Brevet FR2140448A1 — publié le 19730119

La présente invention, concernant le freinage des véhicules, est plus spécifiquement relative à un mattre-cylin- dre à disposition en tandem dans un système de freins hydrauliques. On utilise maintenant couramment, dans de tels systè mes de freins hydrauliques, un mattre-cylindre à disposition Il Il en tandem comportant deux chambres de pression fournissant du fluide eux systèmes indépendants, ctest-à-dire qu'en fait une chambre de pression fournit du fluide à l'un des systèmes et que l'autre chambre fournit du fluide à l'autre système, de sorte que, dans le cas de la détérioration ou d'une obstruction d'une conduite ou autre pièce reliant le maitre-cylindre et les freins d'un système, les freins de l'autre système sont encore capables d'agir. Dans le mattre-cylindre usuel à disposition en tandem,une chambre de pression est établie entre un piston principal actionné par pédale et un piston secondaire flottant, l'autre chambre de pression se trouvant entre le piston secondaire et une extrémité du cylindre. Cette disposition est désavantageuse, car en cas de panne d'un des systèmes un des pistons doit se déplacer sur toute la longueur du trajet qui lui est permis avant que la pression puisse entre appliqué à l'autre système et la course de la pédale, nécessaire pour appliquer les freins, est près du double de la course normale. Un des objets de l'invention consiste à réaliser un maitre-cylindre perfectionné à disposition en tandem dans lequel ce désavantage est surmonté. Conformément à l'invention un maitre-cylindre à disposition en tandem comporte un alésage dont le diamètre prend des grandeurs échelonnées et un piston principal, actionné par pédale, se déplaçant dans l'alésage de plus grand diamètre, est accouplé à un piston secondaire se déplaçant dans 1 'alé- sage de plus petit diamètre par des moyens limitant le mouvement axial relatif entre les pistons dans les deux sens, les pistons tendant à s'écarter sous l'action d'un ressort unique. Suivant une disposition l'accouplement est formé par une tige axiale solidaire du piston secondaire ou qui lui est fixé et présentant une toute mobile dans un évidement axial du piston principal et le ressort est placé autour de la tige entre le piston secondaire et une rondelle montée de façon coulissante sur la tige, qui ne peut prendre qu'un mouvement limité par rapport au piston principal. Suivant une variante de cette disposition le ressort est placé entre le piston secondaire et un prolongement du piston principal fournissant une butée pour la tête sur la tige, limitant l'écartement des pistons. Suivant une autre variante le ressort est placé sur la tige, entre une rondelle adaptée à porter contre une butée fixe dans l'alésage du cylindre et sur le piston secondaire lorsque celui-ci est rétracté et une deuxième rondelle ayant un mouvement axial limité dans le piston principal, limitant l'écartement des pistons. Suivant une autre disposition l'accouplement entre les pistons est formé par une tige partant axialement du piston principal et se terminant par une tette mobile dans un évidement axial du piston secondaire et le ressort est logé sur la tige entre le piston principal et un arr8t dont le mouvement vers l'avant est limité par une butée dans le cylindre, qui peut 8tre avantageusement constituée par le gradin existant à l'endroit de la modification de diamètre de l'alésage. L'invention sera mieux expliquée et comprise en se reportant à la description qui va suivre de certaines formes pratiques de maitre-cylindre à disposition en tandem, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins sur lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale d'une forme de mattre-cylindre à disposition en tandem la figure 2 est une coupe semblable incorporant une variante la figure 3 est une coupe longitudinale d'une autre forme de mattre-cylindre à disposition en tandem ; et la figure 4 est une coupe longitudinale d'une autre forme encore de mattre-cylindre à disposition en tandem selon l'invention. La figure 1 montre un mattre-cylindre 1 à disposition en tandem comportant un alésage dit en gradin, c'est-àdire à plusieurs diamètres intérieurs différents. Un piston principal 2 se déplaçant dans la partie de l'alésage ayant le plus grand diamètre est adapté à avancer dans le cylindre sous l'effet d'une tige de poussée 3 actionnée par