Brevet FR2018871A1 — publié le 19700626

La présente invention concerne un appareil de régulation de la pression d'un fluide et, plus particulièrement, un appareil capable de provoquer des cycles d'augmentation et de diminution de la pression dans un circuit hydraulique de freinage par des augmentations et des diminutions périodiques du volume intérieur de ce circuit. Des dispositifs anti-dérapage ont été antérieurement montés sur des véhicules en vue d'éviter les dérapages impossibles à maîtriser et qui proviennent du blocage d'une roue du véhicule. Ce blocage diminue l'adhérence de la roue sur la surface de la route et, par suite, diminue l'intensité des forces retardatrices qui tendent à arrêter le véhicule. D'autre part, une roue bloquée peut glisser latéralement aussi bien qu'axialement, de sorte que le trajet suivi par le véhicule est alors déterminé par des forces dynamiques de caractère aléatoire et non plus par les efforts de conduite imprimés par le conducteur à la direction du véhicule. L'un des objets de la présente invention est un appareil antidérapage de type perfectionné associé à un circuit hydraulique de freinage et caractérisé en ce que les variations périodiques de pression qu'il provoque dans ce circuit démarrent très rapidement pour éviter le blocage d'une roue tout en maintenant un effort de freinage hautement efficace. Un autre objet de l'invention est un appareil modulateur de pression à commande électromécanique capable de provoquer de rapides variations de pression dans un circuit hydraulique de freinage. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, description faite à titre purement explicatif et nullement limitatif et avec référence aux dessins joints dans lesquels La figure 1 représente l'appareil régulateur de l'invention monté dans un circuit hydraulique de freinage La figure 2 est un graphique montrant les variations des forces qui entrent en jeu dans l'appareil de l'invention ; et La figure 3 est un graphique montrant les variations de la force motrice et de la force résistante qui s'exercent sur l'induit de l'appareil de l'invention. Le modulateur 10 de l'invention est représenté, sur la figure 1 des dessins jointsassocié à un circuit hydraulique de freinage et à un circuit électrique de commande. Ce circuit hydraulique de freinage comprend un maStre-cylindre 11 qui peut etre actionné par une pédale de frein 12 et qui envoie par des conduites ou tuyauteries 14 et 16 un fluide sous pression dans un cylindre récepteur 13. Si on le désire, le maître-cylindre 12 peut etre à double action et constituer deux sources de pression séparées pour deux roues d'un véhicule auquel il est relié par des tuyauteries 17 et 18 et pour deux autres roues d'un véhicule auxquelles il est relié par la tuyauterie 14 et une tuyauterie 19.Pour éviter de surcharger inutilement la figure 1, le modulateur de pression 10 de lutin vention est représenté sur cette figure en association avec l'une des roues 21 d'un véhicule, mais, en fait, deux roues du même essieu du véhicule seraient équipées de façon similaire, soit en munissant le circuit de freinage d'un deuxième modulateur monté sur la tuyauterie 19, soit en montant un modulateur sur une tuyauterie de freinage commune desservant les deux roues d'un même essieu.Il est désirable de prévoir un modulateur de pression pour chacune des roues du véhicule, mais l'expérience a montré que, dans le cas d'un véhicule d quatre roues, une amélioration considérable des conditions de freinage peut être obtenue en modulant la pression de freinage,seulement sur les roues arrière du véhicule, d'autant plus que, en cas de freinage en catastrophe", la stabilité de la direction est améliorée si les roues arrière peuvent tourner librement. La roue 21 comporte un moyeu 22 qui tourne sur un support 23 fixe par rapport au véhicule. Le cylindre récepteur 13 et les sabots de frein 26 sont montés sur un plateau arrière 24 solidaire du support 23. Un plateau annulaire 27, fixé sur le moyeu 22, supporte un tambour de frein 28. Un deuxième plateau annulaire 29, fixé sur le plateau 27, supporte un interrupteur de décélération angulaire 31 et une bague collectrice 32 qui sont reliés électriquement l'un à l'autre par un conducteur 33. Les parties tournantes de la roue sont reliées électriquement à la masse comme indiqué schématiquement en 34, de