Brevet FR2044799A1 — publié le 19710226

i 2044799 L'invention concerne un dispositif de freinage comportant plusieurs circuits destinés aux véhicules en particulier aux véhicules automobiles dans lesquels on engendre une pression de freinage au moyen d'une pédale ou d'un dispositif auxiliaire dans 5 un système hydraulique comportant un maître cylindre; ladite pression de freinage est transmise aux éléments de serrage de frein à disques ou à tambours. On connaît déjà des systèmes de freins à double circuit dans lesquels un des circuits commande le freinage des roues avant 10 et l'autre le freinage des roues arrière. Ge dispositif à double circuit de conception simple présente l'inconvénient que lors de la défaillance d'un des circuits le freinage du véhicule est beaucoup plus mauvais que lorsque les deux circuits sont intacts; ceci est particulièrement grave lors de la défaillance du circuit 15 commandant le freinage des roues avant car lors du freinage la charge supportée par les roues arrière est diminuée de telle sorte que les roues arrière ont une capacité de freinage plus faible. .On connaît également des systèmes de freinage à double circuit perfectionné dans lesquels chaque circuit commande les deux roues 20 avant et une roue arrière ou encore l'un des circuits commande les quatre roues et l'autre circuit seulement les roues avant ou encore chaque circuit commande les quatre roues dans le cas de freins à disques à double circuit. Ces systèmes à double circuit perfectionnés présentent il est vrai des avantages par rapport aux 25 systèmes simples à double circuit (roues avant et roues arrière séparées), mais ils ne résistent pas à un examen critique sur beaucoup de points. Théoriquement, ces systèmes améliorés permettent d'obtenir un meilleur freinage lors de la défaillance d'un des .circuits qu'avec le système simple. Dans la pratique le frei-30 nage est limité par un comportement instable du véhicule, par exemple déportement du véhicule lorsque l'on freine sur trois roues. Par■ailleurs, ces systèmes améliorés comportent un nombre plus élevé de dispositifs d'étanchéité et de tuyauteries ce qui augmente considérablement le danger d'une défaillance du frein 35 causée par des fuites ou par une rupture de canalisation. De plus, lors d'une surcharge thermique c'est-à-dire lors d'un échauffement prohibitif d'une seule roue tout le système de freinage peut être atteint alors que dans le système simple un des circuits reste intact. 70 17379 2 2044799 Les systèmes améliorés présentent également l'inconvénient çpi' ils nécessitent un plus grand nombre d'éléments, en particulier des tuyauteries et des raccords par exemple dans le cas des freins à disques à double circuit, qui doivent être pourvus d'un double 5 carter et pour la ventilation de ces carters-les roues du véhicule doivent être ajourés. L'invention se propose d'améliorer la sûreté des dispositifs de freinage et simultanément d'éviter les inconvénients précités. Le dispositif de freinage selon l'invention est caractérisé par le 10 fait que le système hydraulique comporte trois ou: quatre circuits. Selon un mode de réalisation de l'invention, dans le cas d'un circuit triple, le premier circuit commande une roué avant, le deuxième l'autre roue avant et le troisième les deux roues arrière du véhicule# Cette disposition permet d'obtenir une double sécurité 15 contre la défaillance totale du dispositif de freinage. En effet, lors de la défaillance d'un seul circuit dans le cas le plus défavorable le freinage est nettement plus élevé que" lors de la défaillance du circuit des roues avant d'un système à double circuit simple pour une même pression sur la pédale. Dans le cas de la 20 défaillance de deux circuits, on obtient à peu près la même puissance de freinage que dans le cas de la défaillance d'un circuit dans Tin système classique à deux circuits. Alors que dans un système à double circuit perfectionné l'échauffement du frein d'une roue peut entraîner la panne de tout 25 le dispositif de freinage, dans le cas d'un circuit triple, seul un des circuits est hors d'usage,, les deux autres restant intacts# A chaque roue du véhicule ne sont reliées qu'une commande de freinage et qu'une tuyauterie. Le nombre des dispositifs d'étanchéité et des tuyauteries n'est donc pas plus élevé que pour un système 30 simple à double circuit, les longueurs de commande étant les mêmes; il en résulte que le danger de panne du dispositif à la suite de fuites n'est pas plus élevé. Du fait que le déplacement et le volume utilisé dans les cylindres restent les mêmes, il n'y a pas besoin de prévoir une course supplémentaire de la pédale. 