires, montés étanches dans une forme périphérique de support (110) portée par la première pièce (11), et en contact radial étanche avec la deuxième pièce (3,91).Pour chaque joint (121,122), une rondelle de renfort (131, 132) est montée en appui axial avec une arête périphérique (1310) en contact transversal avec la deuxième pièce (3, 91). Cette rondelle (131) est maintenue axialement dans la forme de support (110) par un élastomère (12), qui est surmoulé du côté haute pression (P) par rapport à ladite rondelle rigide (131) et forme ou inclut la surface de frottement étanche (1210) dudit joint. Des rondelles des deux côté du joint permettent l’étanchéité dans les deux sens. Cette rondelle peut former aussi un anneau d’arrêt axial clipsé dans la deuxième pièce. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

DISPOSITIF RADIAL D’ETANCHEITE
La présente invention se rapporte à L’invention se rapporte à un dispositif (1) radial d'étanchéité sous pression hydraulique entre une première (11,91) et une deuxième (3,92) pièces concentriques, mobiles en rotation ou translation. Il comprend un ou plusieurs joints élastomères (121,122) solidaires, montés étanches dans une forme périphérique de support (110) portée par la première pièce (11), et en contact radial étanche avec la deuxième pièce (3,91). Pour chaque joint (121,122), une rondelle de renfort (131, 132) est montée en appui axial avec une arête périphérique (1310) en contact transversal avec la deuxième pièce (3, 91). Cette rondelle (131) est maintenue axialement dans la forme de support (110) par un élastomère (12), qui est surmoulé du côté haute pression (P) par rapport à ladite rondelle rigide (131) et forme ou inclut la surface de frottement étanche (1210) dudit joint. Des rondelles des deux côté du joint permettent l’étanchéité dans les deux sens. Cette rondelle peut former aussi un anneau d’arrêt axial clipsé dans la deuxième pièce.
Etat de la technique
Dans un véhicule, en particulier routier, on peut utiliser des freins du type frein à disque à commande hydraulique comportant un frein de stationnement et/ou de secours, électromécanique.
De manière connue, un tel frein consiste à appliquer et maintenir un serrage de patins de freins liés à une partie solidaire du châssis tel qu’un étrier, sur une partie mobile en rotation qui est liée à une ou plusieurs roues, typiquement un disque ou un tambour.
A la figure 11 est illustré, dans le cas d’un frein à disque avec freinage de service hydraulique et frein de stationnement électrique, un étrier 9 de frein à disque connu actuellement, comprenant un corps 91 enserrant un disque et sa piste de frottement entre des garnitures de frottement ou "plaquettes". Dans ce montage de type étrier "coulissant", ces éléments sont serrés contre les doigts de l'étrier par un piston 92 se déplaçant en translation selon une direction d'actionnement A2. En mode frein de service, ce piston 92 est déplacé dans son logement 93 (formant chambre hydraulique de commande du piston dans le corps 91 par une pression hydraulique amenée par une entrée de fluide. En mode frein de stationnement, le piston 92 est déplacé par un écrou 21 fixe en rotation coopérant avec une tige filetée 22 entraînée en rotation selon l'axe A2, formant un actionneur linéaire 2. La vis 22 est entraînée par un arbre d'entrée 3 mû par un motoréducteur (non représenté).
Ainsi, l’actionnement du frein en fonctionnement de stationnement est obtenu en entraînant la vis 22 en rotation par rapport à l’écrou 21 et au piston 92 à l’aide du moto-réducteur électrique, la vis 22 comportant une partie avant montée vissée dans l’écrou 21, une collerette radiale intermédiaire 221 et une partie arrière d’extrémité libre qui, reliée à l’arbre d’entrée 3, constitue la tête d’entraînement en rotation de la vis 22.
De manière connue, la vis 22 est immobilisée axialement par rapport à la paroi transversale de fond 94 de la chambre hydraulique 93 formée dans le corps 91 de l’étrier 9 et la vis 22 est guidée en rotation par rapport à cette paroi 94. L’extrémité libre de la vis 22 traverse un alésage 941 débouchant de la paroi de fond 94 dans lequel elle est guidée en rotation de manière étanche. Pour garantir l’étanchéité hydraulique de la chambre hydraulique 93 de commande du piston 92 de frein et assurer le guidage étanche en rotation de l’extrémité libre de la vis 22, on prévoit généralement un joint annulaire d’étanchéité 4 tel qu’un joint torique interposé radialement entre l’arbre 3 en prise sur l’extrémité libre de la vis 22 et l’alésage 941 ménagé à l’extrémité de la chambre hydraulique 93.
Une telle configuration est par exemple décrite dans le document FR2999257. Ce type de configuration existe pour un fonctionnement électrique seul, ou en combinaison avec un actionnement hydraulique de ce piston ou d’un autre.
