Brevet FR2133592A1 — publié le 19721201

la présente invention se rapporte d'une façon générale aux dispositifs pour l'établissement d'une pression de fluide dans des circuits hydrauliques, tels que des -freins hydrauliques, et vise plus particulièrement un maître-cylindre de frein hydraulique à 5 double circuit pour véhicules automobiles. Dans les circuits hydrauliques de freinage à double circuit, du fait du raccordement indépendant des freins avant et arrière à des chambres de pression séparées du maître-cylindre, la longueur totale du corps du maître-cylindre a été accrue d'une façon importante, la nécessité d'accroî-10 tre la longueur des maîtres-cylindres à double circuit a posé un problème de réalisation pratique étant donné les limitations d'espac disponible sous le capot des automobiles actuelles. l'un des objets importants de la présente invention est, en conséquence, de réaliser un maître-cylindre pour double circuit "I 5 hydraulique dans lequel la longueur totale et le poids du maître-cylindre sont sensiblement réduits par rapport aux maîtres-cylindres à double circuit connus. D'autres caractéristiques et avantagé de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit considérée à la lumièi 20 du dessin annexé dans lequel : la Figure unique représente schématiquement un circuit de freinage hydraulique double dans lequel un maître-cylindre mettant en oeuvre les principes de l'invention est réprésenté en coupe longitudinale. ■ 25 le dispositif 10 destiné à établir une pression de fluide , dans lequel l'invention est mise en oeuvre, est représenté inclus dans un double circuit hydraulique de freinage pour un véhicule comportant des freins avant 12 et des freins arrière 14. le dispositif 10, que l'on appelera plus spécifiquement un maître-cylindre 30 double, comporte un corps 16 dans lequel est formé un alésage 18. Des orifices de sortie 20 et 22 prévus dans le corps communiquent respectivement avec les freins avant 12 et les freins arrière 14. Des conduites 24 et 26 relient respectivement les orifices 20 et 22 aux cylindres 28 et 30 de roue des freins avant et arrière. 35 l'alésage 18 du cylindre est fermé à une extrémité par une paroi 32. l'autre extrémité ou extrémité opposée 34 est ouverte pour faciliter le montage de l'ensemble des pistons 36 à l'intérieur du cylindre. Pour faciliter l'illustration, les orifices 20 et 22 ont été représentés comme étant raccordés à la partie inférieure de 40 l'alésage 18 du cylindre. Dans la réalisation pratique effective, BAD ORIGINAL copy 72 11177 2133592 ces orifices sont de préférence raccordés au cylindre au-dessus de sa ligne médiane pour faciliter la purge du circuit et réduire au minimum les dépôts de produits contaminants dans lesdits orifices. L'ensemble des pistons 36,- qui est monté coulissant de façon 5 à se déplacer alternativement dans l'alésage, comporte un premier piston 38 ou piston primaire et un second piston 40 ou piston secondaire. Les pistons 38 et 40 sont montés télescopiques l'un par rapport à l'autre dans l'alésage. Le piston primaire 38 comporte une tête 42 et une jupe 44. La jupe 44 coulisse de façon télescopique 10 sur l'extrémité 46 du piston secondaire 40. Le diamètre extérieur de l'extrémité 46 est légèrement plus grand que la partie suivante du piston 40 de façon à former une butée 48 qui coopère avec une bague de verrouillage 50 logée dans une gorge 52 formée dans la jupe 44. Cette disposition empêche la séparation des pistons et 15 détermine leur longueur totale combinée lorsqu'ils sont assemblés dans le cylindre 18. Les pistons sont maintenus dans cette relation télescopiques de mobilité relative par un ressort 54 .interpose / entre un rebord radial 56 formé sur la jupe 44 et une plage 58 formant partie intégrante de la jupe 60 du piston 40. Le ressort 20 54 est choisi de façon à être comprimé lorsqu'il est emprisonné, ou installé entre les pistons 38 et 40, déployant ainsi les pistons sur leur longueur totale-désirée qui est dictée par les exigences • de la conception du circuit. Des moyens élastiques supplémentaires 62, comportant un ressort précomprimé 64 et un ressort de rappel 25 des pistons 66, sont interposés entre" le piston secondaire 40 et la "paroi d'extrémité 32 de façon à solliciter ainsi les pistons 38 et 40 dans leur