Brevet FR2113958A1 — publié le 19720630

1. 2113958 La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à être utilisé pour ion système de frein hydraulique comportant un maître cylindre double pour séparer la pressurisation des freins arrière et avant d'un véhicule. 5 Dans les années récentes, l'utilisation de systèmes de frein ayant des maître cylindres doubles avec des circuits hydrauliques séparés pour les freins avant et arrière, combinant des freins avant à disque et des freins arrière à tambour, s'est traduite par une complication accrue de la conception des systèmes 10 de frein. Particulièrement, un système de frein du type précédent peut comporter une soupape de mesure pour contrôler la pression du fluide délivré au frein avant à disque et une soupape de dosage pour contrôler la pression du fluide délivré au frein arrière à tambour. De plus, une soupape de dérivation est souhaitable pour 15 suppléer la soupape de dosage dans l'éventualité d'une défaillance du système de frein avant. De plus, un dispositif est nécessaire pour indiquer la défaillance soit du système de frein avant, soit du système de frein arrière." Souvent, plusieurs composants séparés sont utilisés pour réaliser les fonctions précédentes. La présente 20 invention prévoit un dispositif unique réalisant toutes les fonctions précédentes et qui comporte des éléments mobiles alignés axia-lement pour fournir une construction avant exceptionnellement directe . La présente invention sera mieux comprise à la lecture 25 de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est vin diagramme général schématique représentant le dispositif de soupape de la présente invention et un système de frein hydraulique pour un véhicule automobile ; et 30 La figure 2 est une vue en coupe transversale longitudi nale d'un exemple de réalisation d'appareil selon la présente invention. La figure 1 représente un système de frein 10 comprenant un maître cylindre habituel 12, des cylindres de freins 14 de roues 35 avant et des cylindres de freins 16 de roues arrière. Dans l'utilisation de l'appareil selon la présente invention, les freins avant sont du type à disque tandis que les freins arrière sont du type à tambour. Interposés entre le maître cylindre 12 et les cylindres de freins avant et arrière 14 et 16 se trouvent une soupape de frein 40 et un dispositif 18 avertisseur de panne. Le maître cylindre 12 est 71 40611 2. 2113958 du type mettant sous pression séparément les freins avant et arrière du véhicule au moyen d'une canalisation de sortie 20 de freins avant et d'une canalisation de sortie 22 de freins arrière, reliées aux ouvertures d'entrée respectives avant et arrière dans le dis-5 positif de soupape 18 . Le dispositif 18 délivre du fluide sous pression au cylindre de freins avant 14 par l'intermédiaire d'une canalisation 24 et au cylindre de freins arrière 16 par l'intermédiaire d'une canalisation 26. Le dispositif 18 comporte une enveloppe 28 qui contient un ensemble 30 de soupape de dosage, un en-10 semble 32 de soupape de mesure, un ensemble 34 de soupape de dérivation et un indicateur 36 de défaillance de frein. Une canalisation 22 est reliée à une ouverture 38 d'entrée de freins arrière dans l'enveloppe pour recevoir la pression du maître cylindre de freins arrière tandis que la canalisation 26 de freins arrière est 15 reliée à une ouverture 40 de sortie de freins arrière. L'ouverture 28 comporte également une ouverture 42 d'entrée de freins avant reliée à la canalisation 20 pour recevoir la pression du maître cylindre de freins avant et une ouverture 44 de sortie de freins avant reliée à la canalisation 24 de freins avant. 