Un tel joint d’étanchéité 4 permet un bon fonctionnement du frein en maintenant l’étanchéité de la chambre hydraulique 93, indispensable pour garantir la montée en pression de la chambre 93 lors de l’actionnement du frein. Par ailleurs, un joint d’étanchéité 5 est également mis en place entre le piston 92 et la paroi du corps de frein définissant la chambre hydraulique 93.
Toutefois, cette étanchéité doit pouvoir être maintenue le plus possible constante dans le temps pour garantir une fiabilité de fonctionnement du frein ainsi qu’un maintien des performances de freinage à long terme. Une diminution de l’étanchéité pourrait provoquer une fuite au niveau de la chambre hydraulique de commande du piston et de ce fait, une diminution des performances dans l’actionnement du piston et donc du frein. Il arrive qu’au fil du temps et des utilisations, le joint d’étanchéité ne garantisse plus les performances souhaitées.
La présente invention a donc pour but de pallier cet inconvénient des dispositifs d’étanchéité de l’état de la technique, et en particulier en permettant un maintien ou une augmentation des performances d’étanchéité dans le temps, tout en offrant une facilité d'industrialisation et de fabrication.
A cet effet l’invention concerne un dispositif radial d'étanchéité, fournissant une étanchéité sous pression hydraulique entre une première et une deuxième pièces concentriques, qui sont mobiles entre elles en rotation et/ou en translation réalisant ainsi un couple alésage/arbre ou inversement, comprenant un premier joint élastomère, monté de manière étanche dans une forme périphérique, dite forme de support, portée par la première pièce, ledit premier joint présentant une surface de frottement étanche de section circulaire réalisant un contact radial étanche avec une surface d'étanchéité rigide portée par la deuxième pièce, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une première rondelle de renfort rigide qui est montée en appui axial dans ladite forme de support, et présente une arête périphérique dite externe agencée pour venir en contact transversal avec la surface d'étanchéité de la deuxième pièce sur la totalité ou la majeure partie de sa périphérie, en ce que ladite première rondelle de renfort rigide est maintenue axialement dans la forme de support par un matériau élastomère surmoulé sur ladite forme de support du côté de la haute pression par rapport à ladite rondelle rigide, et en ce que ledit matériau surmoulé présente une forme qui réalise la surface de frottement étanche ou inclut un joint torique qui réalise la surface de frottement étanche, dans une position agencée pour pouvoir prendre appui axialement sur ladite rondelle de renfort sous l'effet d'une pression à étancher.
La rondelle rigide vient en contact avec la surface d’étanchéité de la deuxième pièce mais ce contact n’a pas besoin d’être étanche. Selon les modes de réalisation, il peut être prévu pour s’effectuer avec ou sans appui radial. Un appui radial peut être avantageux pour augmenter la pression admissible, en particulier en combinaison avec un contact sur toute la périphérie.
Ainsi de manière avantageuse, le dispositif d’étanchéité selon la présente invention permet une tenue à de plus hautes pression, par exemple qu’un joint torique classique monté dans une rainure, en évitant au joint d’être extrudé par la pression entre l’arbre et l’alésage. Il présente aussi une fiabilité à long terme grandement améliorée, la rondelle de renfort permettant en particulier d’améliorer la tenue dans le temps du dispositif d’étanchéité ainsi constitué, en renforçant la tenue mécanique du premier joint élastomère vis-à-vis de la pression qui s’applique dessus, la rondelle de renfort étant en aval du joint par rapport au sens de la pression appliquée. Ces avantages sont obtenus avec une simplicité de fabrication et de montage, qui permet une meilleure préfabrication et apporte souplesse, fiabilité et rapidité au montage.
Le dispositif d’étanchéité peut ainsi constituer de manière avantageuse un joint tournant autour d'un arbre d'entraînement pénétrant dans une chambre hydraulique de piston de frein pour transmettre un actionnement mécanique audit piston de frein, par exemple au sein d'un frein de service hydraulique comportant une fonction de frein de stationnement automatique, en particulier pour un fonctionnement intermittent et de courte durée.
Le dispositif d’étanchéité selon l’invention est également particulièrement avantageux pour réaliser une étanchéité hydraulique autour d'un piston de frein hydraulique mobile en translation dans une chambre hydraulique.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif d’étanchéité comprend un support de joint qui forme la première pièce et qui est agencé pour être monté, typiquement immobile voire solidaire, de façon étanche sur une pièce de réception qui, elle, est mobile par rapport à la deuxième pièce, fournissant ainsi une étanchéité entre ladite pièce de réception et la deuxième pièce.
Le dispositif se présente ainsi avantageusement sous la forme d’une cassette d'étanchéité, constituant une pièce en soi constituée d’au moins un joint, un support de joint et d’une rondelle de renfort, pouvant être mise en place pour fournir une étanchéité fonctionnelle entre ladite pièce de réception et ladite deuxième pièce.