position de relâchement des freins dans l'alésage 18, de façon que la tête 42 du piston 38 vienne en butée contre une bague de retenue 68 fixée dans une gorge 70 de l'alésage 18 du 30 cylindre. Le ressort précomprimé 64 a une de ses extrémités logée dans un évidement 72 du piston 40. L'autre extrémité du res.sort est fixée dans un élément de cage ou de retenue 74. TJn botilon 76 vissé dans la tête 46 du piston 40 maintient de façon réglable l'élément de. retenue 74 et le ressort 64 dans le rapport de précompression 35 désiré vis-à-vis-de la précompression du ressort 54. Une extrémité du ressort 64 vient en butée contre un flasque latéral 78 du dispositif de retenue 74. L'autre extrémité du ressort 64 est en appui contre le fond de 1'évidement 72. La paroi d'extrémité 32 forme butée pour le flasque 78 de la cage 74 lors de la course aller des 40 pistons. Une partie tubulaire 80 de la cage 74 est montée de façon BAD ORIGINAL COPV 72 11177 3 2133592 télescopique dans 1'évidement 72 et comporte des languettes 82 faisant saillie vers l'intérieur contre lesquelles vient en butée une extrémité du ressort hélicoïdal 66. L'extrémité opposé du ressort de rappel 66 vient en butée contre la .paroi d'extrémité 32.Le 5 fait que le ressort 64 soit mis en cage sur l'élément de retenue 74, comme représenté, permet au piston 40 d'avancer dans la chambre 96 contre la force de précontrainte du ressort 64 malgré la venue en butée de l'élément de retenue contre la paroi d'extrémité 32 qui forme butée et d'utiliser ainsi la totalité de la course du piston. 10 En d'autres termes, la charge du ressort précontraint 64 permet au piston 40 de poursuivre son avance dans la chambre 96, bien que le flasque 78 de l'élément de retenue soit en butée contre la paroi 32. La combinaison de la disposition prévue entre le piston 40 et les moyens élastiques précontraints 62 et du télescopage des pis-15 tons permet l'obtention d'une réalisation se rapprochant de l'optimum en ce qui concerne la longueur et la réduction du poids des maîtres-cylindres à double circuit. L'ensemble de pistons 36 est représenté sur le dessin, dans la position de desserrement ou relâchement des freins, à l'inté-20 rieur de l'alésage 18 du cylindre. Il est déplacé dans la position d'application des freins par l'enfoncement du levier de pédale de frein 86 monté pivotant sur une console 84 portée par une partie fixe du véhicule. Une tige de transmission de force 88 est montée pivotante autour d'un point 90 sur le levier de pédale de. frein. 25 L'autre extrémité de la tige.88 est disposée dans un évidement 92 formé dans la tête 42 qui permet un certain pivotement de la tige dans 1'évidement lorsque le piston 38 se déplace vers l'extrémité fermée de l'alésage. L'ensemble de pistons 36 qui comporte les pistons 38 et 40 et les ressorts 54 et 62 divise, en combinaison 30 avec l'alésage 18, ledit alésage en une première et une deuxième chambres à volume variable 94 et 96. La première chambre 94 est formée dans l'alésage 18 du cylindre entre la face intérieure 95 du piston 38 et la face 97 du piston 40, cette dernière étant disposée en vis-à-vis de la face 95- La chambre 96 est formé dans 35 l'alésage 18 du cylindre entre la face 98 du piston 40 et la paroi d'extrémité 32 qui, naturellement, fait partie intégrante de l'alésage 18. Les chambres à volume variable 94 et 96 communiquent respectivement avec les freins avant et arrière par l'intermédiaire des orifices de sortie 20 et 22. Une bague annulaire ou joint d'étanchéité 89 monté sur la tête 42 du piston 38 assure l'étan- 72 11177 4 2133592 chéité de la chambre 94 et empêche les fuites à l'atmosphère. Des passages radiaux 91 raccordent les deux espaces qui sont formés, annulairement autour de la jupe 44, et dans la partie centrale de cette dernière. Ces deux espaces forment ensemble la chambre 94- 5 Une bague annulaire ou joint 93 est porté par la plage 58 pour assurer l'étanchéité et empêcher le passage du fluide entre les chambres 94 et 96. Des clapets anti-retour de pression résiduelle 100 et 102 maintiennent constamment une pression prédéterminée dans les canalisations 24 et 26, d'une façon bien connue des techniciens. 