20 L'ensemble 30 de soupape de dosage est interposé entre l'entrée 38 de freins arrière et la sortie 40 de freins arrière pour moduler la transmission du fluide sous pression aux freins arrière au-dessus d'une pression de maître cylindre prédéterminée ou "point de rupture" de manière classique. A cette fin, l'ensem-25 ble 30 de soupape de dosage comporte un piston 46 à surface différentielle qui est tourillonné de manière coulissante à son extrémité gauche à l'intérieur d'un alésage 48 d'un élément de fermeture d'extrémité 50 pour l'enveloppe 28. L'élément de fermeture d'extrémité 50 comporte un joint à fluide 54 qui est en contact de ma-50 nière étanche avec le corps cylindrique du piston 46 à surface différentielle. Le piston 46 à surface différentielle comporte un alésage à son extrémité droite délimitant une chambre 56 qui communique par l'intermédiaire d'une ouverture radiale 58 dans le piston 46 à surface différentielle avec une chambre 60 formée par un alé-35 sage de la soupape de dosage principale dans l'enveloppe 28, et à son tour, avec l'ouverture 38 d'entrée de freins arrière. Le piston 46 à surface différentielle comporte un épaulement radial 62 intermédiaire entre ses extrémités et qui est adapté pour entrer en contact avec un élément 64 de siège de soupape par suite du dé-^0 placement axial vers la gauche du piston 46 à surface différentiel- 71 40611 3. 2113958 le. Le piston à surface différentielle a son épaulement radial 66 qui est poussé de manière élastique contre un épaulement radial 68 de l'enveloppe 28 par un élément de ressort hélicoïdal comprimé 70 qui est en butée sur ion épaulement radial 72 sur le piston à sur-5 face différentielle 46 à une de ses extrémités et un élément de siège de ressort 74 à son autre extrémité. L'élément 7^ de siège de ressort est empêché de se déplacer vers la gauche du fait qu'il bute sur l'élément 50 de fermeture d'extrémité. Selon la pratique connue dans la technique, le piston 46 à surface différentielle a 10 ses régions de surfaces exposées à la pression du fluide à l'ouverture d'entrée 38 faisant face vers la droite, qui sont supérieures à la région de surface totale à l'emplacement des régions de surfaces exposées à la pression d'entrée de freins, à l'entrée 38 faisant face vers la gauche. En conséquence, la pression du fluide 15 de freinage délivré à l'orifice d'entrée 38 provoque une force résultante tendant à déplacer le piston à surface différentielle 46 vers la gauche contre la poussée élastique du ressort 70. Quand une pression d'entrée de fluide prédéterminée est atteinte, le piston 46 dépasse la précharge du ressort 70 et se déplace vers la 20 gauche pour mettre en contact l'épaulement radial 62 avec l'élément de siège de soupape 64 afin d'interrompre la transmission de pression de fluide complète depuis l'orifice d'entrée 38 vers l'orifice de sortie 40. Lorsque la pression du fluide de freinage à l'orifice d'entrée 38 continue à augmenter, l'épaulement radial 62 est 25 déplacé en contact et hors de contact de l'élément de siège de soupape 64 afin de moduler la pression du fluide délivré aux freins arrière de manière classique. L'explication plus détaillée du fonctionnement de la soupape de dosage peut être trouvée dans le brevet français n° 1.516.414, dont la description est mentionnée ici à 30 titre de référence. La soupape de dérivation 34 comprend un élément de détente 76 qui est tourillonné dans une garniture 78 et un alésage 80 de l'enveloppe 28 de façon à être porté de manière coulissante pour un déplacement axial à l'intérieur de l'enveloppe 28. La gar-35 niture 78 peut coulisser axialement dans l'alésage 52. L'élément de détente 76 est de plus porté de manière coulissante à l'intérieur de l'alésage 55 du piston à surface différentielle 46 à une partie d'extrémité 82 du côté gauche. La partie d'extrémité gauche 82 de l'élément de détente 76 comporte un joint torique 84 rendant étan-40 che l'alésage 55 du piston 46 tandis que l'extrémité droite de 71 40611 t. 21 13958 l'élément de détente 76 comporte un joint torique 86 rendant é tanche l'alésage 80 de l'enveloppe 28. L'élément de détente 76 comporte de plus tine partie de détente 88 dans vin but qui sera décrit ci-après. Comme on peut le voir dans les dessins, l'alésage 80 commu-5 nique avec l'ouverture kj d'entrée de freins avant afin que l'extrémité droite de l'élément de détente 76 soit exposée à la pression de freins avant délivrée par le maître cylindre 12 tandis que l'extrémité gauche de l'élément de détente 76 est exposée à la pression de freins arrière délivrée par le maître cylindre 12 dans la 10 chambre 56 mentionnée précédemment. L'élément de détente 76 est poussé de manière élastique vers la gauche par un élément de ressort hélicoïdal 86 en butée sur