Selon un autre mode de réalisation, le matériau élastomère est moulé directement sur une forme de support ménagée dans la surface d'un arbre ou d'un alésage à étancher par rapport à la deuxième pièce, lequel arbre ou alésage forme ainsi la première pièce. Un tel dispositif est facile à mettre en œuvre par un simple d’usinage de la première pièce, d’une grande stabilité et d’une étanchéité totalement satisfaisante.
De préférence, la deuxième pièce forme un arbre qui est situé à l'intérieur d'un alésage formé par la pièce de réception.
Selon encore un autre mode de réalisation, le dispositif d’étanchéité selon l’invention comprend au moins une deuxième rondelle de renfort, écartée axialement de la première rondelle de renfort et en ce que le matériau élastomère est surmoulé de façon à réaliser ou inclure en outre un deuxième joint présentant une deuxième surface d'étanchéité, la première surface d'étanchéité et la deuxième surface d'étanchéité se trouvant situées sur deux côtés opposés d'une même rondelle de renfort, et chacune dans une position agencée pour pouvoir prendre appui axialement sur au moins une rondelle de renfort sous l'effet d'une pression à étancher.
De préférence, le matériau élastomère présente une continuité entre le premier et le deuxième joint élastomère, par exemple en passant sous l'une des rondelles de renfort, un logement pour ladite rondelle étant formé entre les deux joints élastomère.
Selon une forme de réalisation, le dispositif selon l’invention comprend, dans le sens d'un appui sous l'effet de la haute pression, une première rondelle de renfort en appui axial contre une paroi de la forme de support, puis un premier joint élastomère en appui axial contre la première rondelle de renfort, puis une deuxième rondelle de renfort en appui axial contre le premier joint élastomère, puis un deuxième joint élastomère prenant appui axial contre la deuxième rondelle de renfort.
Selon une autre forme de réalisation du dispositif selon l’invention, au moins une rondelle de renfort rigide située en appui contre une paroi de la forme de support est en outre radialement élastique, par exemple constituée de circlips ou segment élastique, et présente au repos un diamètre externe qui dépasse de la surface d'étanchéité de la deuxième pièce, de façon à pouvoir pénétrer dans une rainure ou un épaulement de retenue formé dans ladite surface d'étanchéité de la deuxième pièce, et former ainsi une bague d'arrêt axial dont le déploiement est automatique lors de l'assemblage des première et deuxième pièces.
De préférence, le dispositif comprend au moins deux rondelles de renfort disposées chacune en appui contre une paroi opposée d'une rainure réalisant la forme de support, et en ce que le matériau élastomère surmoulé est agencé pour former, entre lesdites rondelles de renfort, un ou plusieurs joints élastomères situés dans des positions leur permettant de prendre appui axialement sur l'une ou l'autre desdites rondelles de renfort selon le sens de poussée de la haute pression, et ainsi permettre une performance similaire en résistance à la pression dans les deux sens d'une direction axiale.
On peut ainsi avoir un seul joint entre deux rondelles, ou deux joints entre deux rondelles et autour d'une rondelle centrale.
L’invention concerne également un frein de véhicule notamment automobile à actionnement hydraulique, comprenant un piston de frein déplacé par application d'une pression hydraulique dans une chambre hydraulique ménagée dans un corps de frein par exemple, un étrier de frein, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étanchéité selon l’invention telle que définie précédemment qui est disposé autour dudit piston pour réaliser une étanchéité entre lui et ledit corps de frein.
L’invention concerne également un frein de véhicule, notamment automobile, à actionnement hydraulique, comprenant un piston de frein déplacé par application d'une pression hydraulique dans une chambre hydraulique ménagée dans un corps de frein, par exemple un étrier de frein, comprenant en outre un actionnement mécanique dudit piston par un arbre tournant qui pénètre dans ladite chambre hydraulique et est entraîné par un moteur extérieur à ladite chambre hydraulique notamment pour réaliser un frein de stationnement automatique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étanchéité selon l’invention tel que précédemment décrit qui est disposé autour dudit arbre tournant pour réaliser une étanchéité entre lui et ledit corps de frein.
L’invention concerne également un véhicule routier, notamment automobile, comprenant au moins un frein selon l’une ou l’autre des formes de réalisation ci-dessus.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif radial d'étanchéité ou d’un frein selon l’invention, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
- fourniture de la première pièce munie de sa forme de support,
- mise en place d'une ou plusieurs rondelles de renfort, et
- surmoulage sur ladite forme de support d'un matériau élastomère présentant une surface qui dépasse radialement de ladite forme de support de façon à former une ou plusieurs formes d'étanchéité présentant chacune au moins une surface d'étanchéité disposée en amont d'une rondelle de renfort par rapport au côté de la haute pression à étancher.