1o les clapets de pression résiduelle 100 et 102 ne font pas partie de la présente invention. L'enveloppe 104 du réservoir à fluide est munie d'ouvertures 106 et 108 situéœ en face d'ouvertures similaires respectivement 110 et 112 prévues dans le corps 16 du maître-cylindre. Les ouver- 15 tures 110 et 112 sont filetées pour recevoir des soupapes 114 qui comportent un corps de soupape 116 comprenant une partie filetée 118 permettant de fixer lesdites soupapes sur le corps 16 du cylindre / et d'assurer, en même temps, la fixation amovible de l'enveloppe 104 du réservoir sur ledit corps 16. Les ouvertures 106 et 110 respecti-20 vement de l'enveloppe 104 du réservoir et du corps 16 du cylindre constituent un jeu d'ouvertures faisant communiquer ledit réservoir à fluide avec la chambre 96 et les ouvertures 108 et 112 respectivement de l'enveloppe 104 du réservoir et du corps 16 du cylindre, constituent un second jeu d'ouvertures faisant communiquer ledit 25 réservoir à fluide avec la chambre 94". La communication à travers chaque jeu d'ouvertures est commandée par des soupapes identiques 114 dont les éléments ont été, pour cette raison, désignés par les mêmes chiffres de référence; Un corps de soupape 116 est ancré de façon amovible, par exemple par vissage, dans chacun des jeux d'ou-30 vertures solidarisant ainsi l'enveloppe 104 et le corps 16. Le corps de soupape 116 comporte un rebord 120 qui surmonte la partie du fond 105 du réservoir contiguë auxdites ouvertures 106 et 108. Une rondelle 122 est logée sur le rebord 120. Un joint d'étanchéité statique 124 est placé dans chacune des ouvertures 106 et 108 en 35 relation d'étanchéité avec la partie extérieure du corps de soupape 116. Ce joint statique 124 empêche les fuites du fluide à haute pression de l'alésage 18 du maître-cylindre à l'atmosphère, ou vers l'intérieur du réservoir 104. Il s'oppose également aux fuites de l'intérieur du réservoir 104 à l'atmosphère. Le corps de 40 soupape 116 est muni d'un passage axial ou ouverture 126 coimuniquanb GOPY 72 11177 5 2133592 avec l'intérieur du réservoir 104. Un filtre ou tamis 128 recouvre l'ouverture 126 à son extrémité supérieure pour empêcher les produits contaminants de pénétrer dans le circuit de freinage. L'extrémité inférieure de l'ouverture 126 du corps de soupape 116 comporte un 5 rebord intérieur 130 délimitant un passage 132 qui fait communiquer le réservoir 104 avec l'alésage 18 du cylindre. Un clapet 134 commande la communication de fluide entre le réservoir 104 et l'alésage 18. Le clapet 134 comporte une queue de soupape 136 qui présente une partie supérieure 138 en forme de poire et forme, à sa partie 10 inférieure, un siège 140 qui vient en appui étanche contre le rebord 130 pour interrompre l'écoulement du fluide de l'alésage 18 au réservoir 104. Un ressort conique 142 est monté avec son extrémité de plus petit diamètre en butée sur un épaulement 144 de la partie en forme de poire 138 et son- extrémité de plus grand diamètre en 1 5 appui contre le rebord 130 de façon à solliciter ainsi la zone d'étanchéité ou siège 140du clapet 134 contre le rebord 130. Le clapet 134 est, en outre, muni d'une tige allongée 146 faisant saillie à travers les ouvertures 110, respectivement 112, dans l'alésage 18 de façon à pouvoir entrer en contact de fonctionnement avec 20 l'ensemble de pistons 36. La tige allongée 146 de la soupape située à gauche, en considérant le dessin, est en contact avec le flasque 78 faisant saillie latéralement de l'élément de retenue 74 qui maintient la soupape ouverte de façon à faire communiquer le réservoir avec le circuit, la tige allongée- 146 de. la soupape située à 25 droite, est en contact avec la' plage 58 du piston 40, qui maintient la soupape ouverte, de façon à faire communiquer le réservoir avec le circuit.Les soupapes 114, comme il est bien connu des spécialistes de la technique, fonctionnent comme soupapes compensatrices du circuit de freinage, lorsqu'elles sont en position ouverte, les freins 30 étant relâchés comme représenté, et comme soupapes anti-retour, de remplissage, lorsqu'elles sont appliquées sur leur siège, au cours du retour ou de la rétraction des pistons de façon à permettre au fluide du réservoir de s'écouler dans les chambres 94 et 96, dans le cas où la pression dans ces chambres tombe au-dessous de la 35 pression atmosphérique. En d'autres termes, le ressort conique 142 est