Brevet FR2002017A1 — publié le 19691003

L'invention a pour objet un dispositif de freinage hydraulique pour véhicules, comprenant un ralentisseur entratné par une ou plusieurs roues du véhicule, qui est raccordé à un circuit fermé comportant un refroidisseur de liquide, peut être rempli d'un fluide hydraulique, et oppose à son entraenement 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 l'absence 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. Dans les dispositifs de freinage hydraulique connus, le refroidisseur de liquide est constitué soit par le système normal de refroidissement d'eau du moteur, soit par un radiateur spécial, qui est assujetti au véhicule à un emplacement approprié au-dessus du ralentisseur et utilise le déplacement d'air de la marche pour refroidir le fluide hydraulique. Un radiateur surbaissé est à déconseiller dans les véhicules en raison de la garde au sol nécessaire et du risque de salissement. Etant donné qu'on cherohe à obtenir lors du freinage un taux de remplissage défini du ralentisseur par la commande du frein, on rencontre dans les dispositifs.connus une difficulté due à ce que le retour du fluide hydraulique du radiateur dans le ralentisseur, qui est favorisé par la gravité, doit etre freiné et même complètement fermé en cas de mise à l'arrêt du dispositif de freinage. Après la mise en action du frein, il faut un certain temps pour que le fluide hydraulique s'écoulant du radiateur ait atteint dans le ralentisseur le niveau désiré. L'objet que s'est fixé l'invention est de réaliser un dispositif de freinage hydraulique du type sus-mentionné, dont l'agencement est simple et le fonctionnement exempt de dérangement et pratiquement sans inertie. Le dispositif de freinage selon l'invention est caractérisé en ce que le refroidisseur de liquide, dans lequel la limite supérieure du niveau du fluide hydraulique se trouve à un niveau égal ou inférieur au niveau le plus élevé du fluide hydraulique dans le ralentisseur ne déclenchant pas encore d'action de freinage, est installé horizontalement à la partie inférieure du véhicule et léché par un courant d'air vertical soufflé par un ventilateur. Le refroidisseur ainsi agencé, rempli en permanence, peut être considéré comme réservoir du fluide hydraulique. 11 est superflu de prévoir une soupape d'étranglement ou de fermeture sur la conduite de retour entre le refroidisseur et le ralentisseur, étant donné que lue fluide hydraulique se rassemble de lui-même dans les parties inférieures du circuit hydraulique fermé lorsque le dispositif de freinage est hors d'action, de sorte que le ralentisseur reste libre de fluide. Le montage horizontal du refroidisseur, aplati dans son ensemble et présentant la forme générale d'un radiateur ou analogue, permet une réalisation facile de l'invention dans des conditions optima, compte tenu de la garde au sol nécessaire et des rapports de niveau donnés. Le ventilateur aspire moins de poussière et d'impuretés qu'un organe de ventilation refoulant dans le sens de la marche, en particulier lorsqu'il souffle de haut en bas le refroidisseur reste donc propre, ne peut pas être endommagé et possède une puissance de réfrigération constante pendant une longue période. La limite supérieure du niveau du fluide hydraulique dans le refroidisseur de liquide se trouve, de préférence, à un niveau du fluide hydraulique dans le ralentisseur, qui correspond à une hauteur de remplissage du ralentisseur égale à 20 % de son diamètre intérieur. Une surélévation du niveau hydraulique allant jusqu'à 20 % du diamètre du refroidisseur par rapport au point le plus bas de la chambre interne du ralentisseur ne déclenche pas encore d'action de freinage lorsque le ralentisseur est vide, en raison de l'effet de refoulement créé par l'air circulant dans le ralentisseur. Cette tolérance admissible permet de conserver une garde au sol suffisante au-dessous du refroidisseur de liquide, malgré la faible hauteur disponible à la partie inférieure du véhicule. Abstraction faite de toute considération de hauteur de construction, le refroidisseur pourrait naturellement être installé à volonté bien plus bas que le ralentisseur. Dans une forme de réalisation avantageuse de 1' in- vention, il est prévu, au-dessous de la limite supérieure du niveau du fluide hydraulique dans le refroidisseur de liquide, un cylindre de remplissage divisé en deux chambres alternativement variables, dont l'une est pleine de fluide hydraulique et raccordée au circuit hydraulique fermé. Â partir de l'autre chambre, à l'aide d'un moyen de commande de pression, la limite de démarcation entre les chambres partielles, constituée par un piston ou une membrane, peut être déplacée. Le volume de liquide chassé du cylindre de remplissage lors de l'actionnement du frein s'élève à l'emplacement le plus haut du circuit hydraulique fermé, c'est-à-dire dans le ralentisseur, et assure l'apparition d'un couple de freinage; une réaspiration de ce volume de liquide dans le cylindre de remplissage détermine inversement un abaissement du plan