sorte qu'un circuit électrique s'établit entre la bague collectrice 32 et la masse lorsque l'interrupteur 31 est fermé.Cet interrupteur est normalement ouvert et est agencé de façon à se fermer lorsque la vitesse de rotation de la roue 21 descend au-dessous d'une valeur prédéterminée qui indique l'imminence du blocage de cette roue. Un balai 36 est supporté et maintenu en contact avec la bague collectrice 32 par un porte-balai 36 fixé sur le plateau arrière 24. Ce balai 36 est relié électriquement à un circuit de commande représenté schématiquement par un conducteur 38, un relais 39, un interrupteur de freinage 41 et une batterie d'accumulateurs 42. Tout autre dispositif de commande approprié pourrait, si désiré, être utilisé, le circuit de commande représenté n'étant qu'un exemple des circuits auxquels le modulateur de l'invention peut être associé. La batterie d'accumulateurs 42, qui est celle prévue dans l'équipement électrique normal du véhicule, est mise à la masse comme représenté schématiquement en 43.Cette batterie est reliée à un voyant lumineux 44 par des conducteurs 46 et 47 et l'interrupteur defreinage 41, et est aussi reliée au relais 39 par des conducteurs 46 et 48 et l'interrupteur de freinage 41. Lorsque l'interrupteur de freinage 41 et l'interrupteur de décélération 31 sont tous deux fermés, un circuit électrique s'établit par le bobinage 49 du relais 39 qui ferme alors ses contacts 51 et 52. Lorsque ces contacts sont fermés, un circuit électrique se ferme entre la batterie 42 et l'enroulement de solénoide 53 du modulateur 10 par un conducteur 54. Le modulateur 10 comprend une section de transfert du fluide 56, un moteur électrique 57 et un moteur à ressort 58. La section de transfert 56 est percée d'un orifice d'entrée 59 et d'un orifice de sortie 61 qui communiquent par l'intermédiaire d'une chambre de détente 62. Une bille 64, formant clapet, peut venir reposer sur un siège 63 adjacent à l'orifice d'entrée 59. L'extrémité 67 d'un piston libre 66 qui coulisse dans la chambre de détente 62 détermine le volume de cette chambre. Cette extrémité 67 du piston 66 se prolonge par un nez 68 qui est normalement en contact avec la bille 64 et la maintient éloignée de son siège 63 malgré la résistance opposée par un ressort 69. Lorsque le piston 66 se déplace à partir de sa position normale, qui vient d'être définie, par suite d'un excès de pression ou de ltémission d'un signal indiquant l'imminence d'un dérapage, le ressort 69 repousse la bille 64 sur son siège et la communication entre le maitre-cylindre 11 et la tuyauterie 14 d'une part, et le cylindre récepteur 13 d'autre part, est ainsi coupée. Cependant, le cylindre récepteur demeure en communication avec la chambre de détente dans laquelle se déplace le piston 66. La position du piston 66 dans cette chambre détermine à tout instant la pression dans la tuyauterie 16 et, par suite, la force de freinage qui s'exerce sur la roue par l'intermédiaire des mâchoires de frein 26. Le moteur électrique 57 et le moteur à ressort 58 constituent un mécanisme de commande à mouvement de va-et-vient rectiligne qui règle la position du piston 66 dans la chambre de détente 62 et, par suite, le volume du moment, de cette chambre. Le moteur électrique 57 comporte une carcasse 71 fixée sur la section de transfert du fluide 56 par des vis à tête 73. L'enroulement de solénoide 53 est logé dans cette carcasse autour d'une masse polaire fixe 76. Deux conducteurs, 77 et 78, relient respectivement l'enroulement de solénoide 53 au conducteur 54 et à la masse comme indiqué en 79. Un induit ou armature mobile 81 coulisse dans la carcasse 71 en s'éloignant ou en se rapprochant de la masse polaire 76.Une tige de poussée prolonge vers l'arrière l'induit 81, traverse la masse polaire 76 en passant dans un trou axial 83 percé dans cette masse et pénètre dans la carcasse 84 du moteur à ressort 58. La tige de poussée 82 peut être prévue en deux parties 82 et 82' pour éviter qu'elle ne se coince dans le trou axial 83 au cas où ce trou ne serait pas parfaitement centré sur la bague de support 92 du moteur à ressort. La carcasse 84 du moteur à ressort 58 est fixée sur la masse polaire du moteur électrique 57 par des vis à tête 86. Un plateau annulaire 87, qui forme un évidement central fermé par une calotte ou plaque 99, est fixé dans la carcasse 84 par