pédale. Le piston est pourvu de joints espacés 4 et 5 et lorsqu'on avance le piston pour appliquer le frein le joint 4 ferme un orifice 6 dans la paroi du cylindre, qui mène par un raccord 7 à un réservoir. Un piston secondaire 8 se déplace dans la partie de l'alésage du cylindre ayant un plus petit diamètre. Ce piston est pourvu de joints 9, 10 et 11. Lorsqu'on fait avancer le piston contrairement à l'action d'un ressort de rappel 12, le joint 9 ferme un orifice 13 dans la paroi de cylindre qui mène par un raccord 14 à un réservoir. Le volume 15 compris entre les pistons constitue une chambre ae pression primaire fournissant du fluide à un système de frein et le volume compris entre le pston secondaire 8 et l'extrémité fermée du cylindre forme une chambre de pression secondaire 16 fournissant du fluide à un autre système de frein. À l'extrémité arrière du piston secondaire 8 se trouve une tige 17 faisant saillie axialement, qui peut être so- lidaire du piston ou qui peut être constituée sous forme d'un élément séparé, vissé dans le piston comme on voit sur le dessin. La tige se termine par une tette 18 qui est reçue de façon à pouvoir coulisser dans un évidement axial 19 ménagé dans un prolongement vers l'avant 20 du piston principal 2. Une rondelle 21 est montée sur la tige 17 en avant de la toute 18 contre laquelle elle est maintenue par un ressort 22 monté sur la tige entre la rondelle et l'extrémité arrière du piston 8. Dans la position normale, complètement rétractée, des pistons, la rondelle 21 porte contre l'extrémité avant du prolongement 20 du piston principal. Un armet annulaire 23 est monté sur le prolongement 20 du piston principal, avec une partie qui se prolonge vers l'avant par dessus la rondelle et le ressort et se termine par un bord 24, dirigé vers l'intérieur, ayant un diamètre interne inférieur à celui de la rondelle. L'extrémité arrière de l'arrtt 23 est disposée de façon à positionner le joint 4. Le ressort 22 est plus puissant que le ressort 12, de sorte que lorsqu'on fait avancer le piston principal pour appliquer le frein, le piston secondaire se déplace vers l'avant avec le piston principal et les orifices de récupération 6 et 13 partant des deux chambres de pression et allant au réservoir sont fermés simultanément. Dans le cas d'un défaut de fonctionnement du système de frein alimenté par la chambre de pression 16, la pression engendrée dans la chambre de pression 15 forcera le piston secondaire à avancer contrairement à l'effort du ressort 22 jusqu'à ce que la rondelle 21 porte contre le bord 24 de l'arrêt 23, après quoi les pistons restent solidaires. Le système de frein alimenté par la chambre de pression 15 reçoit ainsi du fluide à pleine pression après un avancement du piston principal égal seulement à l'intervalle normal entre la rondelle 21 et le bord 24. De plus la pression dans le système alimenté par la chambre de pression augmentera, pour un effort de pédale donné, suivant le rapport de la différence des aires des deux pistons. Si le système de frein alimenté par la chambre de pression 15 vient à cesser de fonctionner, le piston principal 2 se déplacera vers le piston secondaire 8 jusqu'à ce que la tête 18 entre dans l'extrémité intérieure de l'évide- ment 19 du piston principal, après quoi le piston principal entrasse avec lui le piston secondaire pour appliquer la pression au système alimenté par la chambre de pression 16. Dans ce cas également la pression produite par un effort de pédale donné sera accrue d'une quantité dépendant des aires relatives effectives des deux pistons. Avec la disposition décrite ci-dessus les pressions dans les deux systèmes de freinage s'équilibrent s'il se produit un quelconque "choc en retour", les deux systèmes étant en fonctionnement. Si le "choc en retour" se produit dans le système alimenté par la chambre de pression 16, le piston secondaire 8 se déplacera vers l'extrémité fermée du cylindre en comprimant le ressort 12 et entrasse avec lui le ressort 22. Si le "choc en retour" se produit dans le système alimenté par la chambre de pression 15, le piston secondaire 8 se déplacera vers le piston principal en comprimant le ressort 22, tandis que le ressort 12 se dilate. Dans la variante représentée sur la figure 2, on a employé les mimes repères pour désigner les parties correspondantes. Avec cette disposition le ressort 22 a été remplacé par un ressort