Brevet FR2300280A1 — publié le 19760903

La présente invention a pour objet une soupape-relais A réponse rapide tionnable par pression de fluide, comprenant une chambre de commande soumise å une pression de commande et séparée par une membrane tendue à l'intérieur du carter de la soupape d'une chambre de soupape reliée à un récepteur de pression, et un double plateau de soupape dont le premier élément coopère avec un siège de soupape porté par la membrane, ceci de manière d pouvoir isoler de la chambre de soupape l'intérieur d'un cylindre central d'échappement qui traverse la chambre de commande et la membrane et qui débouche à l'atmosphère, et dont le second élément rigidement associé au premier coopère avec un siège de soupape fixe porté par le carter de manière à pouvoir isoler la chambre de soupape d'une chambre soumise à une pression de fluide. on connatt déjà des soupapes-relais du genre préciké, lesquelles sont notamment appliquées à la réalisation de commandes électropneumatiques de protection contre le risque de dérapage dans des systèmes de freinage de véhicules actionnés par pression de fluide. Du fait que les processus d'un dérapage se déroulent très rapidement, ces soupapes-relais doivent également permettre dlinter- venir avec la même rapidité sur la pression de commande. Pour y parvenir, il a déjà été proposé, dans une soupape- relais du genre précité, d'associer à la membrane un cylindre central d'échappement traversant l-a chambre de commande. La Oraison entre la membrane et ce cylindre d'échappement doit être réalisée de façon étanche à la pression. Autour de l'ouvertum que forme l'extrémité du cylindre d'échappement dans la membrane, doit être agencé un siège de soupa- pe, lequel coopère avec l'un des éléments du double plateau de sou- pape. Lors d'une variation de la pression de commande, la membrane se déplace pour venir occuper une nouvelle position correspondant à l'équilibre des forces. Le cylindre d'échappement traversant de façon étanche le carter de la soupape doit nécessairement compa- gner la membrane dans son déplacement. Du fait des efforts de friction prenant naissance au niveau de ltétanchéité, se produst une usure constante, laquelle risque fi- nalement de conduire à un défaut d'étanchéité de la chambre de com- mande. Du fait qu'd chaque réponse de la membrane doit par ailleurs être surmonte le frottement dtadhérence du cylindre traversant 11étanchéité, il apparats des effets fâcheux d'hystérésis. La présente invention se donne en conséquence pour but de perfectionner la soupape-relais connue de l'état de la technique, ceci de façon telle que, lors du déplacement de la membrane, ne se produise plus aucun frottement de glissement. Ce but est atteint, conformément à l'invention, grtce au fait que la membrane est retroussée sur l'extérieur du cylindre d'échappement en y formant une manchette dont le bourrelet d'extrémité assure l'étanchéité de ce méme cylindre vis-à-vis du carter de soupape ainsi que de la chambre de commande. On obtient ainsi que la membrane puisse modifier sa position mEme pour de faibles différences de pression entre la chambre de soupape et la chambre de comnande, et sans que cette différence doive atteindre une certaine valeur de seuil afin de permettre de surmonter le frottement d'adhérence d'une étanchéité glissante. La membrane répond ainsi immédiatement à des variations de la pression- de commande et présente des propriétés d'hystérésis appréciablement améliorées. Du fait que le second élément, ou élément supérieur du double plateau de soupape repose sur un siège de soupape fixe par rapport au carter, la position du premier élément rigidement associé à ce second élément sten trouve d'elle-mEme déterminée. Par l'intermédiaire de la position du premier plateau de soupape, le volume de la chambre de commande ainsi que la position de repos de la membrane peuvent varier entre certaines limites, ceci du fait que la membrane prend appui sur Je plateau de soupape par le siège de soupape qu'elle porte.Les limites auxquelles il est fait allusion ci-dessus sont pour l'essentiel déterminées par les tensions apparaissant dans la membrane lorsque sa position de repos est déplacée dans un sens donné, tensions susceptibles d' influencer défavorablement le comportement de la soupape de relais. Compte tenu des faibles courses d'ouverture nécessaires, il faut respecter d'étroites tolérances lors de la réalisation des deux plateaux de soupape associés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une tige. De larges tolérances influenceraient défavorablement le maintien du volume de commande à une valeur constante, maintien qui est absolument indispensable pour un fonctionnement optimal d'une soupape-relais à action rapide. Afin d'éviter le respect d'étroites tolérances lors de la fabrication, et de permettre en outre une optimisation ultérieure du volume de commande, l'invention prévoit encore de réaliser l'écartement entre les plateaux de soupape avec faculté de réglage au moyen d'une liaison vissée. Ceci peut de préférence etre obtenu en imposant une rotation à la tige au moyen d'un outil approprié, en gagé à travers le cylindre d'échappement, ceci méme après