du liquide dans le ralentisseur, qui est disposé à la manière d'un récipient d'équilibrage. Dans la mesure où le circuit hydraulique est entièrement fermé à l'exception du ralentisseur, le cylindre de remplissage n'a besoin d'emmagasiner que la quantité de fluide hydraulique nécessaire pour l'alimentation du ralentisseur et peut par conséquent être de petites dimensions. Son utilisation a pour conséquence de conférer au frein un retard de réponse particulièrement court. Pour le réglage d'un taux de remplissage désiré du ralentisseur, il est possible également d'intercaler dans le circuit hydraulique fermé, à l'entrée du ralentisseur, unepompe de fluide réfrigérant à débit de refoulement variable. L'éléva- tion du niveau du liquide est ainsi réalisée, non pas par l'expulsion d'un volume se produisant plus loin vers le bas, mais par l'établissement d'un état d'équilibre d'écoulement entre le débit refoulé par la pompe et le volume chassé du ralentisseur. Cette forme de réalisation peut être combinée à celle qui utilise un cylindre de remplissage ; on profite alors en même temps de l'action avantageuse de la pompe de fluide réfrigérant, qui assure une circulation rapide du fluide hydraulique et évite sa surchauffe, ainsi que de la réponse très rapide du dispositif de freinage grâce au cylindre de remplissayn Lorsqu'on utilise une pompe de fluide réfrigérant, il peut être avantageux d'installer à la hauteur du ralentisseur un réservoir d'équilibrage, dont l'extrémité inférieure est reliée au circuit fermé de refroidissement. Cette construction simple permet une compensation de volume n'exerçant qu'une faible force antagoniste. Pour effectuer la compensation de volume, il est toutefois particulièrement avantageux de prévoir dans le refroidisseur une chambre susceptible d'être remplie dans une proportion variable. On peut ainsi supprimer les éléments de construction extérieurs supplémentaires, qui sont toujours à l'origine d'incidents dans les véhicules automobiles ; le risque de souillure du fluide hydraulique par de trop grandes surfaces de contact avec l'air extérieur est en outre éliminé. 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 unique représente schématiquement le circuit hydraulique fermé d'un dispositif de freinage conforme à l'invention. Le ralentisseur 1 se compose, de manière connue, d'un stator et d'un rotor et peut être alimenté par le bas en fluide hydraulique. Le rotor est rendu solidaire en rotation de l'essieu du véhicule devant être freiné, par exemple au moyen d'un arbre articulé. Un couple de freinage exercé sur le rotor est par conséquent efficace pour le ralentissement de tout le véhicule. Au ralentisseur 1 est raccordé un circuit hydraulique fermé, comprenant un cylindre de remplissage 2, qui est subdivisé en une chambre de liquide 2' et une chambre d'air 2", séparées l'une de l'autre par une membrane souple. La chambre de liquide 2', entièrement pleine du fluide hydraulique lorsque le frein est prêt à fonctionner, est reliée au circuit hydraulique à un emplacement quelconque. Le circuit hydraulique comprend en outre un refroidisseur horizontal 3, disposé au-dessous du ralentisseur 1 et léché de haut en bas par un courant d'air soufflé par un ventilateur 5, qui est installé au-dessus de lui et entraîné par un moteur particulier. Le ralentisseur 1 est relié au refroidisseur 3 par un tuyau 22 et le retour du réfrigérant 3 au ralentisseur 1 a lieu à travers un tuyau 23. La chambre de liquide 2' du cylindre de remplissage 2 est réunie-par un tuyau 24 à l'extrémité supérieure du tuyau 22 se trouvant directement à la sortie du ralentisseur 1. La chambre d'air 2" du cylindre de remplissage 2 est raccordée à une source de fluide comprimé de commande au moyen d'une conduite d'air comprimé 32. Dans le parcours du tuyau 23 entre le refroidisseur 3 et le ralentisseur 1 est installée une pompe de fluide réfrigérant 40, suivie d'une soupape régulatrice de débit 41. Le débit de refoulement de la pompe de fluide réfrigérant 40 est réglé de telle manière que, pour chaque vitesse de rotation de l'entraînement prélevée par exemple sur l'arbre de freinage, ce débit soit toujours légèrement supérieur au volume chassé par la pompe du ralentisseur 1. La soupape régulatrice de débit 41 est commandée à travers la conduite d'air comprimé 32, à partir de la même source de fluide que le cylindre de remplissage 2. Un tuyau 42 réunit directement la soupape régulatrice de débit 41 au tuyau 22, en contournant pratiquement le ralentisseur 1. La soupape régulatrice de débit 41 répartit, en fonction de sa commande, le volume de fluide réfrigérant refoulé par la pompe 40, entre le~ralentisseur 1 et le tuyau de contournement 42. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant Pour mettre en service le dispositif de freinage, on élève à la manière usuelle la pression dans la conduite d'air comprimé 32. La membrane séparant la chambre d'air 2" de la chambre de liquide 2' s incurve instantanément vers le haut et refoule le fluide hydraulique dans le ralentisseur 1. La pression de l'air dans la conduite 32 inverse en outre la soupape régulatrice de débit 41, si bien qu'une fraction du fluide hydraulique refoulé par la pompe de fluide réfrigérant 40, correspondant à la pression de l'air de commande, est envoyée dans le ralentisseur 1. L'importance du volume chassé est fonction de la vitesse de rotation du rotor du ralentisseur ; il s'établit ainsi, entre la quantité de fluide hydraulique introduite par la pompe et celle qui est chassée en permanence et refoulée vers le refroidisseur 3 à travers le tuyau 22, un état d'équilibre, qui définit le couple le freinage en fonction du nombre de tours du rotor. Dans le cas présent, le volume chassé dans le cylindre de remplissage 2 ne sert pratiquement qurà accélérer le commencement de l'action de freinage, sans qu'il soit nécessaire d'attendre que le taux de remplissage désiré s'établisse par suite de l'introduction du fluide hydraulique à travers la soupape régulatrice de débit 41. Dans une forme de réalisation simplifiée, il n'est prévu que le cylindre de remplissage 2 et le tuyau 24, tandis que le tuyau 23 est raccordé directement au ralentisseur 1, en l'absence de la pompe de fluide réfrigérant 40, de la soupape régulatrice de débit 41 et du tuyau de contournement 42 ; il est possible, d'autre part, de laisser de coté le cylindre de remplissage 2 et de ne régler le taux de remplissage définissant le couple de freinage qu'à l'aide des éléments 40, 41 et 42. Dans le cas où, pour la commande du frein, il est prévu seulement le cylindre de remplissage 2, la mise à l'arrêt du dispositif de freinage entraîne une réaspîration de fluide hydraulique dans la chambre de liquide 2', de sorte que le niveau du fluide hydraulique dans le ralentisseur 1 descend et que l'action de freinage prend fin. Le fluide hydraulique demeure alors stationnaire dans le refroidisseur 3, les tuyaux 22, 23, 24, la chambre de liquide 2' du cylindre de remplissage 2, ainsi que dans les parties les plus basses du ralentisseur 1, sans exercer d'action de freinage et sans qu'il soit besoin de prévoir des organes d'arrêt supplémentaires pour l'empêcher de pénétrer dans le ralentisseur 1. Dans le cas où le cylindre de remplissage 2 est supprimé et où il n'est prévu que l'installation de pompage 40, 41, 42, à la fin de l'opération de freinage, le courant de liquide véhiculé par la pompe de fluide réfrigérant 40 est dirigé en totalité par la soupape régulatrice de débit 41 dans le tuyau 42, de sorte que le ralentisseur 1 se vide. Si la pompe reste raccordée à son moteur d'entraînement, le fluide hydraulique accomplit en permanence un circuit fermé à travers les éléments 40-41-42-22-3-23-40, circuit qui est toutefois pratiquement exempt de perte et n'entraîne aucune autre action genante. Dans le dispositif représenté au dessin, les deux possibilités sus-mentionnées de commande du frein sont combinées et il s'établit à l'état non freiné le schéma de fonctionnement défini essentiellement par l'installation de pompage 40, 41, 42. 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 que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. REVNDICADIONS 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 comportant un refroidisseur de liquide, peut être rempli d'un fluide hydraulique, et oppose à son entraînement un couple de freinage allant en croissant avec le taux de remplissage, caractérisé en ce que le refroidisseur de liquide (3), dans lequel la limite supérieure du niveau du fluide hydraulique se trouve à un niveau égal ou inférieur au niveau le plus élevé du fluide hydraulique dans le ralentisseur (1) ne déclenchant pas encore d'action de freinage, est installé horizontalement à la partie inférieure du véhicule et léché par un courant d'air vertical soufflé par un ventilateur (5). 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la limite supérieure du niveau du fluide hydraulique dans le refroidisseur de liquide (3) se trouve audessus du point le plus bas de la chambre intérieure du ralentisseur (1) d'une quantité égale à 20 % du diamètre intérieur de celui-ci. 3. Dispositif de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, au-dessous de la limite supérieure du niveau du fluide hydraulique dans le refroidisseur de liquide (3), un cylindre de remplissage (2) partagé en deux chambres (2', 2") alternativement variables, dont l'une (2') est pleine de fluide hydraulique et raccordée au circuit fermé hydraulique. 4. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par une pompe de fluide réfrigérant à débit de refoulement variable (40) montée dans le circuit hydraulique fermé à l'entrée du ralentisseur (1). 5. Dispositif de freinage selon la revendication 4, caractérisé par un réservoir d'équilibrage, se trouvant à la hauteur du ralentisseur et dont l'extrémité inférieure est reliée au circuit fermé de refroidissement. 6. Dispositif de freinage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le refroidisseur une chambre susceptible d'être remplie dans une proportion variable pour réaliser une compensation de volume.