libre 25 placé entre l'extrémité arrière du piston secondaire 8 et un bord annulaire 26, dirigé vers l'intérieur d'un manchon 27 vissé sur le prolongement 20 du piston principal 2. Ledit bord forme un arrêt limitant le mouvement de la taste 18 pour sortir de l'évidement et par suite la séparation des pistons. Le ressort 25 est moins fort que le ressort de rappel 12 du piston secondaire. Le mouvement de rappel du piston secondaire 8 est limité par l'arrêt formé par une vis 28 faisant saillie à travers la paroi du cylindre dans une rainure longitudinale 29 du piston. Le mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 3, comporte un maitre-cylindre 31 à disposition en tandem dont l'alésage est en gradin. Un piston principal 32 se déplaçant dans la partie de l'alésage de plus grand diamètre est adapté à s'avancer dans le cylindre sous l'effet d'une tige de poussée actionnée par pédale. Ce piston est pourvu de joints espacés 33 et 34 et lorsqu'il avance pour appliquer le frein, le joint 34 ferme un orifice 36 dans la paroi du cylindre menant, par l'intermédiaire d'un raccord 37, à un réservoir. Un piston secondaire 38 se déplace dans la partie de l'alésage de cylindre ayant un plus petit diamètre. Ce piston est pourvu de joints 39, 40 et 41. Lorsque le piston secondaire avance, le joint 41 ferme un orifice 43 dans la paroi de cylindre menant, par l'intermédiaire d'un raccord 44, à un réservoir. Le volume 45 compris entre les pistons forme une chambre de pression primaire qui alimente en fluide un système de frein et le volume compris entre le piston secondaire 38 et l'extrémité fermée du cylindre forme une chambre de pression secondaire 46 alimentant en fluide un autre système de frein. À l'extrémité arrière du piston secondaire 38 se trouve une tige 47 faisant saillie axialement, qui peut être solidaire du piston ou qui peut entre formée comme un élément séparé, vissé dans le piston, comme on le voit sur le dessin. La tige se termine par une tête 48 qui est reçue avec coulissement dans un évidement axial 49 en un point intermédiaire de la longueur du piston principal 32, dans lequel la tige passe par un alésage longitudinal dans le piston. Une rondelle 51 est montée sur la tige 47 en avant de la tette 48 contre laquelle elle est maintenue par un res sort 52 monté sur la tige entre la rondelle 51 et une rondelle semblable 53 montée sur la tige et s'appuyant sur l'extrémité adjacente du piston 38. Dans la position normale, complètement rétractée, des pistons, la rondelle 51 porte contre un épaulement 54 à l'extrémité extérieure d'une rondelle annulaire 55 dans le piston principal en avant de l'évidement 49 et la rondelle 53 porte contre le piston 38 et s'applique contre un épaulement 56 sur le gradin à l'endroit de la modification de diamètre entre les parties d'alésage du cylindre. Le ressort 52 est ainsi maintenu entre les rondelles 53 et 51, de sorte que lorsqu'on fait avancer le piston principal pour appliquer le frein, le piston secondaire se déplace vers l'avant avec le piston principal et les orifices de récupération 36 et 43 allant des deux chambres de pression au réservoir sont fermés pratiquement simultanément. Àu cours de ce mouvement le ressort 52 est comprimé et la tige 47 coulisse à travers la rondelle 53 qui est maintenue en butée contre l'épaulement 56. Dans le cas d'une panne du système de frein alimenté à partir de la chambre de pression 46 la pression engendrée dans la chambre de pression 45 oblige le piston secondaire à avancer contrairement à l'effet du ressort 52 jusqu'à ce que la rondelle 51 entre en contact avec un épaulement 57 sur l'extrémité intérieure opposée de la rainure annulaire 55, après quoi il n'y a pas d'autre écartement des pistons qui puisse s'effectuer. Le système de frein appliqué à partir de la chambre de pression 45 est ainsi alimenté en fluide sous pleine pression après le mouvement vers l'avant du piston principal seulement sur une distance égale à l'intervalle normal entre la rondelle 51 et l'épaulement 57. En outre la pression dans le système alimenté à partir de la chambre de pression 45 augmentera, pour un effort de pédale donné, dans le rapport de la différence des aires des deux pistons. Si le système de frein alimenté par la chambre de pression 45 venait à tomber en panne, le piston principal 32 se déplacera vers le piston secondaire 38 jusqu'à ce que la tête 48 