Brevet FR2002492A1 — publié le 19691017

L'invention a pour objet un dispositif de freinage hydraulique pour véhicules, comprenant un ralentisseur entral- né par une ou plusieurs roues du véhicule, qui est raccordé à un circuit fermé de refroidissement hydraulique, peut être rempli d'un fluide hydraulique et oppose à son entrainement un couple de freinage allant en croissant avec le taux de remplissage. Des dispositifs de freinage de ce genre sont utilisés comme troisième frein exempt d'usure dans les véhicules automobiles lourds, par exemple les tracteurs à semi-remorque et les omnibus ainsi que dans les remorques. Ils sont mis en service en particulier dans les longues descentes et ltabsence d'usure leur confère une grande longévité et une rentabilité élevée ; le frein à friction existant en outre est ménagé pendant ces longues descentes, si bien que sa longévité et sa sûreté de fonctionnement sont elles-mêmes notablement accrues. Le ralentisseur est formé essentiellement d'un carter formant stator et d'un rotor, qui est entraîné en rotation par l'essieu freiné muni d'un différentiel. Pour faire entrer le frein en action, on fait monter dans le ralentisseur le niveau du fluide hydraulique qui est en même temps le fluide réfrigérant du circuit de refroidissement ; le rotor est alors freiné et le fluide hydraulique s'échauffe. L'action de freinage dépend toutefois dans une très large mesure de la vitesse de rotation. Le couple de freinage est sensiblement proportionnel au carré du nombre de tours. Dans le cas où l'action de freinage est initialement trop faible et où il se produit pour cette raison une augmentation continue du nombre de tours, ou si le dispositif de freinage hydraulique est brusquement enclenché à fond à une vitesse élevée, il peut arriver que l'arbre de freina ge soit soumis à un couple de freinage exagéré, pouvant entraider une déficience de l'installation de freinage hydraulique. L'objet que s'est fixé l'invention est de réaliser un dispositif de freinage, dans lequel, la courbe représentant la la relation entre le couple de freinage et le nombre de tours est une parabole un peu aplatie. Ce problème est résolu selon l'invention grâce a un couplage en opposition entre le nombre de tours et le taux de remplissage, qui abaisse le taux de remplissage lorsque le nombre de tours augmente. Le couple de freinage s'élevant par suite d'une augmentation du nombre de tours est par conséquent abaissé automatiquement, simultanément par la réduction du taux de remplissage. Par un ajustement approprié des deux relations, on peut conférer à la caractéristique de freinage une allure progressive et déterminée, de préférence de telle manière qu'un couple de freinage maximum fixé à l'avance ne puisse en aucun cas être dépassé quelle que soit la position donnée par le conducteur du véhicule au régulateur de commande du frein. Le taux de remplissage du ralentisseur est avantageusement défini de manière connue par le positionnement de travail d'un transmetteur de remplissage, qui est pourvu d'une conduite de commande, traversant un élément d'étranglement susceptible d'hêtre actionné par un signal d'entrée dépendant du nombre de tours. L'élément d'étranglement, dont l'action est fonction du nombre de tours, influence le signal de commande du transmetteur de remplissage, qui est déclenché globalement, de préférence à une valeur variable, par un actionnement à partir du siège du conducteur. Le transmetteur de remplissage peut être constitué par un cylindre de remplissage comportant deux chambres alternativement variables, sans communication entre elles et formant un volume total constant, l'une de ces chambres partielles étant réunie à la chambre interne du ralentisseur et l'autre à une source de pression additionnelle par l'intermédiaire de l'élément d'étranglement. Le freinage est alors déclenché par application de la pression, qui réduit, après étranglement en fonction du nombre de tours, la capacité de la chambre partielle du cylindre de remplissage pleine de fluide hydraulique, et remplit en partie le ralentisseur du fluide