l'extrémité droite de l'élément de détente 76 à une de ses extrémités et sur un élément en forme de cuvette 92 à son autre extrémité. La garniture coulissante 78 com-15 porte un joint torique 96 qui est poussé vers la droite sous l'influence de la pression à l'intérieur de l'alésage 52 pour l'amener en butée sur un épaulement radial 98 de l'enveloppe 28. La poussée élastique vers la gauche du ressort 9° place un épaulement radial 99 sur l'élément de détente 76 contre la garniture coulissante 78, 20 c'est-à-dire contre l'épaulement 98 de l'enveloppe. Normalement, les forces agissant vers la gauche et vers la droite sur l'élément de détente 76 sont sensiblement équilibrées de sorte que cet élément de détente 76 reste centré sur un plongeur 100 de l'ensemble 36 d'indication de défaillance de frein dans la partie la plus in-25 férieure de la détente circonférentielle 88 de l'élément de détente 76. La détente 88 de préférence a des côtés généralement en forme de rampes comme représenté dans la figure 2. Le plongeur 100 est poussé élastiquement vers le bas par un ressort 102 dans la détente 88. On appréciera que la réduction de la pression soit des 3° freins avant soit des freins arrière créée orne différence de pression entre l'élément de détente 76 , provoquant son déplacement axial vers la gauche ou vers la droite respectivement. Le déplacement axial de l'élément de détente 76 est efficace pour pousser par action de came le plongeur 100 vers le haut contre les côtés de 35 rampe de la détente 88 pour fermer deux contacts 104 de l'indicateur 36 de défaillance de freins, afin de fournir une indication de cette défaillance au conducteur du véhicule. Le fonctionnement de l'élément de détente et d'un ensemble indicateur de défaillance de frein de construction similaire peut être trouvé dans le brevet 40 français n° 1.602.491» dont la description est incorporée ici à 71 40611 5. 2113958 titre de référence. Le joint torique 84 de l'extrémité gauche 82 de l'élément de détente 76 est situé axialement à l'intérieur de l'alésage 55 du piston à surface différentielle 46 lorsque le plongeur 100 se 5 trouve dans la détente 88 pour empêcher la communication de fluide depuis la chambre 56 vers la partie de l'alésage 52 de l'enveloppe 28. Cependant, par suite d'un déplacement axial vers la droite prédéterminé de l'élément de détente 76 en réponse à une défaillance de la pression des freins avant, le joint torique 84 se déplace 10 vers la droite et en conséquence est dégagé de la périphérie de l'alésage 55, de sorte que la pression du fluide d'entrée dans la chambre 56 est communiquée à la partie 52 d'alésage de l'enveloppe. L'extrémité droite du piston 46 comporte une partie de jeu radial s'é-tendant axialement ou région évidée, désignée par la référence 107 15 dans la figure 2, qui est destinée à mettre en communication l'intérieur de la partie d'alésage 52 avec un contre-alésage 109 de diamètre agrandi, agencé en alignement axial et pouvant communiquer avec l'ouverture de sortie 40. Ainsi, on verra qu'au moment où la défaillance de la pression des freins avant se produit, un 20 passage de transmission de fluide est prévu depuis la chambre 60, à travers l'ouverture 58, et la chambre 56 vers la partie d'alésage 52, et finalement à travers la région évidée 107 et le contre-alésage 109 vers l'orifice de sortie 40, ce qui se traduit par le fait que la pression du fluide sera communiquée ou dérivée vers 25 les freins arrière sans être soumise à l'opération de dosage ou de modulation de l'ensemble de soupape 30. La soupape de mesure 32 comprend une tige poussoir 106 qui porte la cuvette de retenue de ressort à son extrémité gauche et qui est tourillonnée de manière coulissante dans un alésage 108 3° d'un élément de bouchon 110 et un alésage 112 d'une plaque de soupape 114. Un jeu prédéterminé est prévu entre la tige poussoir 106 et l'alésage 112 dans un but qui sera expliqué ci-après. L'extrémité extrême de droite de la tige poussoir 106 s'étend axialement vers l'extérieur de l'enveloppe 28 et comporte une gaine flexible 35 113 pour empêcher des poussières ou autres matières étrangères d'entrer à l'intérieur de l'appareil 18. Un diaphragme élastique 116 comporte une partie centrale 118 qui est en contact avec une partie de section transversale réduite 120 de la tige poussoir 106. Une partie extérieure 122 du diaphragme 116 est fixée par rapport 40 à l'enveloppe 28 au moyen de l'élément de bouchon 110 et d'une eu- 71 40611 6. 