entre dans l'extrémité intérieure de l'évidement 49 du piston principal, après quoi le piston principal entrain avec lui le piston secondaire pour appliquer la pression au système alimenté à partir de la chambre de pression 46. Dans ce cas également la pression engendrée par un effort de pédale donné sera accrue d'une quantité qui dépend des aires effectives relatives des deux pistons. Avec la disposition décrite ci-dessus les pressions dans les deux systèmes de frein s'équilibrent s'il se produit un quelconque "choc en retour", les deux systèmes étant en fonctionnement. Si le "choc en retour" se produit dans le système alimenté par la chambre de pression 46, le piston secondaire 8 se déplacera vers l'extrémité fermée du cylindre et emmènera avec lui le ressort 52 et la tige 47, ce qui écarte la rondelle 51 de l'épaulement 54. Si le "choc en retour" se produit dans le système alimenté par la chambre de pression 45, le piston secondaire 38 se déplacera vers le piston principal 32 en comprimant le ressort 52 et en écartant la rondelle 53 de l'épaulement 56. Ce mode de construction présente, par rapport à celui représenté sur les figures 1 et 2, l'avantage qu'on nta pas besoin de ressort de rappel pour le piston secondaire, de sorte que la longueur totale du mattre-cylindre peut entre réduite. Dans la disposition représentée sur la figure 4 un mattre-cylindre 61 à disposition en tandem comporte un alésage en gradin comme dans les autres modes de réalisation. Un piston principal 62 se déplaçant dans la partie d'alésage de plus grand diamètre est adapté à s'avancer dans le cylindre sous l'effet d'une tige de poussée (non représentée) actionnée par pédale. Le piston est pourvu de joints espacés 69 et 64 et lorsque le piston avance pour appliquer le frein, le joint 64 ferme un orifice 65 dans la paroi de cylindre allant à un réservoir par l'intermédiaire d'un raccord 66. Un piston secondaire flottant 67 se déplace dans la partie d'alésage du cylindre ayant le plus petit diamètre. Ce piston est pourvu de joints 68, 69 et 70. Lorsque le piston avance, le joint 70 ferme un orifice 71 dans la paroi de cylindre menant, par l'intermédiaire d'un raccord 72, à un réservoir. Le volume 74 compris entre les pistons constitue une chambre de pression primaire alimentant en fluide un système de frein et le volume compris entre le piston secondaire 67 et l'extrémité fermée du cylindre forme une chambre de pression secondaire 75 alimentant en fluide un autre système de frein. l'extrémité avant du piston principal 62 se trouve une tige 76, faisant saillie axialement, qui peut entre solidaire du piston ou constituée comme un élément séparé, vissé dans le piston, comme on le voit sur le dessin. La tige se termine par une tête 77 qui est reçue avec coulissement dans un évidement axial 78 de l'extrémité arrière du piston secondaire 67. Une rondelle 79 montée sur la tige 74, derrière la tête 77, est fixée à l'extrémité arrière du piston secondaire 67 par un épaulement martelé 80, de sorte que la toute 77 est maintenue dans l'évidement 78. Une deuxième rondelle 81 est montée librement sur la tige 74 derrière la première rondelle et un ressort 82 agit entre la rondelle 81 et le piston principal 62. Dans les positions hors service des pistons, alors qu'ils sont complètement rétractés, la rondelle 81 s'applique contre le gradin 83 à l'endroit de la modification de diamètre de l'alésage du cylindre et la toute 77 porte contre la rondelle 79. Le diamètre du piston principal 62 est inférieur au double de celui du piston secondaire, de sorte que l'aire utile du piston principal est moins de deux fois celle du piston secondaire. Lorsque le piston principal est avancé pour appliquer le frein, l'orifice de récupération 65 est fermé et la pression développée dans la chambre de pression 74 fait avancer le piston secondaire pour fermer l'orifice de récupération 71. Par suite de la différence d'aire utile des pistons, le piston principal avance par rapport au piston secondaire lorsque la tinte 77 prend une position intermédiaire dans l'évidement 78. Si le système de frein alimenté en fluide à partir de la chambre 75 tombe en panne, le piston secondaire 67 se déplace axialement en s'écartant du piston principal jusqu'à ce que la tXete 77 rencontre la rondelle 79. Le piston principal 62 applique alors la pression au fluide de la chambre 74, l'ef- fort de la pédale