hydraulique chassé. Selon une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, le taux de remplissage du ralentisseur est défini par le débit de refoulement d'une pompe de fluide réfrigérant, intercalée dans le circuit fermé de refroidissement et dont le débit de refoulement peut être commandé en fonction du nombre de tours de l'essieu devant être freinée. Etant donné que le volume chasse du ralentisseur augmente avec le taux de remplissage, il s'établit donc, pour un nombre de tours et un débit de refoulement déterminés de la pompe de fluide réfrigérant, un taux de remplissage également de terminé du ralentisseur. L circuit fermé de refroidissemlent doit comporter en outre dans ce cas, une capacité d'équilibrage, capable de recevoir la différence des volumes de fluides hydraulique pouvant etre contenus dans le ralentisseur. Le transmetteur de remplissage est alors avantageusement constitué, par la pompe de fluide réfrigérant et par une soupape d'arrêt, qui est intercalée entre la pompe et le ralentisseur et raccordée à la conduite de commande munie de l'élément d'étranglement réglable. A la condition que le débit de refoulement de la pompe soit toujours à peu supérieur au volume chassé du ralentisseur, la soupape d'arrêt permet alors d'obtenir un taux de remplissage, compris entre une valeur minimale et une valeur maximale correspondant au volume le plus grand chassé lorsque la soupape d'arrêt est ouverteen grand. La soupape d'arrêt est exécutée, de préférence, sous la forme d'une soupape régumatrice de débit avec deux conduites de sortie, dont l'une forme la conduite d'entrée du ralentisseur, tandis que l'autre débouche dans le circuit fermé de refroidissement, à un emplacement situé entre la sortie du ralentisseur et l'entrée de la pompe de fluide réfrigérant, c'est-à-dire contourne pratiquement le ralentisseur. La pompe de fluide réfrigérant peut par conséquent rester en service même si le dispositif de freinage est hors circuit, la totalité du fluide véhiculé s'écoulant alors par la conduite de contrournement du ralentisseur sans donner lieu à des pertes notables. Il est possible enfin de combiner les deux moyens sus-mentionnés et de prévoir à la fois un cylindre de remplissage et une pompe de fluide réfrigérant, qui sont commands en commun. La pompe de fluide réfrigérant assure dans le cas le reglage durable du taux de remplissage, alors que le cylindre de remplissage a pour fonction de-remplir et de vidanger rapidement le ralentisseur aux variations brusques des conditions de frei nage, par exemple de la commande. L'élément d'étranglement, installé dans la conduite de commande formée d'une conduite d'air comprimé, est constitué de préférence par une soupape à commande hydraulique alimentée entrée par la pression dynamique d'une pompe hydrostatique, qui est entraînée par une ou plusieurs roues du véhicule. Par ces moyens simples, on obtient dans la conduite de commande une pression d'air dont la valeur est fonction du nombre de tours, qui, dans le cas d'un cylindre de remplissage, peut agir directement sur un piston se trouvant dans celui-ci ou sur une membrane et qui, dans le cas d'une soupape régulatrice de débit raccordée à la pompe de fluide réfrigérant, est utilisée pour commander cette soupape. Avantageusement la pompe hydrostatique alimente simultanément un moteur hydraulique qui entralne un ventilateur prévu dans le circuit fermé de refroidissementX de sorte que la ventilation est renforcée avec le nombre de tours jusqu'à ce que soit atteinte la puissance maximale du ventilateur et que la chaleur plus grande dégagée puisse être évacuée sans difficulté dans le refroidisseur. On aboutit à une construction relativement simple, si l'on monte la pompe hydrOstatique sur le même arbre que le ralentisseur. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre schématiquement un dispositif de freinage conforme à l'invention. La figure 2 montre, pour ume variante de réalisation, les organes différents de ceux de la figure 1. La figure 3 montre une troisième forme de réalisation, obtenue par la combinaison des formes de réalisation selon les figures 1 et 2. be dispositif de freinage reproduit à la figure 1 comprend un circuit fermé hydrodynamique servant essentiellement au freinage proprement dit c'est-à-dire à la conversion en chaleur de l'énergie de mouvement, et un circuit fermé hydrostatique servant principalement à la commande. L'organe de freinage proprement dit est un ralentisseur 1 branché dans le circuit hydrodynamique ; dans ce même circuit se trouvent un cylindre de remplissage 2 disposé au dessous du ralentisseur ou à la hauteur-de la-partie inférieure de celui-ci, et un refroidisseur 3, auquel est réuni par construction un deuxième refroidisseur 4, qui appartient toutefois au circuit hydrostatique ; il ne se produit aucun transfert de fluide hydraulique entre les refroidisseurs 3 et 4, sur lesquels souffle un ventilateur commun 5. Le cylindre de remplissage 2 est subdivisé par une membrane en une chambre de liquide 2' et une chambre d'air 2". Sous l'effet d'une presion s' exerçant dans la chambre d'air 2", la membrane peut s'infléchir et refouler le fluide hydraulique hors du cylindre de remplissage. Le mouvement devant être freiné est transmis d'un essieu moteur 6 du véhicule au rotor du ralentisseur 1 par un arbre articulé 7. Sur l'arbre du rotor du ralentisseur 1 est fixé en outre un accouplement 8, servant au raccordement d'une pompe hydrostatique 9. Le ventilateur 5 est entraîné par un moteur hydraulique 20, dont la source d'énergie est la pompe hydrostatique 9, au moyen de poulies coniques Il et de courroies trapézoidales 12. Le dispositif de freinage est commandé au moyen d'air comprimé emmagasiné dans un réservoir 13 en amont duquel est montée une soupape de décharge avec retour 14. L'air comprimé est admis séparément dans l'organe de commande du dispositif de freinage à travers une soupape à relais magnétique 15. La position de la soupape à relais magnétique 15 est sélectionnée à l'aide d'un commutateur électrique de freinage 16. h la sortie de la soupape à relais magnétique 15 fait suite une soupape à commande hydraulique 17, dont la sortie est reliée à la chambre d'air 2" du cylindre de remplissage 2. Pour réaliser le couplage en opposition entre le nombre de tours et le taux de remplissage, il est prévu un système de commande, qui comprend principalement le circuit fermé hydrostatique faisant suite à la pompe hydrostatique 9. A la sortie de la pompe hydrostatique 9 est raccordé un distributeur de commande 18, relié à un appareil-pilote pneumatique 19, dont l'entrée de commande-se trouve à la sortie de la soupape à relais magnétique 15. A l'une des sorties du distributeur de commande 18 sont raccordées en parallèle une soupape régulatrice de débit 20, une soupape 21 limitant la pression et la soupape à commande hydraulique 17. L'autre sortie du distributeur de commande 18 est reliée à l'entrée du refroidisseur 4, en un point auquel sont raccordées d'autre part l'une des conduites de sortie de la soupape régulatrice de débit 20, la sortie de la soupape 21 limitant la pression, et la sortie du moteur hydraulique 10, dont l'entrée est réunie à la seconde des deux sorties de la soupape régulatrice de débit 20. La sortie du refroidisseur 4 est reliée à la tubulure d'aspiration de la pompe hydrostatique 9. Les liaisons sus-décrites sont établies par un certain nombre de conduites, savoir une conduite 22 entre le ralentisseur 1 et le refroidisseur 3, une conduite 23 revenant du refroidisseur 3 au ralentisseur 1, et une conduite 24 joignant le ralentisseur 1 au cylindre de remplissage 2. Il est prévu en outre une conduite 25 allant de la sortie de la pompe hydrostatique 9 à l'entrée du distributeur de commande 18, une conduite 26 joignant l'une des sorties du distributeur 18 au refroidisseur 4, une conduite de retour 27 revenant du refroidisseur 4 à la pompe hydrostatique 9, une conduite 28 entre l'autre sortie du distributeur de commande 18 et les entrées dte la soupape régulatrice de débit 20, de la soupape de limitation de pression 21 et de la soupape à commande hydraulique 175 une conduite 29 allant de la soupape