2113958 vette de retenue de ressort 124. On verra que cette construction permet un déplacement axial de la tige poussoir 106 vers la droite en réponse à la pression du fluide dans la chambre 126 formée par une partie d'alésage 128 de l'enveloppe 28. La plaque de soupape 5 114 comporte une partie de siège avant 130 qui engage un épaulement radial 132 de l'enveloppe 28. La plaque de soupape 114 comporte plusieurs cannelures 1^4 espacées circonférentiellement et s'étendant axialement à sa périphérie et plusieurs passages I33 de transmission de pression s'étendant axialement à travers elle. La plaque 10 de soupape 114 comporte un évidement en forme de cuvette contenant un élément d'étanchéité annulaire 135 en matière élastique ayant plusieurs cannelures 137 dirigées radialement vers l'intérieur, s'étendant axialement et espacées circonférentiellement et plusieurs cannelures périphériques 139, s'étendant axialement, et espacées 15 circonférentiellement. Lorsque la plaque de soupape 114 est dans sa position vers la gauche, l'élément d'étanchéité annulaire 135 rend étanche l'épaulement radial 132 de l'enveloppe 28 à sa partie pleine non cannelée. Le déplacement vers la droite de la plaque de soupape 134 et de l'élément d'étanchéité annulaire I35 permet la 20 transmission de pression de fluide par ceux-ci par l'intermédiaire des cannelures périphériques 134. Le déplacement vers la droite de la plaque de soupape 114 est limité élastiquement par un élément de ressort hélicoïdal 136 qui est en butée sur une pièce rapportée dans la plaque de support 114 à une de ses extrémités et sur une 25 cuvette de retenue de ressort 124 à son autre extrémité. La plaque de soupape 114 et l'élément d'étanchéité élastique I35 peuvent être décollés depuis l'épaulement 132 soit par une pression différentielle sur la plaque de support 114 et l'élément d'étanchéité I35 ou par butée d'une bague de ressort I38 sur la tige poussoir 106. 30 On peut voir dans la figure que la partie de rebord de l'élément de retenue de ressort 92 en forme de cuvette s'étend radialement vers l'extérieur afin que le déplacement axial vers la droite de la tige poussoir 106 provoque le contact du rebord avec la partie non cannelée de l'élément d'étanchéité 135 afin d'interrompre la 35 transmission de la pression de fluide depuis l'ouverture d'entrée 42 des freins avant vers la sortie 44 de freins avant en fermant les ouvertures axiales 133 de la plaque de soupape 134. Un ensemble de soupape de mesure similaire est décrit avec plus de détails dans le brevet français n° 1.533.204 et le brevet français cité 40 précédemment n° 1.602.491. COPY 71 40611 T. 2113958 Puisque les freins à disque utilisent, soit aucun ressort de rappel soit des ressorts de rappel très légers, les freins à disque fournissent un couple de freinage presque aussitôt que la pression hydraulique est développée dans le système. D'autre part, les 5 freins à tambour, nécessitent une pression hydraulique sensible dans le système afin de produire un couple de freinage puisqu'ils utilisent des ressorts de rappel relativement lourds qui doivent être étendus avant que les sabots viennent en contact avec le tambour. Si un véhicule comporte des freins à tambour sur ses roues 10 arrière et des freins à disque sur ses roues avant, et si aucune soupape de mesure pour les freins à disque n'est utilisée, ces freins à disque développeront un couple de freinage élevé lors d'un léger freinage. En conséquence, les garnitures des sabots des freins à disque tendront à s'user prématurément. L'ensemble de sou-15 pape de mesure 32 est interposé entre le maître cylindre et le cylindre de freins à disque 14 pour retarder l'admission de pression de fluide vers les cylindres de freins à disque durant le freinage initial jusqu'à ce que la pression du maître cylindre atteigne un niveau qui est de préférence égal ou supérieur à la pression à la-20 quelle la force des ressorts de rappel de freins à tambour