L’invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un dispositif radial d'étanchéité ou d'un frein tels que précédemment décrit, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
- fourniture d'une cartouche annulaire à étanchéité radiale,
- montage étanche de la cartouche sur une pièce de réception tel qu’un alésage,
- insertion d’un arbre en tant que deuxième pièce dans le support de joint de la cartouche avec rétraction radiale d’une rondelle rigide formant bague d'arrêt axial, par exemple à l’aide d’un outil extérieur ou par appui axial sur un chanfrein d'entrée de la deuxième pièce, poursuite de la translation jusqu'au déploiement automatique de la bague d'arrêt axial dans une rainure ou un épaulement de retenue de la deuxième pièce.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Description des figures
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels sont représentés :
une vue en coupe transversale d’un dispositif d’étanchéité selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
une vue en coupe axiale d’une partie arrière d’un étrier de frein comportant un dispositif selon la figure 1 ;
une vue en coupe axiale d’un étrier de frein à disque comportant deux dispositifs d’étanchéité selon la figure 1 ;
une vue agrandie du dispositif d’étanchéité de la figure 3 lors d’une première étape de l’assemblage étanche ;
une vue selon la figure 4a à une deuxième étape de montage ;
une vue selon la figure 4a une fois l’assemblage étanche réalisé ;
une vue agrandie en coupe axiale d’un dispositif d’étanchéité selon un deuxième mode de réalisation ;
une vue agrandie en coupe axiale d’un dispositif d’étanchéité selon un troisième mode de réalisation ;
une vue agrandie en coupe axiale d’un dispositif d’étanchéité selon un quatrième mode de réalisation ;
une vue agrandie en coupe axiale d’un dispositif d’étanchéité selon un cinquième mode de réalisation ;
une vue agrandie en coupe axiale d’un dispositif d’étanchéité selon un sixième mode de réalisation ;
une vue agrandie en coupe axiale d’un dispositif d’étanchéité selon un septième mode de réalisation ; et
une vue en coupe axiale d’un étrier de frein à disque selon l’état de la technique.
Description d’exemples de mode de réalisation
Aux figures 1, 2, 3, 4a, 4b et 4c est représenté un exemple d’un premier mode de réalisation du dispositif d’étanchéité de l’invention, monté dans un étrier de frein 9 et dans différentes étapes d'installation ou de désinstallation dudit dispositif d’étanchéité. Les autres exemples de modes de réalisation ne seront décrits que dans leurs différences.
L’étrier 9 est similaire à celui décrit dans l’état de la technique (cf. figure 11) et les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.
Dans ce premier mode de réalisation, comme on peut le voir à la figure 3, le dispositif d’étanchéité 1, 10 forme une étanchéité entre deux pièces 91, 3 et 91, 92 concentriques mobiles entre elles en rotation et/ou en translation de manière à réaliser un couple alésage/arbre ou inversement.
Ainsi, ce dispositif d’étanchéité 10 permet de réaliser une étanchéité hydraulique autour d’un piston de frein 92 hydraulique mobile en translation dans la chambre hydraulique 93 d’un étrier de frein 9. De même, ce dispositif d’étanchéité 1 permet également de former un joint tournant autour d’un arbre d’entraînement 3 pénétrant dans une chambre hydraulique 93 de piston de frein 92 par exemple au sein du frein de service hydraulique de la figure 3 comportant une fonction de frein de stationnement automatique, en particulier pour un fonctionnement intermittent et de courte durée.
Selon ce premier mode de réalisation, un tel dispositif d’étanchéité 1, 10 comprend un premier joint élastomère 121 monté de manière étanche dans une forme périphérique 110 dite forme de support portée par une première pièce 11.
Le premier joint 121 présente une surface de frottement étanche 1210 de section circulaire et qui réalise un contact radial étanche avec une surface d'étanchéité rigide 31, par exemple, métallique portée par la deuxième pièce 3, par exemple.
Dans l’exemple représenté aux figures 1, 2 et 3, la forme de support est constituée par une rainure 110 ménagée dans un support de joint 11 de forme annulaire, au niveau de la face périphérique interne dudit support 11. Ce support de joint 11 constitue ainsi la première pièce. Ce joint 121 réalise ainsi une étanchéité entre la deuxième pièce 3 et la forme de support 110 de la première pièce 11, qui sont mobiles l’une par rapport à l’autre. Dans ce mode de réalisation, cette première pièce ou pièce de support 11 est agencée pour être montée, typiquement immobile voire solidaire, de façon étanche sur une pièce de réception, constitué ici du boîtier d’étrier 91, dans lequel est mobile un arbre 3 formant la deuxième pièce. Ce dispositif d’étanchéité 1 fournit ainsi une étanchéité entre l’alésage 941 de la pièce de réception 91 et l’arbre 3 qui est mobile par rapport audit boîtier 91.