conçu de façon à se comprimer lorsque la pression régnant dans les chambres 94 et 96 de l'alésage tombe à une certaine valeur inférieure à la pression atmosphérique de façon à admettre le fluide du réservoir pour remplir les chambres 94 et 96. Un capuchon 150 et un 40 couvercle d'étanchéité souple 152 ferment le dessus du réservoir et bad original copY 72 11177 6 2133592 assurent son étanchéité vis-à-vis des produits contaminants mais permettent à la pression atmosphérique d'agir sur le couvercle souple pour maintenir la pression désirée dans le circuit. Le maître-cylindre qui vient d'être décrit fonctionne de la 5 façon suivante : Sur le dessin, le maître-cylindre a été représenté dans la position de relâchement des freins. A ce moment, les pistons primaire 38 et secondaire 40, sous l'influence de leurs ressorts respectifs 54 et 62, sont sollicités vers l'extrémité droite du cylin-10 dre, la tête 42 venant en butée contre la bague de retenue 68 et la plage'58 du piston 40 venant appuyer sur la tige 146 de la soupape de droite 114 en considérant le dessin, soulevant le clapet 134 de son siège de façon à faire communiquer le réservoir 104 avec la chambre 94 du cylindre. L'ensemble de ressorts précontraint 62 qui 15 assure la régulation de l'action de pompage du piston 40 lors de sa course de retour est réglé de telle sorte que le flasque 78 de l'élément de retenue 74 soulève le clapet 134 de la soupape de gauche t 114 en considérant le dessin, raccordant ainsi la chambre 96 du cylindre au réservoir. 20 Pour appliquer les freins, le conducteur appuie sur la pédale 84 qui transmet une force à la tête de piston 42 provoquant le déplacement vers la gauche, dans le cylindre, de l'ensemble de pistons 36 qui comporte les pistons 38 et 40. -^e déplacement initial des pistons vers la gauche comprime le ressort de rappel 66 et dégage les tiges 25 146 permettant aux clapets 134 de s'assoir sur leur siège de façon à' interrompre la communication avec le réservoir 104. La poursuite du déplacement des pistons vers la gauche développe tout d'abord une pression dans la chambre '96 en communication avec les freins avant 12. La première pression s'établit dans cette chambre du fait 30 que le ressort 64 se comprime le premier étant donné qu'il présente une force de ressort légèrement inférieure à celle du ressort 54. L'application des freins se poursuivant, la pression développée dans la chambre 96, à laquelle s'ajoute la forme emmagasinée par le§ ressorts 62, sont suffisantes pour s'opposer à la poursuite du dépla-35 cernent du piston secondaire 40 ; à ce moment, le piston 38 se déplace par rapport au piston 40, développant une pression dans la chambre 94, qui agit sur les freins arrière 14. Toute force d'application des freins supplémentaire exercée sur la pédale 84 continue à surmonter la force des ressorts 54 et 62 déplaçant le fluide contenu 40 dans les chambres 94 et 96 vers les freins avant et arrière. COPY 72 11177 7 2133592 Afin de réduire au minimum les pertes de compensation, le ressort 54 est choisi de façon à présenter une force de ressort, c'est-à-dire une précontrainte au repos, telle que lors de l'application des freins le piston primaire surmonte la force du ressort 5 de rappel 66 et la force de frottement des joints du piston secondaire. le ressort 54 doit également présenter une précontrainte suffisante pour accélérer le piston 40 lors d'un freinage d'urgence, c'est-à-dire lors d'une application rapide des freins, de façon à assurer ainsi la fermeture simultanée des soupapes basculantes 114. 10 En outre, la force emmagasinée dans le ressort 54 au. cours du freinage doit être convenable pour surmonter les frottements des joints du piston primaire et fournir en outre une force suffisante pour maintenir l'action de pompage dans la chambre primaire, lors du relâchement des freins.la force du ressort 64, c'est-à-dire sa 1 5 précontrainte est légèrement inférieure à celle du ressort 54 mais supérieure à celle du ressort de rappel 66, surmontant ainsi la force du ressort de rappel lors de la course d'application des freins, l'énergie emmagasinée dans le ressort 64 doit être telle qu'elle surmonte la force de frottement des joints des pistons primaire et 20 secondaire tout en fournissant en outre une force suffisante pour