Brevet FR2027817A1 — publié le 19701002

L'invention concerne une soupape de réglage de pression et, plus particulièrement, une soupape de réglage de pression utilisée, de préférence, dans les systèmes de freinage de véhicules à quatre roues tels que des véhicules automobiles. 5 le "but principal de l'invention est de fournir une soupape de réglage de pression, qui permette une application positive et sûre des freins dans le cas d'un freinage d'urgence. Les soupapes de réglage de pression sont utilisées pour arrêter rapidement un véhicule par application, des freins sur ses roues 10 avant et arrière, l'un des résultats d'un arrêt rapide est l'apparition d'un dérapage latéral dont on peut dire qu'il contribue à l'augmentation incessante de graves accidents de la circulation lorsque, comme il arrive souvent aujourd'hui-, les conducteurs sont contraints de freiner "brutalement sur des routes très fréquentées0 15 Jusqu'à présent, des soupapes de réglage de pression de diver-a types ont été aises en application dans les systèmes de freinage 0 Cependant,, dans les soupapes de réglage usuelles,? les pressions d'huile appliquées aux roues avant et arrière sont ou trop élevées ou trop faibles pour fixer le temps d'arrêt et la dista&ee d8arrêt 20 du véhicule à l'intérieur de marges données de séeiaritéo La soupape de réglage de pression selon l'invention est munie d'un jeu de deux clapets intérieur et extérieur eb d'an spstèiae hydraulique à retard et est ccnstruite de rf^çan. que, d'abord, la claperê extérieur se ferme provisoirement pour couper 3a pression sur les roues arrière et accroître, 25 de ce fait, la pression grimire sur les roues avant et qu'ensuite, sel raison de l'augmentation de ladite pression primaire9 le clapet intérieur s'ouvre pour accroître la pression secondaire et la faire monter au voisinage de la pression primaire. L'un des effets dbtsms par le mécams-me conforme à l'invention est donc d'appliquer une pression convena-30 "ble à la fois sur les roues avant et sur les roues arrière d'un véhicule afin de l'arrêter dans les meilleures conditions possibleso En faisant référence aux dessins ci-annexé-s,-, on va décrire maintenant les caractéristiques des soupapes de réglage usuelles et les caractéristiques, détails de construction et fonctions des sou-35 papes de réglage selon l'invention» La figo 1 montre sehématiquement le montage d'une soupape de réglage de pression sur un véhicule à quatre roues® Les figo 2 et 3 sont des graphiques montrant la caractéristique fondamentale des soupapes de réglage de pression usuelles0 40 Les figo 4 à 6 sont des graphiques montrant la caractéristique 70 00216 2 2027817 fondamentale d'une soupape de réglage de pression selon la présente invention. les fig. 7 à 9 sont des coupes transversales de modes de réalisation conformes à l'invention. 5 Gomme le montre la fig. 1, une soupape de réglage de pression 12 est habituellement montée entre un maître-cylindre 13 et les cylindres de frein 14 des roues arrière. Les caractéristiques de pression de ce type de soupape diffèrent dans les pressions primaire et secondaire. La pression d'huile provenant du maître-cylindrs 10 13 est appliquée aux cylindres de frein 15 des roues avant et aux cylindres de frein 14 des roues arrière. La figs 2 montre la relation existant entre la pression hydraulique P appliquée aux cylindres des roues arrière et celle p appliquée aux cylindres des .roues avant, dans le cas où aucune .soupape 15 de réglage de pression est utilisée* Le rapport entre ces deiis pressions P et p est égal à 1 et ceci indique que, lors d'tua abaissement rapide de la pédale de frein (freinage d'urgence)g les roues arrière se bloquent pour engendrer très vraisemblablement un dérapage latéral. Pour empêcher cette éventualité, la force de freinage 20 doit être quelque peu réduite sur les roues arrière. Cependant? du fait que cet affaiblissement de la force de freinage sur les roues arrière allonge la distance d'arrêt, cet affaiblissement doit être limité à une valeur donnée. Par exemple, selon les nomes de sécurité en vigueur aux Etats-Unis, lorsqu'on freine à partir d'une vi-25 tesse de 96 km/h, le véhicule doit s'arrêter en moins de 197 mètres» C'est pourquoi la soupape de réglage de pression doit être capable de remplir deux fonctions distinctes, à savoir la réduction dans une certaine proportion de la force de freinage sur les roues arrière et l'arrêt du véhicule sur une distance prescrite. 39 A la figure 3 montrant la caractéristique d'une soupape de réglage de pression usuelle, la droite A est relative à un cas où ladite soupape n'est pas utilisée, de sorte que le rapport des pressions à l'avant et à l'arrière est égal à 1. La droite B montre la caractéristique correspondant au cas où une soupape dite "propor- 35 tionnelle" est utilisée» Dans ce cas, le coefficient angulaire de cette droite à partir du point d'intersection P0 est égal à 0,4 par exemple. Il s'ensuit que, lors d'un coup de frein brutal, le blocage des roues arrière n'est pas empêché. Ceci va donc amener un dérapage : en d'autres termes, on peut dire que la première fonction 40 de la soupaps n'est pas remplie- La droite C montre la caractérisa 70 00216 3 2027817 tique correspondant au cas dans lequel un dispositif appelé "limi-teur de pression" est monté à l'intérieur d'une soupape de réglage de pression. Dans ce cas, la pression P sur les roues arrière est bien limitée, alors que la pression p sur les roues avant augmente. 