un anneau d'arrêt à ressort 88 et délimite ainsi une chambre dans laquelle se logent un diaphragme élastique 94 et un ressort hélicoldal 96. La tige de poussée 82 porte un épaulement 89 adjacent à une partie d'extrémité 91 filetée qui s'étend dans ladite chambre. La bague de support 92 précitee est fixée sur le collet 89 par un écrou 93 qui se visse sur la partie filetée 91 de la tige 82.Un diaphragme incurvé élastique 94 s'applique par sa partie centrale sur la bague 92 et tend constamment à repousser par son élasticité la tige 82, l'induit 81 et le piston libre 66 dans le sens qui fait diminuer le volume de la chambre de détente 62 et, par suite, fait augmenter la pression du fluide dans cette chambre. Le ressort hélicoidal 96 entoure un prolongement axial 97 porté par la tige de poussée 82 et vient s'appliquer par l'une de ses extrémités sur l'écrou 93. La longueur à l'état détendu de ce ressort 96 est inférieure à la distance qui sépare normalement cet écrou 93 de la face intérieure 98 de la calotte 99. Il s'ensuit que le ressort 96 ne se trouve comprimé que lorsque l'induit du moteur électrique 57 se trouve presque sur sa fin de course de fermeture de l'entrefer qui le sépare de la masse polaire 76. La figure 2 est un graphique qui montre les variations des forces qui s'exercent sur le piston 66 pendant la course de fermeture de l'entrefer du moteur électrique 57. Le point 102 de ce graphique indique la valeur de ces forces lorsque la bille 64 est assise sur son siège 63 et isole ainsi la chambre de détente 62 de la pression du fluide en provenance du maître-cylindre. La courbe 103 montre la résistance décroissante opposée au piston 66, lorsqu'il effectue sa course qui l'éloigne de sa position pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimum, par le diaphragme 94 dont la résistance élastique diminue avec la flèche. La courbe 104 montre la résistance croissante opposée par le ressort 96 au mouvement du piston 66 lorsque celui-ci arrive sur la fin de sa course de fermeture de l'entrefer du moteur électrique. La courbe 105 montre les variations de la force exercée par le fluide de freinage sur la face d'extrémité 67 du piston 66 lorsque celui-ci s'éloigne de sa position pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimum. La force, dont les variations sont représentées par cette courbe 105,est à tout instant proportionnelle à la force de freinage qui s'exerce dans le cylindre récepteur 13 et, ainsi qu'on le voit, est toujours inférieure à la résistance opposée par le diaphragme 94 et par le ressort~ 96 sauf au point 102 qui correspond à l'obturation du siège 63 par la bille 64. La force nette qui agit sur le piston 66, et qui est la somme algébrique des forces que lui applique le fluide de freinage et des réactions qui lui sont opposées, est représentée par la courbe 106 du graphique de la figure 3. Cette courbe montre que le piston 66 est constamment soumis à une force résultante qui tend à le ramener sur sa position pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimal et la pression dans cette chambre est maximale. La courbe 107 du graphique de la figure 3 montre les variations de la force d'attraction croissante qui attire l'induit 81 en direction de la masse polaire 76 lorsque ltenroulement de solénoïde 53 est sous tension. La direction de cette force d'attraction est constamment opposée à celle de la somme algébrique, représentée par la courbe 106, de la force exercée par le fluide de freinage et des résistances opposées au mouvement du piston. La force représentée par la courbe 107 étant constamment supérieure à celle représentée par la courbe 106, lorsque le solénoïde 53 est mis sous tension le piston 66 s'écarte de sa position pour laquelle le vo lume de la chambre de détente est minimal, ce qui a pour effet de faire diminuer la pression du fluide de freinage et la force de freinage exercée par le cylindre récepteur 13.Sur la figure 3, la différence des ordonnées des courbes 107 et 106 représente à tout instant la force nette qui fait déplacer l'induit sur sa course de fermeture de l'entrefer. Le fonctionnement du modulateur de l'invention est le suivant. Sur la figure 1, les éléments de ce modulateur, du système de freinage et du circuit de commande sont représentes sur leur position normale dlinactivité. Lorsque, au cours d'un arrêt normal du