35 De même, le nombre d'éléments utilisés n'est pas plus élevé pour un système à trois circuits que pour un système simple à deux circuits; en effet, on peut utiliser les carters de freins simples sur les freins à disques alors qu'il faut utiliser les carters doubles pour les systèmes perfectionnés à double circuit. La cour— 70 17379 5 2044799 se de la pédale et la fores à essrcer sur cette dernière restes.fe donc les mêmes lorsque le circuit des roues arrière est défaillant et dans le cas le plus défavorable à savoir la défaillance du circuit d'une roue avant, elles sont nettement plus faibles que 5 lors de la défaillance•du circuit des roues avant dans le système à double circuit» la stabilité d'un véhicule muni d'un système à trois circuits contre l'excès de freinage des roues arrière lors de la défaillance d'un circuit n'est pasmodifiée ce qui n'est pas le cas des véhicules à système perfectionné à double circuit. 10 Etant donné que l'on peut utiliser les carters simples usuels, la ventilation ne pose pas de problèmes et il n'y a pas besoin d'ajourer les roues» Dans ce mode de réalisation, il est particulièrement intéressant que le rayon de roulage des roues avant soit faible et de 15 préférence nul ou négatif ce qui signifie que les roues avant doi-' * vent être suspendues de manière que le point de rencontre de l'axe de direction avec le plan de roulage soit le plus près possible du point d'appui de la roue et de préférence à l'intérieur de la voie du véhicule. Cette disposition permet d'éviter que le véhicu-20 le ne parte vers le côté lors de la défaillance du circuit d'une roue avant; en effet, avec un rayon de roulage presque nul il ne se produit lors du freinage presque aucun couple sur l'axe de direction et par conséquent aucune déviation de la direction. Le système à trois circuits utilise un cylindre-principal triple avec 25 trois pistons successifs au lieu d'un cylindre double dans le cas d'un système à deux circuits. Le coût de la réalisation n'en est que très peu augmenté et le prix du dispositif de freinage reste avantageux. La réalisation d'un dispositif de contrôle du blocage des freins n'est pas beaucoup plus complexe et entraîne un accrois-30 sement raisonnable du prix de revient. Selon le même principe, le dispositif de freinage peut être divisé en quatre circuits; les avantages obtenus sont les mêmes, ils sont même plus importants mais le coût de réalisation du cylindre principal est plus élevé. 35 Selon un autre mode de réalisation dans un système à trois circuits, les deux premiers circuits commandent chacun les deux roues avant et le troisième les deux roues arrière. Ce mode de réalisation s'applique en particulier aux cas ôù le rayon de roulage des roues avant est positif et présente une valeur élevée. Ce 70 17379 4 20W9'9 mode de réalisation présente les mêmes avantages que le premier système à trois circuits précité à savoir : une double sécurité contre une défaillance totale du système de freinage, un freinage plus élevé lors de la défaillance d'un circuit. Dans le cas d'un 5 échauffement du frein d'une roue, il y a au plus dans le cas le plus défavorable, deux circuits en panne si bien qu1il reste toujours au moins tin circuit intact comme pour le système simple à double circuit alors que dans le cas d'un système perfectionné à double circuit, l1 échauffement d'un frein peut mettre les deux 10 circuits en panne par fonction de vapeur. De plus, dans le cas de la défaillance d'un circuit, la course supplémentaire de pé-. dale et les forces à y exercer sont plus faibles dans le cas le plus défavorable que -dans un système à double circuit. Ce deuxième mode de réalisation présente l'avantage supplé-15 mentaire qu'il peut être utilisé avec un système de direction à rayon de roulage positif ou négatif de valeur élevée. L'invention est décrite en détail ci-après en se référant au dessin ci-annexé sur lequel : - la figure 1 représente schématiquement un système de 20 freinage à trois circuits, - la figure 2 représente la suspension d'une roue avant directrice, - la figure 3 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un système de freinage à trois circuits, 25 - la figure 4 représente un cylindre principal, et - la figure 5 représente une courbe de freinage. Le système à trois circuits représenté figure 1 comporte un maître-cylindre 1, dans lequel se déplace une tige de piston 2 et trois pistons 3. Des tuyauteries 4 relient le cylindre à des 30 freins à disques 5. La chambre 6 du