5 En d'autres termes, la seconde fonction ci-dessus énoncée n'est pas remplie. L'examen de ces deux cas A et B montre donc que, dans les soupapes usuelles, les deux conditions fondamentales ne sont pas remplies simultanément, alors qu'elles le sont avec la soupape selon 10 l'invention» En se référant aux caractéristiques d'une soupape de réglage de pression selon l'invention (fig. 4), on voit que le blocage des roues arrière, et par conséquent le dérapage, est empêché entre les points P1 et P2 comme dans le cas d'un "dispositif limiteur" et que, 15 de plus, au point P2 la pression arrière P tend à s'élever pour venir au voisinage des valeurs de la pression avant p, réduisant, de ce fait, la distance d'arrêt du véhicule. A la fig. 5 où l'allure entre les points P1 et P2 reste la même que celle de la fig. 4, il existe un nouveau point P3 après le-20 quel la pression à l'avant p et la pression à l'arrière P croissent de la même manière. Si le point P3 est trop bas, ladite première fonction n'est pas remplie et, s'il est trop haut, la caractéristique présente la même allure que dans la fig. 4, ce qui. présente un inconvénient puisque, dans le cas d'un freinage brutal à grande vi~ 25 tesse, il existe une possibilité de dérapage. Les fig. 4 et 5 montrent les caractéristiques de base de l'invention alors que ses propriétés pratiques, tenant compte de la "pression" sur la pédale de frein, sont montrées à la fig. 6 dans laquelle les temps d'arrêt £ sont portés en abscisses" et les pres-30 sions avant p et arrière P sont portées en ordonnées. La caractéristique montrée par les courbes ainsi tracées est entièrement conforme aux prescriptions relatives auxdites fonctions. A grande vitesse, avec un temps d'arrêt court (A), le dérapage se produit facilement mais, pour l'empêcher, la pression P sur les roues arrière 35 est limitée. Du fait que le temps d'arrêt tend à devenir plus long sous un coup de frein moins brutal (B), au moment où il n'existe plus de risque de dérapage, condition représéntée par le point P2 de la fig. 5, la pression aux roues arrière P augmente pour empêcher une telle augmentation du temps d'arrêt. « 40 A la fig. 7, la référence 1 désigne un corps de soupape creux 70 00216 4 2027817 dont les deux extrémités sont ouvertes et à l'intérieur duquel se trouvent un ressort hélicoïdal 2 prenant appui sur le corps 1, une tige de soupape 4, des joints annulaires d'étanchéité 3» 8, un diaphragme 5, un clapet à "bille 6, un ressort hélicoïdal 7 prenant ap-5 pui sur l'intérieur de la tige de soupape 4 d'une part et poussant la "bille 6 d'autre part, et un bouchon fileté 9. Un petit orifice 4', s'ouvrant dans le logement du ressort 2, est pratiqué dans la tige 4 et un autre petit orifice 5', s'ouvrant dans la chambre de la bille 6, est percé dans le diaphragme 5. La référence 10 désigne 10 un orifice d'entrée de fluide de freinage relié au maître-cylindre 13 et aux cylindres 15 des roues avantj la référence 11 désigne une sortie de fluide menant aux cylindres 14 des roues arrière. Dans la condition montrée par la figure, des passages de fluide sous pression a, b et c sont prévus respectivement au-dessous de l'orifice 15 d'entrée 10, entre le corps 1 et la soupape 4, et au-dessus de l'orifice de sortie 11. Avec une telle disposition de la soupape deréglage de pression, le fluide sous pression venant du maître-cylindre 13 entre dans le corps 1, passe dans le conduit a, dans l'espace b et sort 20 par l'orifice 11 après être passé dans le conduit c, condition qui correspond à la phase 0-P1 de la fig. 5, pour atteindre les cylindres 14 des roues arrière. A ce stade, la pression d'huile agissant à l'arrière de la tige de soupape 4 et du diaphragme 5 est telle qu'elle peut vaincre l'action antagoniste du ressort hélicoïdal 2 25 et pousser, par conséquent, la soupape 4 pour la faire porter sur son siège pratiqué sur le corps 1 (déplacement vers la droite de la fig. 7). Dans cette condition, le fluide sous pression ne peut plus s'écouler dans le conduit c, de sorte que la pression en aval de ce conduit est maintenue à une valeur fixe égale à celle qui corres-30 pond au point P1. Ainsi, dans cette phase, le clapet extérieur est fermé et porte sur sa circonférence extérieure alors que le clapet intérieur ou clapet à bille est également fermé. Lorsque la pression primaire atteint la valeur correspondant au point P2 de la fig. 5, cette pression, transmise par l'orifice 35 51, peut arriver à vaincre la force antagoniste du ressort hélicoïdal 7, pousse le clapet à bille 6 vers la droite en découvrant l'orifice 5' pour mettre en communication