maintenir l'action de pompage dans la chambre 96, lors du relâchement des freins, c'est-à-dire lors de la course de retour. lors du relâchement" de la pjédale de frein, le fluide contenu dans le circuit de freinage qui est sous pression tend à se stabi-25 liser en retournant dans les chambres 94 et 96 et le réservoir 104. les pistons 38 et 40, sous l'influence de l'énergie emmagasinée dans les ressorts 54 et 62, sont déplacés vers la droite dans l'alésage 18. Au cours de ce déplacement des pistons 38 et 40 et avant l'ouverture des clapets 134 par la prise de contact avec les 30 tiges 146, l'action de pompage des pistons 38 et 40 dans leurs chambres respectives 94 et 96 est telle qu'elle soulève les sièges de soupape 140 des rebords 130 à 1'encontre de la force des ressorts coniques. Cette action de pompage des pistons crée, dans les chambres 94 et 96, une pression inférieure à la pression atmosphérique 35 et, étant donné que le fluide contenu dans le réservoir 104 est soumis à la pression atmosphérique, les soupapes 134 s'ouvrent pour admettre du fluide dans les chambres afin de compenser cette réduction de pression, lors de la poursuite du déplacement de l'ensemble de pistons 36 vers la droite, les tiges 146 des clapets 40 sont engagées respectivement par le flasque 78 du dispositif de COPY 72 11177 8 2133592 retenue et la plage 58, qui provoque l'ouverture des soupapes et la mise en communication du circuit avec le réservoir. 72 11177 9 2133592 EEYEKDIOATIOHS 1. Maître-cylindre comprenant un corps muni d'un alésage et un réservoir pour un fluide hydraulique en communication avec ledit alésage caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de pistons monté de façon à pouvoir coulisser suivant un déplacement alternatif 5 dans l'alésage et comprenant un premier et un deuxième pistons montés télescopiques l'un par rapport à l'autre et définissant, en combinaison avec ledit alésage, une première et une deuxième chambres à volume variable, des soupapes commandant la communication de fluide entre ledit réservoir et les chambres respectives dudit alésage, 10 lesdites soupapes étant actionnées par ledit ensemble de pistons lors de leur déplacement alternatif, caractérisé en ce que ledit premier et ledit second pistons sont maintenus écartés l'un de l'autre par un ressort précontraint et en ce que lesdits premier et second pistons sont maintenus en .position inactive dans ledit alé-15 sage par un ensemble de ressorts supplémentaire interposé entre l'un desdits pistons et une extrémité dudit alésage, l'ensemble de ressorts supplémentaire comportant un ressort eneagé et un ressort de rappel interposés entre ledit piston et ladite extrémité de l'alésage. 20 2. Maître-cylindre selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit ressort encagé a un tarage inférieur à celui dudit premier ressort précontraint, ledit Ressort de rappel ayant un tarage inférieur à celui dudit ressort encagé. 3. Maître-cylindre selon l'une quelconque des revendications 1 25 et 2, caractérisé en ce que le ressort encagé se comprime lors de l'avance dudit piston de façon à permettre l'utilisation de la course totale du piston pour chasser le fluide de la chambre dans laquelle il est disposé. 4. Maître-cylindre-selon l'une quelconque des revendications 30 1 à 3, caractérisé en ce que la cage du ressort encagé précité comprend un élément de retenue comportant un manchon logé dans ledit ressort et un flasque contre lequel prend appui l'une des extrémités dudit ressort dont l'autre extrémité prend appui au fond d'une cavité formée dans ledit piston, le ressort de rappel étant interposé 35 entre l'extrémité de l'alésage et ledit élément de retenue. 5. Maître-cylindre selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une des soupapes précitées est actionnée par une plage d'un des pistons qui coopère avec ladite partie en saillie de ladite soupape, l'autre soupape étant actionnée par ledit flasque dudit dis- 2133592 positif de retenue. 6. Maître-cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que lesdites soupapes sont constituées par deux soupapes basculantes actionnées indépendamment,chaque soupape comportant -une partie faisant saillie dans le trajet dudit ensemble de pistons au cours de son déplacement alternatif. 72 11177 COPY '