Cette pièce de réception est constituée par le corps de frein ou boîtier d’étrier de frein 91, et celui-ci comporte une paroi transversale de fond 94 de la chambre hydraulique 93. Cette paroi 94 comporte un orifice traversant 941 permettant l’engagement d’un arbre d’entraînement 3. Cet arbre d’entraînement vient en prise sur l’extrémité libre de la vis 22 du système vis/écrou actionnant le piston 92. Cet orifice 941 comporte un épaulement 942 dans lequel est monté le support de joint 11. A titre d’exemple, l’épaulement 942 est ici réalisé par une collerette qui dépasse radialement d’un palier de friction 943 dans lequel est guidé l’arbre 3.
Le dispositif 1 fournit une étanchéité fonctionnelle entre la pièce de réception constitué du boitier 91 d’étrier de frein et ladite deuxième pièce constitué de l’arbre d’entraînement 3.
Le dispositif d’étanchéité 1 comporte une première rondelle de renfort rigide 131 axialement, par exemple métallique ou en polymère, qui est montée en appui axial dans ladite forme de support 110, et présente une arête périphérique dite externe 1310 dépassant de la rainure 110 du support de joint 11 et agencée pour venir en contact transversal typiquement par une partie de section rectangulaire, et pas ou insuffisamment étanche avec la surface d'étanchéité 31 de la deuxième pièce 3 sur la totalité ou la majeure partie de sa périphérie.
Cette première rondelle rigide 131 est maintenue axialement dans la forme de support 110 par un matériau élastomère 12 surmoulé sur ladite forme de support 110 du côté où s’exerce la haute pression P1 par rapport à ladite rondelle rigide 131.
Comme on peut le voir sur la figure 2, le matériau surmoulé 12 présente de préférence une forme de bourrelet torique 121 formant joint, qui réalise également la surface de frottement étanche 1210. On peut prévoir en variante que ce matériau surmoulé 12 inclut un joint torique rapporté qui réaliserait alors la surface de frottement étanche. Cette surface de frottement étanche 1210, soit par le matériau surmoulé, soit par un joint torique inclus dans le matériau surmoulé, est alors dans une position agencée pour pouvoir prendre appui axialement sur ladite rondelle de renfort 131 sous l'effet d'une pression à étancher P1.
Dans l’exemple représenté, le dispositif comprend au moins une deuxième rondelle de renfort 132 écartée axialement de la première rondelle de renfort 131. Cette deuxième rondelle 132 contribue également à la tenue mécanique du dispositif d’étanchéité, qu’elle renforce et présente une arête périphérique dite externe 10 dépassant de la rainure 110 du support de joint 11.
Le matériau élastomère 12 est alors surmoulé de façon à réaliser ou inclure en outre un deuxième joint 122 qui présente une deuxième surface d'étanchéité 1220. De ce fait, la première surface d'étanchéité 1210 et la deuxième surface d'étanchéité 1220 se trouvent alors situées de préférence sur deux côtés opposés d'une même rondelle de renfort 132, et chacune dans une position agencée pour pouvoir prendre appui axialement sur au moins une rondelle de renfort 131, 132 sous l'effet d'une pression à étancher P1.
De préférence, le matériau élastomère 12 présente une continuité entre le premier 121 et le deuxième 122 joint, par exemple en passant sous l'une des rondelles de renfort 132.
De préférence, au moins une rondelle de renfort rigide 131 qui est située en appui contre une paroi de la forme de support 110 est en outre radialement élastique, par exemple fendue. Elle peut se présenter par exemple sous la forme d’un circlips ou d’un segment élastique, et présente au repos un diamètre externe qui dépasse de la surface d'étanchéité 31 de la deuxième pièce 3, de façon à pouvoir pénétrer dans une rainure 310 ou un épaulement de retenue formée dans ladite surface d'étanchéité 31, et former ainsi un anneau d'arrêt axial dont le déploiement est automatique lors de l'assemblage de la première pièce 11 et de la deuxième pièce 3. De cette manière le dispositif d’étanchéité est ancré sur la deuxième pièce 3 ce qui contribue à garantir un maintien du dispositif d’étanchéité 1.
De préférence, un espace vide est ménagé entre la rondelle 131, formant la bague d’arrêt axial, et le matériau élastomère dans lequel lors de l’assemblage, la bague 131 repoussé par l’arbre 3 se loge (cf. la figure 4b) avant de se loger dans la rainure 310 d’arrêt axial de l’arbre 3 (cf. la figure 4c). Alternativement ou en combinaison, ce débattement radial peut aussi être obtenu par simple déformation du matériau élastomère 12.
Ainsi qu’on peut le voir sur la figure 1, on propose un support de joint qui constitue la première pièce 11. Ce support de joint est muni de sa forme de support 110, dans laquelle est mise en place une ou plusieurs rondelles de renfort 131, 132, et dans laquelle on surmoule un matériau élastomère 12 présentant une surface qui dépasse radialement de ladite forme de support de façon à former une ou plusieurs formes d'étanchéité 121, 122 présentant chacune au moins une surface d'étanchéité 1210, 1220 disposée en amont d'une rondelle de renfort par rapport au côté de la haute pression P à étancher.