véhicule, son conducteur appuie sur la pédale de frein 12, les sabots de frein 26 viennent s'appliquer contre la paroi du tambour de frein 28. La pression du fluide de freinage dans le maStre-cylindre 11 s'applique dans le cylindre récepteur 13 par l'intermédiaire des tuyauteries 14 et 16 et des orifices d'entrée et de sortie 59 et 61 de la section de transfert 56 du modulateur 10.Le circuit de commande et le modulateur demeurent inactifs au cours d'un arrêt normal dans lequel la décélération du vehi-- cule se maintient entre des limites normales et ne peut provoquer le blocage d'une roue. Lorsque l'effort de freinage appliqué sur la roue considérée devient supérieur à la force de traction que la roue peut exercer sur la surface de la route, cette roue cesse de tourner et se bloque. Ce blocage peut provenir soit du fait que, la surface de la route est glissante et que l'adhérence du pneumatique de la roue sur cette surface est inférieure à la normale, soit du fait que, la pédale de frein ayant été abaissée trop brutalement, la pression du fluide de freinage augmente exagérément. Le blocage d'une roue doit être évité, car le coefficient de frottement du pneumatique sur la route décroît lorsque la roue est sur le point de glisser sur la route, ce qui a pour effet du diminuer la force de freinage efficace qui s'exerce sur le véhicule. Un autre inconvénient du blocage d'une roue consiste en ce qu'il peut en résulter une usure locale anormale du pneumatique, laquelle peut provoquer un éclatement. Du fait que le pneumatique d'une roue bloquée peut glisser sur la surface de la route aussi bien en direction latérale qu'en direction longitudinale, non seulement l'adhérence du pneumatique s'en trouve diminuée dans toutes les directions, mais le trajet suivi par le véhicule est alors déterminé dans une large mesure par les variations de forces dynamiques qui échappent au contrôle du conducteur du véhicule. Le blocage d'une roue peut donc simultanément diminuer l'efficacité du freinage, faire perdre au conducteur le contrôle de la direction du véhicule et provoquer l'éclatement du pneumatique. L'approche du blocage de la roue est perçue par l'interrupteur de décélération 31 avant que la roue n'ait cessé de tourner. Lorsque le blocage de la roue est imminent, le circuit de commande est mis sous tension du fait que l'interrupteur de freinage 41 et l'interrupteur sensoriel 31 sont tous deux fermés, et les contacts 51 et 52 se ferment, ce qui permet au courant en provenance de la batterie 42 de circuler dans l'enroulement de solé noise 53 et de retourner à la masse en 79. Le courant qui circule alors dans l'enroulement de solénoïde 53 crée un champ magnétique qui agit entre la masse polaire 76 et l'induit 81 du moteur électrique. Cet induit 81 est attiré en direction de la masse polaire 76 avec une force qui croit en fonction de la diminution de la largeur de l'entrefer 101.Il en résulte un mouvement accéléré de l'induit 81 dans-le sens qui l'éloigne du piston 66, et ce piston peut alors se déplacer librement dans le sens qui l'éloigne de sa position de la figure 1 pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimal. Ce mouvement de retrait du piston 66 qui se produit soit sous l'effet d'un excès de pression du fluide de freinage, soit du fait du recul de l'induit 81, permet à la bille 64 de s'asseoir sur son siège et d'interrompre dans la chambre de détente 62 l'application de la pression du fluide en provenance du maitre-cylindre 11, d'augmenter le volume de cette chambre, et de diminuer la pression dans le cylindre de frein 13. Le mouvement de l'induit 81 sur sa course de fermeture de l'entrefer provoque le fléchissement du diaphragme incurvé 94 dont la résistance élastique diminue avec ce fléchissement. Il s'ensuit que l'induit 81 est soumis-pendant sa course de fermeture de l'en- trefer à une force motrice croissante qui agit contre une résistance décroissante, ce qui contribue à l'accélération de son mouvement. Ce déplacement rapide de l'induit du moteur électrique est particulièrement avantageux du fait qu'il permet au piston 66 de s'éloigner rapidement de sa position pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimal. La pression dans le cylindre de frein 13 tombe ainsi rapidement et la roue, n'étant plus freinée, tourne à nouveau librement avant qu'elle n'ait eu le