cylindre triple est reliée au frein à disques de la roue avant droite, la chambre 7 avec le frein à disques de la roue avant gauche et la chambre 8 au frein à disques des deux roues arrière par lrintermédiaire d'une canalisation 4 et d'un distributeur 9. Les flèches indiquent le sens de rota-tion des disques en marche avant. Lors de la défaillance d'un circuit, paresemple celui qui est relié à la chambre 8, la tige de piston 2 va d'abord être poussée sur le piston intermédiaire et c'est seulement après que l'on obtiendra le freinage des deux freins reliés aux chambres 6 et 7. Dans le cas de la défaillance 70 17379 5 2044799 d'un des circuits reliés aux chambres 6 et 7 les pistons seront mis en mouvement ensemble de manière analogue. Sur la figure 2 est représentée la suspension d,une roue avant. 5 la roue 10 est perpendiculaire au plan de roulage 11 et le point d'appui 12 est déterminé par l'intersection du plan de la roue avec le plan de roulage, l'axe de direction 13 qui passe par l'axe de fusée 14, qui relie les barres supérieure 15 et inférieure 16, rencontre le plan de roulage 11 à l'extérieur de la 10 voie en un point 17, la distance des deux points 12 et 17 donnant la valeur du rayon de roulage négatif. Si le point 17 est à l'intérieur de la voie, c'est-à-dire à droite du point 12, le rayon de roulage est positif. Dans le système dé freinage décrit figure 3, les deux roues 15 avant sont munies de freins à disques 100 et les roues arrière de freins à disques 300. Sur chacun des freins à disques 100 peuvent agir les pistons de cylindres de freinage 105 représentés schéma-tiquement ainsi que les pistons de cylindres 205» Ces cylindres 105 respectivement 205) sont disposés deux par deux et font partie 20 d'un circuit de freinage 104 (respectivement 204)» Ils peuvent par exemple être superposés sur un carter portant les cylindres de freinage; ces derniers sont fixés sur l'essieu avant pour éviter un entraînement dans le sens de rotation des disques et supportés par la suspension avant, les flèches indiquent la ventilation des 25 cylindres de freinage; la ventilation des cylindres supérieurs 105 ne pouvant s'effectuer de façon commune que vers l'extérieur alors qu'il est nécessaire pour des impératifs de construction de ventiler les cylindres inférieurs 205 séparément vers l'extérieur et vers 1'intérieur. 30 Au lieu d'utiliser un carter double, on peut disposer les cylindres de freinage 105 et 205 par exemple dans des carters séparés et montés sur une partie fixe du moyeu, de préférence la fusée de la roue; on peut également munir les cylindres 105 et 205 de pistons disposés l'un dans l'autre selon un montage différen-35 tiel. le freinage des roues arrière est obtenu par l'intermédiaire des pistons des cylindres 305 qui sont disposés deux par deux de chaque côté des disques 300 et sont commandés par le circuit 304 qui peut comporter un distributeur 309. les circuits de freinage sont commandés par un cylindre prin- 70 17379 6 2044799 cipal 101 comportant trois pistons 103, 203 et 303 qui délimitent les chambres 106, 107 et 108 et peuvent être actionnés par une tige 102 poussée à la main ou au pied selon la flèche x généralement en utilisant un amplificateur intermédiaire. 5 la figure 4 représente en détail le cylindre principal 101. Chacune des chambres 106, 107 et 108 est munie d'un raccord pour un réservoir d'huile de telle manière que le réservoir soit en liaison avec les chambres lorsque les pistons 103, 203 et 303 sont en position de repos. On a prévu en outre une liaison entre 10 le réservoir et les encoches annulaires 111, 211 et 311 des • pistons 1031 203 et 303. Chacun des pistons est avantageusement muni d'un joint d'étanchéité (non représenté) de part et autre des encoches annulaires 111,, 211 et 311. Des ressorts 112, 212 et 312 tendent à maintenir les pistons 103, 203 et 303 dans leur 15 position de repos. *1' h2 et h^ désignent les courses relatives entre les pistons de cylindx^e principal 101. Si la tige 102 est poussée dans le sens de la flèche x9 les pistons sont mis en mouvement jusqu'à ce que les pistons des cylindres 105, 205 et 305 réalisent le contact avec les disques correspondants. 