à nouveau l'entrée 10 et la sortie 11 par le passage c, c'est-à-dire le maître-cylindre 13 et les cylindres 14 des roues arrière. La pression P dans ces derniers 40 monte donc jusqu'au point P3 mais, comme les forces s'exerçant sur 70 00216 5 2027817 la Mlle 6 sont en équilibre, cette pression reste constante et maintient une différence de pression correspondant à la différence de tarage des ressorts 2 et 7. C'est pourquoi les pressions aux roues avant p et aux roues arrière P ne coïncident pas l'une avec 5 l'autre et l'on voit que la soupape montrée à la fig. 7 présente la même caractéristique que celle qui est représentée à la fig. 5. La réalisation montrée à la fig. 8 diffère de celle de la fig» 7 seulement en ce qu'un clapet ordinaire 16 est employé au lieu d'un clapet à bille 6. 10 Dans la réalisation montrée à la fig. 9, un clapet intérieur 26 a une tige 26' guidée dans une soupape extérieure 4 et coulissant d'une façon étanche dans celle-ci au moyen d'un joint d'étaa-chéité annulaire 28 au voisinage de son extrémité. C'est pourquoi les contre-pressions (pressions s'appliquant vers la gauche du des-15 sin) sont plus faibles d'une valeur correspondant à la section transversale de la tige 26'. Pour cette raison, la différence de pressions qui est présente dans les exemples des fig. 7 et 8 n'existe pas dans la réalisation de la fig. 9 dans laquelle, dès que la pression de fluide devient suffisante pour ouvrir le clapet 26, ce 20 derniwf reste constamment ouvert et la pression P aux cylindres 14 de» roues arrière devient rapidement égale à la pression p aux cylindres 15 des roues avant. On voit que ce dispositif présente la caractéristique montrée par le graphique de la fig» 4o Dans n'importe quel cas considéré, l'attention doit être atti-25 rée sur le fait que les trous et les tolérances d'exécution dans les pièces doivent être aussi petits et aussi faibles qu'il est possible de le faire pratiquement afin de pouvoir retarder le transfert des pressions pour obtenir line caractéristique présentant tua. certain retard par étranglement des veines fluides. Ceci provoque 30 la limitation de la pression secondaire lorsqusua coup de frein brutal est donné. Avec la structure et les effets décrits ci-dessus,, les soupapes de réglage de pression selon l'invention peuvent se conformer aux prescriptions exigées pour genre d'appareil et assurer un ex~ 35 cellent fonctionnement, spécialement lorsqu'elles sont utilisées dans les systèmes de freinage des véhicules automobiles. Bien que l'invention ait été décrite pour une application cernant le freinage, il ne s'agit pas là aïïUxi exemple limitatif e% il est évident qu'il existe un grand nombre dsautres cas où un :eë-40 glage des pressions primaire et secondaire est nécessaire. 70 00216 6 2027817 BEl/EUDI GATIONS 1 - Soupape de réglage de pression utilisée dans les systèmes de freinage et dans d'autres dispositifs similaires, caractérisée par le fait qu'elle comporte une tige de soupape portant une pre- 5 mière soupape habituellement ouverte en position de repos et comportant une seconde soupape (ou clapet) qui est habituellement fermée dans la même condition, la première soupape se fermant lorsque la pression du fluide de freinage contenu à l'intérieur de ladite soupape de réglage d© pression s'élève pour atteindre une valeur 10 déterminée alors que de ce fait ladite seconde soupape ou clapet ssouvre de manière que la pression secondaire, après avoir atteint une valeur donnée, s'élève pour atteindre une valeur voisine de celle de la pression primaire. 2 - Soupape de réglage de pression selon la r evendication 1, 15 caractérisée par le fait que ladite tige comporte un système hydraulique de retard comprenant toi petit orifice pratiqué dans ladite tige. • 3 - Soupape de réglage de pression selon la revendication 1, comprenant un corps creux comportant un orifice d'entrée, un orifi- 20 ce de sortie et une ouverture à chaque extrémité; un bouchon fileté fermant l'une des deux ouvertures; une tige de soupape creuse et mobile obturant l'autre desdites ouvertures et comportant le premier et le second desdits petits trous pour former des passages de fluM® sous pression; et une soupape intérieure ou clapet logée à l'inté-25 rieur de ladite tige de soupape creuse, ladite tige étant pourvue cfc ladite première soupape qui habituellement forme, lorsqu'elle est poussée contre l'une des faees dudit bouchon par un ressort, un passage pour le fluide sous pression provenant dudit orifice d'entrée entre sa circonférence extérieure et la circonférence intérieure de 30 ladite tige de soupape creuseP cette dernière comportant à l'intérieur ladite seconde soupape ou clapet qui habituellement obture ledit premier petit trou sous l'action d'un ressort, caractérisée en ce que, au moment où ladite pression de fluide atteint une valeur donnée, ladite tige de soupape s® déplace pour amener la première 3:5 soupape en position ouverte amenant ainsi ledit fluide sous pression à s1 écouler dans lesdits premier et second petits trous »