est dépassée, amenant ainsi les freins à disque à produire un couple de freinage au même moment que les freins à tambour ou après ceux-ci. Lors du fonctionnement de l'ensemble 32 de soupape de mesure, la pression du maître cylindre à l'orifice d'entrée 42 est 25 délivrée à la partie gauche de la surface du diaphragme 116 pour déplacer la tige poussoir 106 axialement vers la droite amenant ainsi en contact la cuvette de retenue de ressort 92 avec l'élément d'étanchéité annulaire 135 pour interrompre sensiblement la communication de pression de fluide par l'intermédiaire de la soupape 30 de mesure 32 durant le freinage initial. De préférence, l'application de la cuvette de retenue de ressort sur le joint annulaire I35 se produit avant que la pression à l'orifice de sortie 44 ait atteint un niveau suffisant pour commander les freins à disque avant. Lorsque la pression du maître cylindre à l'orifice d'entrée 42 con-35 tinue à s'élever, une différence de pression se développe sur l'élément d'étanchéité annulaire 135 et la plaque de soupape 114, et tendant à décoller celui-ci depuis l'épaulement radial 132. Cette action continue jusqu'à ce que la force élastique exercée par l'élément de ressort I36 soit dépassée, moment auquel l'élément 40 d'étanchéité annulaire 135 sera décollé de l'épaulement radial 132 COPY 71 40611 8. 2113958 pour fournir une transmission de pression depuis l'orifice d'entrée 42 par les cannelures 134, vers l'orifice de sortie 44. Lorsque l'élément d'étanchéité annulaire 135 se décolle comme décrit, la pression du maître cylindre a développé une force sur l'élément 5 d'étanchéité I35 et la plaque de soupape 114 juste suffisante pour surpasser la force du ressort 136.Lorsque lëLément d'étanchéité annulaire I35 se décolle de son siège, la pression dans la chambre 126 augmente afin de permettre au ressort 136 de porter l'élément d'étanchéité annulaire I35. L'élément d'étanchéité annulaire I35 reste 10 appliqué jusqu'à ce qu'une augmentation ultérieure de la pression du maître cylindre se produise pour surpasser à nouveau la force de l'élément de ressort 136. Cette ouverture et cette fermeture alternatives de la soupape de mesure 32 continuent jusqu'à ce que la pression du maître cylindre atteigne un niveau auquel la pres-15 sion dans la chambre 126 agissant sur le diaphragme 116 soit suffisante pour déplacer la tige poussoir 106 vers la droite afin d'amener la bague de ressort 138 en butée sur la plaque de soupape 114 et par suite du déplacement vers la droite de la tige poussoir 106, à déplacer et retenir la plaque de soupape 114 et l'élément 20 d'étanchéité annulaire I35 éloignés de l'épaulement 132 pour maintenir la soupape de mesure 32 dans la position ouverte, afin de permettre la transmission de pression de fluide complète vers les freins à disque avant. De la description précédente d'un exemple de réalisation 25 de dispositif de soupape selon la présente invention pour ion système de freins hydrauliques, on appréciera que l'alignement axial et la coopération de la soupape de dosage, de la soupape de dérivation et des éléments de soupape de mesure fournissent une construction exceptionnellement directe qui peut être facilement réalisée. 3° 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 1'homme de 1'art. 71 40611 9. 2113958 REVENDICATIONS 1 - Appareil pour un système de freins hydrauliques comportant un maître cylindre adapté pour alimenter séparément line pression de fluide de freinage aux freins avant et arrière d'un 5 véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen d'enveloppe ayant une entrée adaptée pour recevoir une pression de fluide de freinage avant, une entrée adaptée pour recevoir une pression de freinage arrière, une sortie adaptée pour être reliée aux freins avant du véhicule pour alimenter la 10 pression de freinage aux freins avant, et une sortie adaptée pour être reliée aux freins arrière du véhicule pour alimenter une pression de fluide de freinage aux freins arrière ; un élément à surface différentielle situé dans l'enveloppe pour se déplacer axialement à l'intérieur afin de moduler 15 la pression du fluide de freinage délivré aux freins arrière, et ayant -une partie de soupape de dérivation