20 Si un des circuits est défaillant, la course relative du piston correspondant à ce circuit augmente selon le défaut d'étanchéité ou la formation de vapeur dans le circuit. le cas échéant9 on peut utiliser un cylindre principal à plusieurs chambres constituées par des cylindres individuels dis-25 posés parallèlement les uns aux autres formant de préférence une seule pièce et disposés dans un plan selon un triangle. la figure 5 représente l'effort de freinage en pourcentage de l'effort de freinage maximal possible en fonction de la pression exercée sur la pédale et de l'adhérence. la courbe v 30 reproduit l'effort de freinage sur les roues arrière c'est-à-dire l'effort de freinage que l'on peut obtenir lorsque seuls les freins avant ou arrière fonctionnents les autres freins étant donc en panne, la courbe l/2 v + h (à droite) indique l'effort de freinage que l'on peut obtenir lors de la défaillance du frein 35 d'une des roues avant en correspondance avec l'effort exercé sur la pédale (courbe de gauche). la courbe b de gauche indique 1*effort exercé sur la pédale et la courbe b de droite représente l8effort de freinage que 1* on peut obtenir9 c'est-à-dire qui peut être normalement obtenu lorsque les roues arrière sont bloquéese 70 17379 7 2044799 Sur la figure 5? on a supposé qu'un amplificateur a été interposé entre la pédale et le maître-cylindre „ En pratique cet amplificateur est limité du point de vue amplification par un point .de saturation A^ si bien que, lorsque 1*effort exercé sur la pédale 5 dépasse une certaine valeur, on n'obtient plus d'amplification ce qui se traduit par un coude de la courbe de gauche. Si le frein d'une des roues avant tombe en panne, la diminution de l'effort de freinage est relativement faible (voir courbe l/2 v + h). De même l'effort à exercer sur la pédale pour obtenir 10 un effort de freinage donné (correspondant à la partie pentue de la courbe l/2 v + h pour la force P^) est relativement faible et bien plus faible que lors de la défaillance d'un circuit dans un système à double circuit. les freins peuvent être actionnés par d'autres moyens que 15 par la m»-»* ou le pied* Par ailleurs, l'invention n'est nullement limitée aux freins à disques, le cas échéant, l'invention peut être utilisée en combinaison avec un dispositif de freinage à plusieurs circuits dans lequel on peut prévoir un ou plusieurs circuits supplémentaires en plus de ceux prévus par l'invention. 70 17379 8 2044799 BEVEMDICATIONS 1 - Dispositif de freinage pour véhicules en particulier pour véhicules automobiles dans lequel on produit par effort du pied ou de la main dans un maître-cylindre de freins une pression de freinage qui produit un effort de freinage sur les 5 éléments de commande de freins à disques ou à tambours, caractérisé par le fait que (le système hydraulique du circuit de freinage est un système à trois ou à quatre circuits). 2 _ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans le cas d'un système à trois circuits, le premier 10 circuit commande le freinage d'une roue avant, le deuxième circuit le freinage de l'autre roue ayant et le troisième circuit le freinage des deux roues arrière» 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans le cas d'un sytffème à trois circuits, le premier 15 et le deuxième circuits commandent chacun le freinage des deux roues avant et que le troisième circuit commande le freinage des deux roues arrière. 4 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le rayon de roulage des roues directrices est faible 20 et de préférence nul ou négatif» 5 - Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé par le fait que le maître-cylindre est un cylindre triple comportant trois pistons ou analogues successifs» 6 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le 25 fait que les cylindres de freinage des deux circuits commandant chacun un disque d'une roue avant sont disposés l'un au-dessus de l'autre dans un double carter leur servant de support. 7 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les cylindres de freinage des deux circuits commandant 30 chacun un disque d'une roué avant sont disposés dans des carters distincts montés sur une partie fixe du moyeu tels que la fusée. 8 — Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les cylindres de freinage des deux circuits commandant chacun un disque d'une roue avant comportent des pistons disposés 35 l'un dans l'autre selon un montage différentiel. 9 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les pistons du maître-cylindre sont disposés les 70 17379 9 2044799 •uns derrière les autres avec interposition de ressorts et peuvent se déplacer d'une course relative pour venir en contact avec le piston voisin ou avec une butée fixe. 10 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par 5 le fait que le cylindre: principal est constitué par l'ensemble de plusieurs cylindres parallèles les uns aux autres disposés en plan selon un triangle.