Dans cet exemple, un tel dispositif d’étanchéité se présente donc sous la forme d’une cartouche annulaire à étanchéité radiale 1, 10 qui est ensuite montée entre deux pièces mobiles à étancher (91 et 3), typiquement, par le montage étanche de la cartouche sur l’une des pièces, laquelle constitue la pièce de réception.
Cette pièce de réception peut être le corps de frein 91 au niveau de l'alésage 941 qui comporte un épaulement 942 dans lequel se loge le dispositif d’étanchéité sous forme de cartouche d’étanchéité 1.
De même, la pièce de réception peut être le corps 91 au niveau de la paroi 930 de la chambre hydraulique 93 dans laquelle est monté coulissant le piston 92, la paroi de la chambre hydraulique 93 présentant une rainure 95 dans laquelle est logée une cartouche d’étanchéité 10 en appui étanche radial sur le piston 92 (cf. la figure 3).
Les figures 4a, 4b et 4c illustrent, dans une configuration légèrement différente, un exemple d’assemblage d’une telle cartouche annulaire 1 autour d’un arbre 3 formant la deuxième pièce, et où la cartouche est fixée de manière étanche dans un alésage 941 formant la pièce de réception.
Au niveau de l’alésage 941 du boîtier 91, on insère l'arbre 3 dans le support de joint 11 de la cartouche 1, la rondelle rigide d’arête 131 étant en saillie radiale et lors de l’insertion de l’arbre 3 dans l’espace central de la cartouche selon le mouvement d’assemblage M1, la rondelle 131 est rétractée radialement, par exemple à l’aide d’un outil extérieur ou par appui axial sur un chanfrein d'entrée 311 ménagé sur la deuxième pièce 3. Puis on poursuit la translation de l’arbre 3 dans la cartouche annulaire 1, selon le mouvement d’assemblage M2 jusqu'au déploiement automatique de la rondelle d'arrêt axial 131 dans une rainure d’arrêt 310 ou un épaulement de retenue de la deuxième pièce 3.
Les figures 5 à 10 montrent différentes formes de réalisation d’un dispositif d’étanchéité selon l’invention.
Ainsi, la figure 5 montre une forme de réalisation dans laquelle le dispositif d’étanchéité est constitué d’un support de joint 11 présentant une rainure dans laquelle est insérée une seule rondelle de renfort rigide 131 et est surmoulé un matériau élastomère 12 qui forme un seul renflement 121 muni d’une seule surface d’étanchéité 1210 en saillie radiale de la forme de support 110, l’arête périphérique de la rondelle 131 étant en saillie radiale de manière à être engageable dans une rainure 310 d’arrêt axial ménagée sur la surface de la deuxième pièce 3.
La figure 6 représente une cartouche d‘étanchéité 1 similaire à celle représentée aux figures 2, 3, 4 mais dans laquelle les deux rondelles 131, 132 sont en saillie radiale à la même hauteur que les surfaces d’étanchéité 1210, 1220 et où la deuxième pièce 3’ ne présente pas de forme de retenue axiale.
Selon une variante de cette forme de réalisation, la figure 7 montre une forme de réalisation dans laquelle le dispositif d’étanchéité est constitué d’un support de joint 11 présentant une rainure dans laquelle est insérée une seule rondelle de renfort rigide 131 et est surmoulé un matériau élastomère 12 qui forme un seul bourrelet 121 portant une seule surface d’étanchéité 1210 en saillie radiale de la forme de support 110, l’arête périphérique de la rondelle 131 étant en saillie radiale similaire à la surface d’étanchéité 1210 et où la deuxième pièce 3’ ne présente pas de forme de retenue axiale.
La figure 8 représente une variante de la cartouche d’étanchéité 1 de la figure 2 dans laquelle le support de joint 11’ de forme annulaire présente sur sa face périphérique externe une rainure formant la forme de support dans laquelle sont logées deux rondelles de renfort rigide maintenues par un matériau élastomère surmoulé dans la forme de support et formant en outre deux surfaces d’étanchéité. Cette cartouche d’étanchéité est par exemple enfilée de manière étanche sur un arbre 3’ et vient former une étanchéité radiale contre la surface périphérique d’un alésage 941’ à travers lequel l’arbre 3’ est engagé.
Les variantes de la zone de contact proposées pour la cartouche de la figure 2, par exemple celles présentées aux figures 4a à 7 et 9 ou 10, sont aussi applicables à la disposition à « étanchéité externe » de la figure 8.