interposée entre l'entrée et la sortie des freins arrièrejet un second élément situé dans l'enveloppe, adapté pour se déplacer axialement à 1'intérieur, conformément à une réduction 20 prédéterminée de la pression de freinage avant par rapport à la pression de freinage arrière, ce second élément comprenant une partie de soupape de dérivation coopérant avec la partie de soupape de dérivation de l'élément à surface différentielle pour constituer un passage de transmission de pression de dérivation par suite 25 du déplacement axial du second élément de sorte que sensiblement la pression de freinage complète est transmise aux freins arrière par suite de la défaillance des freins avant. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen à surface différentielle et le second élément sont 30 alignés axialement pour se déplacer le long du même axe. 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de soupape de dérivation de l'un des éléments comprend tin alésage dans le premier élément et la partie de soupape de dérivation de l'autre de ces éléments est en contact d'étanchéi-35 té avec l'alésage pour former une chambre à l'intérieur de celui-ci, cet appareil comprenant en outre tin moyen de passage mettant en communication l'entrée des freins arrière avec la chambre. 4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second élément a une première surface exposée à la pression 40 à l'intérieur de la chambre et une seconde surface opposée exposée 71 40611 10. 2113958 à la pression des freins avant de sorte que la défaillance de la pression des freins avant provoque une force résultante amenant le déplacement axial du second élément. 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce 5 que l'un des éléments est l'élément à surface différentielle tandis que l'autre élément est le second élément. 6 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le déplacement axial du second élément freine le contact étan-che entre la partie de soupape de dérivation de l'élément à surface 10 différentielle et la partie de soupape de dérivation du second élément pour mettre en communication la pression à l'intérieur de la chambre avec la sortie des freins arrière. 7 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le déplacement axial du second élément freine le contact étan- 15 che entre la partie de soupape de dérivation de l'élément à surface différentielle et la partie de soupape de dérivation du second élément pour mettre en communication la pression à l'intérieur de la chambre avec la sortie des freins arrière. 8 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce 20 qu'il comprend en outre une soupape de mesure interposée entre l'entrée et la sortie des freins avant pour moduler la pression du fluide de freinage délivrée aux freins avant. 9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen de soupape de mesure comprend un élément de soupape 25 de mesure qui est déplaçable sur l'axe de l'élément à surface différentielle et sur le second élément pour fournir un passage de transmission de fluide depuis l'entrée des freins avant jusqu'à leur sortie. 10 - Appareil selon la revendication 9, caractérisé en 30 ce qu'il comprend en outre un élément de soupape de mesure supplémentaire qui est déplaçable axialement en réponse à la pression du fluide de freinage délivré aux freins avant pour maintenir cet élément de soupape de mesure dans une position fournissant un passage de transmission de pression vers les freins avant au-dessus d'une 35 pression prédéterminée à l'entrée de ces freins. 11 - Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen d'indication de défaillance en coopération avec le second élément pour répondre au déplacement axial de celui-ci afin de fournir une indication d'une perte de 40 pression de freinage avant ou arrière. 71 40611 îi. 2113958 12 - Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moyen d'indication de défaillance comprend un moyen de plongeur et en ce que le second élément comprend un moyen de détente recevant le moyen de plongeur de sorte que le déplacement axial de cet élément fournit un déplacement radial de ce plongeur pour fournir une indication de la défaillance de la pression du fluide.