régulatrice de débit 20 au refroidisseur 4 et une conduite 30 joignant le moteur hydraulique 10. Le réseau comprend de plus une conduite de retour 31 entre le moteur hydraulique 10 et le refroidisseur 4 et une conduite entre la sortie de la soupape de limitation de pression 21 et le refroidisseur 4. La sortie de la soupape à commande hydraulique 17 est reliée à la chambre d'air 2" du cylindre de remplissage 2 par une conduite d'air comprimé 32, tandis que la portion de conduite entre la soupape à relais magnétique 15 et la soupape à commande hydraulique 17 est reliée à l'appareil-pilote pneumatique 19 par une conduite d1air comprimé 33. En pratique, on peut supprimer une grande partie des conduites et les remplacer par des canaux en utilisant une construction par blocs, c'est-à-dire en groupant divers appareils en des ensembles plus importants. La manoeuvre du frein hydraulique est effectuée au moyen d'un levier 34, qui se trouve à portée du siège du conducteur et est assujetti au commutateur électrique de freinage. Le dispositif de freinage selon l'invention décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante li l'état non freiné, la soupape à relais magnétique 15 est fermée, le cylindre de remplissage n'est pas alimenté en air comprimé et le ralentisseur 1 ne reçoit pas de liquide. Le liquide contenu dans le cylindre de remplissage 2, le réfrigérateur 3 et les conduites 22, 23, 4 est par conséquent au repos. La pompe hydrostatique 9 est entraînée en permanence, même sans freinage, par l'essieu 6 et le rotor du ralentisseur 1. Dans ces conditions, elle refoule le liquide hydraulique du circuit hydrostatique, sensiblement sans pression, à travers la conduite 25, le distributeur 18, la conduite 26 et le refroidisseur 4 ; le liquide est ramené à la pompe par la conduite d'aspiration 27. A l'aide du commutateur électrique de frein 16, le conducteur du véhicule, faisant pivoter le levier 34, peut sélectionner l'action de freinage désirée, du fait que la valeur de la pression de l'air comprimé nécessaire pour le remplissage du ralentisseur 1 est réglée de façon continue par la soupape à relais magnétique 15. Si, au cours d'une longue descente, le levier 34 est positionné sur une valeur déterminée en fonction de l'inclinaison de la chaussée, la soupape à relais magnétique 15 entre en action et laisse l'air comprimé pénétrer par la conduite 32, à la pression fixée à l'avance, dans la chambre d'air 2" du cylindre de remplissage 2. La membrane de séparation entre les chambres 2" et 2' refoule le fluide hydraulique de la chambre de liquide 2' dans le ralentisseur 1, qui se remplit selon la pression réglée et exerce ainsi sur l'essieu 6 un couple de freinage correspondant à ce taux de remplissage. En raison de l'effet de pompage engendré par le rotor du ralentisseur, le fluide hydraulique commence à circuler ; il est acheminé par la conduite 22 dans le refroidisseur 3 et ramené dans le ralentisseur 1 par la conduite 23. Dans l'exemple décrit, la pression réglée par la soupape à relais magnétique 15 détermine également, par l'inter- médiaire de la conduite 33 et de l'appareil-pilote 19, un déplacement du distributeur de commande 18. Ce mouvement pourrait d'ailleurs être aussi bien imprimé directement par voie électrique à partir du commutateur de frein 16. Le distributeur de commande 18 ferme la conduite 26 et dirige le fluide hydraulique, refoulé par la pompe hydrostatique 9 dans le circuit hydrostatique fermé, à travers la conduite 28 dans la soupape régulatrice de débit 20, de laquelle s'écoule, à partir d'un débit de refoulement défini de la pompe 9, une quantité constante de liquide pour alimenter en énergie le moteur hydraulique 10 par la conduite 30. L'excèdent de liquide peut s'écouler par la conduite 29 dans le refroidisseur 4. En cas dedérangement, la soupape de limitation de pression 21 raccordée à la conduite 28 s'ouvre à l'instant où la pression dépasse une valeur déterminée et protège ainsi l'installation d'une surcharge. Le fluide hydraulique s'écoulant par cette soupape revient pareillement dans le refroidisseur 