Les figures 9 et 10 représentent des variantes de réalisation d’une cartouche d’étanchéité 1 selon l’invention dans lesquelles au moins deux rondelles de renfort 131, 132, 133 sont disposées chacune en appui contre une paroi opposée de la rainure réalisant la forme de support 110. Le matériau élastomère surmoulé 12 est agencé pour former, entre lesdites rondelles de renfort 131, 132, 133, un ou plusieurs joints élastomères 121, 122 situés dans des positions leur permettant de prendre appui axialement sur l'une ou l'autre desdites rondelles de renfort selon le sens de poussée de la haute pression, et ainsi permettre une performance similaire en résistance à la pression dans les deux sens P1 et P2 d'une direction axiale.
Ainsi, à la figure 9 on a un seul joint 121 entre deux rondelles de renfort 131, 132 ; ou deux joints 121, 122 entre deux rondelles 131, 133 et autour d'une rondelle centrale 132 comme cela est visible à la figure 10.
Le nombre de rondelles de renfort rigides est supérieur au nombre de surfaces d’étanchéité, pour la figure 9, deux rondelles de part et d’autre d’une surface d’étanchéité et pour la figure 10, trois rondelles encadrant deux surfaces d’étanchéité.
On notera que ce matériau élastomère 12 peut être moulé directement sur une forme de support 110 ménagée dans la surface d'un arbre ou d'un alésage à étancher par rapport à la deuxième pièce, lequel arbre ou alésage forme ainsi la première pièce. Cette situation est illustrée dans les figures 5 à 7 et 9 à 10, en considérant que la pièce 11 représente l’alésage dans lequel est réalisée la rainure de support 110.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
NOMENCLATURE

1, 10 dispositif d’étanchéité en cartouche
11, 11’ support de joint
110 Forme de support
12 matériau élastomère
121 joint élastomère
1210 surface d’étanchéité
122 joint élastomère
1220 surface d’étanchéité
131 rondelle de renfort
1310 arête périphérique
132 rondelle de renfort
1320 arête périphérique
2 actionneur vis/écrou
21 écrou
22 vis
221 collerette radiale
3, 3’ arbre d’entraînement
31 surface d’étanchéité
310 rainure d’arrêt
311 chanfrein d’effacement de la rondelle de retenue
4, 5 joint annulaire
9 étrier de frein
91 corps de frein, alésage du corps de frein
92 piston
93 chambre hydraulique cylindrique
930 paroi périphérique de la chambre hydraulique
94 paroi de fond de la chambre hydraulique
941, 941’ alésage
942 épaulement
95 rainure de la paroi de chambre hydraulique
P, P1, P2 pression hydraulique à étancher
M1, M2 mouvements d’assemblage de l’arbre dans la cartouche d’étanchéité.]

Claims (13)

  1. Dispositif (1) radial d'étanchéité, fournissant une étanchéité sous pression hydraulique entre une première (11, 91) et une deuxième (3, 92) pièces concentriques, qui sont mobiles entre elles en rotation et/ou en translation réalisant ainsi un couple alésage/arbre ou inversement, comprenant un premier joint élastomère (121), monté de manière étanche dans une forme périphérique, dite forme de support (110), portée par la première pièce (11), ledit premier joint (121) présentant une surface de frottement étanche (1210) de section circulaire réalisant un contact radial étanche avec une surface d'étanchéité rigide (31) portée par la deuxième pièce (3, 91),
    caractérisé en ce qu’il comprend au moins une première rondelle de renfort rigide (131), qui est montée en appui axial dans ladite forme de support (110), et présente une arête périphérique dite externe (1310) agencée pour venir en contact transversal avec la surface d'étanchéité (31) de la deuxième pièce (3, 91) sur la totalité ou la majeure partie de sa périphérie,
    en ce que ladite première rondelle rigide (131) est maintenue axialement dans la forme de support (110) par un matériau élastomère (12) surmoulé sur ladite forme de support (110) du côté de la haute pression (P) par rapport à ladite rondelle rigide (131),
    et en ce que ledit matériau surmoulé (12) présente une forme qui réalise la surface de frottement étanche (1210), ou inclut un joint torique qui réalise la surface de frottement étanche, dans une position agencée pour pouvoir prendre appui axialement sur ladite rondelle de renfort (131) sous l'effet d'une pression à étancher (P).
  2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un support de joint qui forme la première pièce (11) et qui est agencé pour être monté de façon étanche sur une pièce de réception (91), qui elle, est mobile par rapport à la deuxième pièce (3, 92), fournissant ainsi une étanchéité, ledit dispositif formant ainsi une cassette d'étanchéité fournissant une étanchéité fonctionnelle, entre ladite pièce de réception (91) et ladite deuxième pièce (3, 92).
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau élastomère (12) est moulé directement sur une forme de support (110) ménagée dans la surface d'un arbre ou d'un alésage (941) à étancher par rapport à la deuxième pièce (92), lequel arbre ou alésage forme ainsi la première pièce.
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la deuxième pièce (3, 92) forme un arbre qui est situé à l'intérieur d'un alésage formé par la pièce de réception (91).