temps de se bloquer.La reprise par la roue de son mouvement de rotation libre fait ouvrir l'interrupteur sensoriel 31 et, par suite, les contacts 51 et 52 qui coupent alors la tension sur l'enroulement de solé solde 53. Le ressort auxiliaire 96 est comprimé sur la fin de la course de fermeture de l'entrefer et absorbe l'énergie cinétique prise par l'induit dans son mouvement accéléré. Ce ressort 96 fait ensuite démarrer l'induit et le piston sur leur course de retour vers leur position pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimal et qui augmente la pression de freinage dans le cylindre de frein 13. La force de démarrage qu'exerce ainsi le ressort 96 s'oppose à la tendance de l'induit de demeurer accolé à la masse polaire 76 pendant la durée de la disparition du champ magnétique moteur et permet au piston 66 de démarrer rapidement sur sa course qui réduit le volume de la chambre de détente et, par suite, de provoquer le rétablissement rapide de la force de freinage. On voit donc que l'appareil modulateur de pression de l'invention,permet d'effectuer dans le système de freinage des cycles de détente et d'appliquer à nouveau de la force de freinage qui permet de maintenir celle-ci à sa valeur optimale, tout en évitant tout risque de blocage des roues. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Appareil modulateur de la pression d'un fluide destiné à être monté dans le circuit de circulation du fluide d'un système de freinage hydraulique, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de détente pouvant etre mise en communication avec le circuit du fluide de freinage et dont l'une des parois est mobile et permet de faire varier son volume ; et,un dispositif de commande comprenant un élément mobile animé d'un mouvement de va et-vient et cui permet de contrôler les mouvements de ladite paroi mobile de la chambre de detente dans ses déplacements qui la rap pochent et l'éloignent de sa position pour laquelle le volume de ladite chambre est minimal ; ce dispositif de commande comprenant un moteur électrique pouvant être mis sélectivement sous tension et agissant alors dans un sens qui permet à ladite paroi mobile de se déplacer à partir de sa position pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimal, et un dispositif élastique de rappel relié audit moteur électrique et ramenant ladite cloison mobile sur sa position pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimal lorsque ledit moteur électrique est mis hors tension, ce dispcsitif de rappel exerçant sur l'organe mobile dudit moteur électrique une résistance élastique qui diminue à mesure que la déformation d'un élément élastique s'accrot, ce qui permet à ladite paroi mobile de faire augmenter rapidement le volume de la chambre de détente. 2 - Appareil selon la revendication 19 caractérisé en ce que son moteur comprend un solénoïde et un induit, lequel peut se déplacer dans un sens qui permet à ladite paroi mobile de se dépla- cer lorsque le solénoide est mis sous tensions ce solénoïde créant un chant magnétique qui exerce sur l'induit une force d'attraction d'-;ensité croissante lorsque le mouvement de cet induit s'effec- tue dans le sens qui permet le déplacement de ladite paroi mobile dans le sens qui lui fait augmenter rapidement le volume de la chambre de détente. 3 - Appareil selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que son dispositif élastique de rappel comporte un ressort dont le taux de ressort n'est pas uniforme 4 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que son dispositif élastique de rappel comporte plusieurs ressorts dont l'un ne subit une flexion que dans la partie terminale du mouvement de l'élément mobile du moteur élec trique et emmagasine 1'énergie cinétique acquise par cet élément, ce ressort faisant repartir rapidement, l'élément mobile dudit moteur dans le sens pour lequel ladite paroi mobile se déplace en direction de sa position pour laquelle le volume de la chambre de détente est minimal lorsque ledit moteur est mis hors tension. 5 - Appareil selon-l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce eeque-son dispositif élastique de rappel com- porte un diaphragme incurvé élastique don la résistance élastique décroit lorsque son fléchissement croit et un ressort hélicoïdal dont la résistance élastique croit lorsque son fléchissement croît.