étant appliqué au fluide sur la différence des aires des pistons jusqu ce que le piston 67 touche l'extrémité du cylindre. Par la suite l'effort est appliqué sur toute l'aire du piston principal. Si le système de frein alimenté en fluide à partir de la chambre 74 tombe en panne, Reyprlncipal 62 avance contrairement à la résistance du ressort 82 jusqu'à ce que la tette 77 entre dans 1' extrémité avant de l'évidement 78. Le piston principal emmène alors avec lui le piston secondaire pour mettre sous pression le fluide dans la chambre alimentant l'autre système. Lorsque la toute 77 prend une position intermédiaire dans l'évidement 78, les pressions dans les deux systèmes de freinage s'équilibrent, si un choc en retour" se produit dans un système ou dans l'autre. Un rapport convenable entre les diamètres du piston principal et du piston flottant est de 0,875/0,70. Un avantage du mode de construction décrit cidessus est que les deux pistons peuvent entre faits d'une seule pièce. REVENDICAIO~NS 1. Maitre-cylindre à disposition en tandem pour systèmes de frein hydrauliques dans lesquels le cylindre présente un alésage en gradin et un piston principal, actionné par pédale, se déplaçant dans la partie d'alésage ayant le plus grand diamètre et accouplé à un piston secondaire se déplaçant dans la partie d'alésage de plus petit diamètre, caractérisé en ce que les pistons sont accouplés ensemble par des moyens limitant le déplacement axial relatif entre les pistons dans les deux sens, les pistons tendant à s'carter sous l'action d'un seul ressort. 2. MaPtre-cylindre selon revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement entre les pistons comprend une tige axiale solidaire du piston secondaire ou fixée sur celui-cl. et comportant une tête se déplaçant dans 1 'évidement axial du piston principal et en ce que le ressort est un ressort de compression en boudin, placé autour de la tige entre le piston secondaire et une rondelle montée avec coulissement sur la tige, qui ne peut prendre qu'un déplacement limité par rapport au piston principal. 3. Nattre-cylindre selon revendication 2, caractérisé en ce que la rondelle bute, dans la position rétractée des pistons, contre l'extrémité avant du piston principal et forme un arr8t pour le mouvement de la toute hors de l'évidement dans ce piston et en ce que la rondelle est maintenue axialement entre ladite extrémité avant du piston principal et un arrêt, espacé axialement, porté par le piston. 4. Maitre-cylindre selon revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement entre les pistons comprend une tige axiale solidaire du piston secondaire, fixée dans celui-ci et comportant une tête se déplaçant dans un évidement axial d'un prolongement avant du piston principal et en ce que le ressort est un ressort de compression à boudin placé sur la tige entre le piston secondaire et une bride retournée sur un manchon s'adaptant sur le prolongement du piston principal, ladite bride formant un arrêt pour la tête, servant à limiter l'écartement des pistons. 5. hiattre-cylindre selon revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement entre les pistons comprend une tige partant axialement du piston secondaire et comportant une tête se déplaçant dans un évidement axial du piston principal et en ce que le ressort est un ressort de compression en boudin placé sur la tige entre une première rondelle qui bute, dans les potons rétractées des pistons, contre un arr8t fixe dans le cylindre et est en contact avec le piston secondaire, et une seconde rondelle ne pouvant prendre qu'un déplacement axial limité dans le piston principal et formant un arrêt pour la tette en limitant l'écartement des pistons. 6. hattre-cylindre selon revendication 1, caractérisé en ce que l'accouplement entre les pistons est formé par une tige partant axialement du piston principal et comportant une tête se déplaçant dans un évidement axial du piston secondaire, l'écartement axial maximal du piston étant défini par une rondelle d'arrêt fixée à l'extrémité du piston secondaire et en ce que le ressort est un ressort de compression en boudin placé sur la tige entre le piston principal et une rondelle à travers laquelle la tige peut coulisser et qui bute, dans une position rétractée des pistons, contre un épaulement annulaire du cylindre, formé par le gradin existant à la modification des diamètres d'alésage.