4. Le réseau de conduites décrit ci-dessus sert donc à l'entralnement du ventilateur 5. La pression dynamique de la pompe hydrostatique 9 qui est fonction du nombre de tours ou de la vitesse, c'est-àdire la pression dans la conduite 28, est amenée en même temps à la soupape à commande hydraulique 17, montée dans la conduite pour l'admission d'air comprimé dans le cylindre de remplissage 2-. Un élévation de la vitesse du véhicule devant être freiné s' accompagne d'une augmentation du débit de refoulement de la pompe hydrostatique 9, et, par suite, d'un accroissement de la pression dans les conduites 25 et 28 ; par l'intermédiaire de la soupape 17, une élévation de la pression dans la conduite 28 détermine un étranglement de la pression d'air dans la chambre d'air 2't du cylindre de remplissage 2, il en résulte une réaspiration de fluide hydraulique du ralentisseur 1 dans la chambre de liquide 2' du cylindre de remplissage 2. L'abaissement du taux de remplissage du ralentisseur 1 réduit alors automatiquement le couple de freinage imprimé à l'essieu 6. La réduction de la pression d'air peut etre réglée de façon à peu près inversement proportionnelle à l'augmentation du nombre de tours. Une surcharge de l'installation de freinage est par conséquent exclue d'emblée, de même qu'un échauffement exagéré du circuit hydrodynamique, pouvant provenir d'une puissance de freinage que le refroidisseur 3 n'est plus à même d'absorber. Unautre'avantage de cette disposition résideen ce que le refroidisseur 3 peut être établi pour des conditions relativement favorables. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, le cylindre de remplissage 2 (figure 1) est remplacé par un autre transmetteur de remplissage commandé par la pression de l'air dans la conduite 32. Pour rendre le dessin plus clair, on n'a représenté à la figure 2 que le ralentisseur 1 et le circuit hydrodynamique fermé avec le transmetteur de remplissage, les autres éléments de l'installation pouvant être identiques ou comparables à ceux de la figure 1. Dans cette forme de réalisation, le taux de remplissage du ralentisseur 1 est donné dynamiquement par un état d'équilibre entre l'action de pompage du ralentisseur 1 et le débit refoulé par le transmetteur de remplissage, qui se compose d'une pompe de fluide réfrigérant 40 et d'une soupape régulatrice de débit 41. Il faut admettre au départ que la pompe de fluide réfrigérant 40, placée sous la dépendance du nombre de tours, développe la puissance de refoulement nécessaire, même pour un nombre de tours relativement faible. Cette puissance est réglée de manière à rester toujours légèrement supérieure au volume chassé du ralentisseur. Fonctionnant en barbotage, cette pompe remplirait par conséquent le ralentisseur. h la suite de la pompe 40 est montée la soupape régulatrice de débit 41, qui est raccordée à la conduite d'air comprimé 32 et commandée pneumatiquement. Cette soupape 41 est pourvue de deux conduites de sortie, dont l'une débouche directement dans le ralentisseur 1, tandis que l'autre conduite 42 réunit la soupape à la conduite 22. Lorsque le dispositif de freinage est hors d'action, la conduite 32 est sans pression. Il en résulte que la soupape régulatrice de débit 41 ferme la communication entre la pompe 40 et le ralentisseur 1 et ouvre en grand le retour de la conduite 22 par la conduite 42, de sorte que le fluide hydraulique peut circuler sans perte de charge notable Au moment QU le dispositif de freinage est mis en action, la soupape régulatrice de débit 41 ouvre la conduite d'admission vers le ralentisseur, en fonction de la pression de commande dans la conduite 32. Comme dans la forme de réalisation selon la figure 1, cette pression dépend du nombre de tours du rotor du ralentisseur 1, de sorte que la soupape régulatrice de débit 41 est commandée en fonction du nombre de tours. Cette commande a lieu de telle manière que la quantité de liquide refoulée par la pompe de fluide réfrigérant 40 vers le ralentisseur diminue progressivement lorsque la vitesse augmente. Si la vitesse diminue ensuite de nouveau, la