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une deuxième rondelle de renfort (132) écartée axialement de la première rondelle de renfort (131), et en ce que le matériau élastomère (12) est surmoulé de façon à réaliser ou inclure en outre un deuxième joint (122) présentant une deuxième surface d'étanchéité (1220), la première surface d'étanchéité (1210) et la deuxième surface d'étanchéité (1220) se trouvant situées :
    - sur deux côtés opposés d'une même rondelle de renfort (131), et
    - chacune dans une position agencée pour pouvoir prendre appui axialement sur au moins une rondelle de renfort sous l'effet d'une pression à étancher (P).
  6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend, dans le sens d'un appui sous l'effet de la haute pression :
    - une première rondelle de renfort (131) en appui axial contre une paroi de la forme de support (110),
    - puis un premier joint élastomère (121) en appui axial contre la première rondelle de renfort (131),
    - puis une deuxième rondelle de renfort (132) en appui axial contre le premier joint élastomère (121),
    - puis un deuxième joint élastomère (122) prenant appui axial contre la deuxième rondelle de renfort (132).
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une rondelle de renfort rigide (131) située en appui contre une paroi de la forme de support (110) est en outre radialement élastique, et présente au repos un diamètre externe qui dépasse de la surface d'étanchéité (31) de la deuxième pièce (3), de façon à pouvoir pénétrer dans une rainure (310) ou un épaulement de retenue formé dans ladite surface d'étanchéité (31) de la deuxième pièce, et former ainsi une bague d'arrêt axial dont le déploiement est automatique lors de l'assemblage des première (11) et deuxième (3) pièces.
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux rondelles de renfort (131, 132) disposées chacune en appui contre une paroi opposée d'une rainure réalisant la forme de support (110),
    et en ce que le matériau élastomère (12) surmoulé est agencé pour former, entre lesdites rondelles de renfort (131, 132, 133), un ou plusieurs joints élastomères (121, 122, 123) situés dans des positions leur permettant de prendre appui axialement sur l'une ou l'autre desdites rondelles de renfort (131, 132, 133) selon le sens de poussée de la haute pression (P), et ainsi permettre une performance similaire en résistance à la pression dans les deux sens d'une direction axiale.
  9. Frein de véhicule (3) à actionnement hydraulique, comprenant un piston de frein (92) déplacé par application d'une pression hydraulique dans une chambre hydraulique (93) ménagée dans un corps de frein (91), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étanchéité (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 qui est disposé autour dudit piston (92) pour réaliser une étanchéité entre lui et ledit corps de frein (91).
  10. Frein de véhicule (3) à actionnement hydraulique, comprenant un piston de frein (92) déplacé par application d'une pression hydraulique dans une chambre hydraulique (93) ménagée dans un corps de frein (91), comprenant en outre un actionnement mécanique dudit piston (92) par un arbre tournant (3) qui pénètre dans ladite chambre hydraulique (93) et est entraîné par un moteur extérieur à ladite chambre hydraulique (93), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étanchéité (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 qui est disposé autour dudit arbre tournant (3) pour réaliser une étanchéité entre lui et ledit corps de frein (91).
  11. Véhicule routier, comprenant au moins un frein selon l’une quelconque des revendications 9 ou 10.
  12. Procédé de fabrication d'un dispositif radial d'étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 ou d'un frein selon l’une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
    - fourniture de la première pièce (11) munie de sa forme de support (110),
    - mise en place d'une ou plusieurs rondelles de renfort (131, 132), et
    - surmoulage sur ladite forme de support (110) d'un matériau élastomère (12) présentant une surface qui dépasse radialement de ladite forme de support (110) de façon à former une ou plusieurs formes d'étanchéité (121, 122) présentant chacune au moins une surface d'étanchéité (1210, 1220) disposée en amont d'une rondelle de renfort (131, 132, 133) par rapport au côté de la haute pression (P) à étancher.
  13. Procédé d'assemblage d'un dispositif radial d'étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 ou d'un frein selon l’une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de :
    - fourniture d'une cartouche annulaire (1) à étanchéité radiale
    - montage étanche de la cartouche (1) sur la pièce de réception (91) - insertion (M1) de l’arbre (3) en tant que deuxième pièce dans le support de joint (11) de la cartouche (1) avec rétraction radiale de la rondelle rigide formant bague d'arrêt axial (132)
    - poursuite (M2) de la translation jusqu'à déploiement automatique de la bague d'arrêt axial (132) dans une rainure (310) ou un épaulement de retenue de la deuxième pièce (3).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2999257A1 (fr) 2012-12-12 2014-06-13 Chassis Brakes Int Bv "frein a disque a frein de stationnement, ensemble mecanique de poussee, et procede de montage"
FR3057639A1 (fr) * 2016-10-18 2018-04-20 Foundation Brakes France Etrier de frein electromecanique comprenant un organe d'entrainement portant un joint comportant plusieurs bourrelets d'etancheite

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