soupape régulatrice de débit 41 ouvre cette admission, jus qu'à ce que le degré d'ouverture corresponde finalement à la pression fixée à l'avance dans la conduite 32 par l'actionnement du commutateur de freinage. Dans l'exemple de réalisation montré sur la figure 3, il est prévu à la fois un cylindre de remplissage 2 et une pompe de fluide réfrigérant 40 suivie d'une soupape régulatrice de débit 41. Dans ce cas, le cylindre de remplissage 2 a pour seule mission d'assurer en cas de besoin un remplissage ou une vidange rapides du ralentisseur 1. Dans les formes de réalisation selon les figures 2 et 3t le refroidisseur 3 sert de réservoir et reçoit le volume chassé du ralentisseur 1. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de freinage hydraulique pour véhicules, comprenant un ralentisseur entraîné par une ou plusieurs roues du véhicule, qui est raccordé à un circuit fermé de refroidissement hydraulique, peut être rempli d'un fluide hydraulique et oppose à son entraînement un couple de freinage-crois- sant avec son taux de remplissage et avec le nombre de tours d'entraînement, caractérisé par un couplage en opposition entre le nombre de tours et le taux de remplissage, qui abaisse le taux de remplissage lorsque le nombre de tours augmente. 2.- Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite d'entrée d'un transmetteur de remplissage commandé (2,40,41), dont le positionnement de travail détermine le taux de remplissage du ralentisseur 1, traverse un élément d'étranglement 17 piloté par un signal d'entrée dépendant du nombre de tours. 3.- Dispositif de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le transmetteur de remplissage est constitué par un cylindre 2 comportant deux chambres partielles 2', 2" alternativement variables sans communication entre elles et formant un volume total constant, l'une de ces chambres 2' étant remplie de fluide hydraulique et réunie à la chambre interne du ralentisseur 1, tandis que l'autre chambre partielle 2" est réunie à une source de pression additionnelle 13, 15 par l'intermédiaire de l'élément d'étranglement 17. 4.- Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux de remplissage du ralentisseur 1 est défini par le débit de refoulement d'une pompe de fluide réfrigérant 40, intercalée dans le circuit fermé de refroi- dissement et dont le débit de refoulement peut être commandé en fonction du nombre de tours de l'essieu devant être frein, 5.-Dispositif de freinage selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le transmetteur de remplissage est constitué par la pompe de fluide réfrigérant (40) et une soupape d'arrêt 41, qui est intercalée entre la pompe 40 et le ralentisseur 1 et raccordée à la conduite de commande 32, 6.- Dispositif de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la soupape d'arrêt est une soupape régulatrice de débit 41 avec deux conduites de sortie7 dont l'une forme la conduite d'entrée du ralentisseur 1, tandis que l'autre 42 débouche dans le circuit fermé de refroidisse ment, à un emplacement situé entre la sortie du ralentisseur 1 et l'entrée de la pompe de fluide réfrigérant 40. 7.- Dispositif de freinage selon la revendication 3 et l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu à la fois un cylindre de remplissage 2 et une pompe de fluide réfrigérant 40, qui sont commandés en commun. 8.- Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'élément d'étranglement installé dans la conduite de commande formée d'une conduite d'air comprimé 32 est constitué par une soupape à commande hydraulique 17, alimentée à l'entrée par la pression dynamique d'une pompe hydrostatique 9, qui est entraînée par une ou plusieurs roues du véhicule. 9.- Dispositif de freinage selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pompe hydrostatique 9 alimente en même temps un moteur hydraulique 10 pour entraîner un ventilateur 5 prévu dans le circuit fermé de refroidissement. 10.- Dispositif de freinage selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la pompe hydrostatique 9 est montée sur le même arbre que le ralentisseur 1.