l'assemblage de la soupape. Ainsi peut être effectuée une optimisation du volume de commande sur la base des conditions particulières d'ex ploitation de la soupape. D' autres avantages et caractéristiques de 1' invention apparattront encore à la lecture de la description suivante, ainsi que des revendications qui y sont annexées. L'invention sera à présent expliquée plus en détail à propos d'une forme de réalisation Fréférentielle, donnée à simple titre d'exemple illustratif, et avec référence au dessin ci-annexé, dont l'unique figure représente en coupe diamètrale une soupape-relais conforme à l'invention. A l'intérieur d'un carter de soupape 2 en forme de cloche, lequel est fermé par une bride annulaire 1, se trouve contenue une chambre de soupape 4 qui est reliée à un récepteur de fluide sous pression, par exemple, un cylindre de frein associé à une roue d'un véhicule routier. Sur un épaulement du carter, est fixé, au moyen de vis, un anneau 6 qui constitue un siège de soupape fixe 8 pour une soupape d'admission 10, laquelle a pour fonction d'isoler une chambre 12 de la chambre de soupape 4.La chambre 12 est reliée, par 1' intermédiaire d'une canalisation non représentée, à une source de fluide sous pression, laquelle, dans le cas de l'application de la soupape-relais à la commande précitée de protection cantre le risque de dérapage, est constituée par une soupape de freinage destinée à moduler en fonction de sa position la pression de freinage Entre la bride annulaire 1 et le carter de soupape 2 est tendoeet serrée,par son bourrelet périphérique extérieur, une membrane annulaire 14, ceci de façon telle qu'elle sépare une chambre de commande 15 de ki chambre de soupape 4. La bride annulaire 1 est traversée en son centre par un cylindre d'échappement 20 qui y est rigidement associé, cylindre dont le bord supérieur débouche au niveau de la chambre de soupape 4.La membrane 14 est retroussée sur la paroi externe du cylindre d'échappement 20 de manière à former une manchette 17, laquelle se termine par un bourrelet d'extrémité 19. Ce bourrelet d'extrémité 19 est serré par un épaulement orienté vers l'intérieur de la bride annulaire I. Sur la face de la membrane qui regarde la chambre de soupape 4 est fixé un anneau rigide 16 muni d'un collet 18 orienté verticalement en saillie vers le haut. Le bord supérieur de ce collet vertical 18 s'engage davantage dans la chambre de soupape 4 que l'extrémité supérieure du cylindre d'echappement 20 qui le traverse avec jeu. Le bord supérieur du collet vertical 18 constitue un siège de soupape de meme diamètre que le siège de soupape 8 pour une soupape d'échappement 22, par la grande section d'ouverture de laquelle la chambre de soupape 4 peut titre purgée à l'atmosphère à travers un clapet unidirectionnel 24 à membrane assurant une protection contre l'encrassement. Sur la face de la membrane qui regarde la chambre de commande 15, peuvent titre fixées des tales annulaires de renfort 26. Sur le siège de soupape constitué par le bord supérieur du collet vertical 18, repose un premier plateau de soupape 28. Ce plateau de soupape 28 est porté par un tube 30 pourvu d'un filetage extérieur. Le tube 30 est associé par vissage à un autre tube 32 pourvu d'un filetage intérieur, lequel porte une bride formant saillie vers l'extérieur, bride qui constitue un second plateau de soupape 34 et qui représente avec le siège de soupape 8 la soupape d'admission 10. Le tube 32 se prolonge vers le haut au-delà du plateau de soupape 34, et porte à son bord exterresupérieur un joint d'étanchéité 36 qui glisse à l'intérieur d'un collet cylindrique 38 du carter 2 formant une saillie orientée vers le bas. Le diamb- tre interne du collet 38 correspond au diamètre du siège de soupape 8.La chambre 12 soumise à la pression de fluide est constituée par l'espace annulaire s1 étendant entre le collet 38, le carter 2 et le prolongement du tube 32, et cette chambre est séparée de la chambre de soupape 4 par la soupape d'admission 10. Le tube 32 comporte, au niveau du plateau de soupape 34, une bride en saillie vers l'intérieur, laquelle se termine en une courte tubulure verticale 40. Cette bride en saillie vers l'intérieur constitue un appui pour un ressort 42, lequel sollicite en permanence le double plateau de soupape 28, 34 dans le sens correspondant à la fermeture de la soupape d'admission 10. Le bord supérieur du prolongement du tube 32 peut entre muni d'une ou de plusieurs saillies 44 s'engageant entre des nervures fixes 46 formées sur le carter, ceci de manière à empêcher une rotation du plateau de soupape 34, et par conséquent du tube 32. A l'intérieur de la tubulure 40, coulisse de façon étanche un piston 50 percé d'un ajutage 48, lequel piston constitue l'extrémité supérieure du tube 30.Le carter 2, la paroi intérieure du prolongement du tube 32, la tubulure 40 et le piston 40 délimitent une chambre 52 qui, par l'intermédiaire de l'ajutage 48, de l'intérieur du tube 30 et du cylindre d'échappement 20, communique en permanence avec l'atmosphère et assure généralement parlant la compen sation de pression des soupapes 10 et 22. La chambre de commande 15 est reliée, par 1' intermédiaire d'une canalisation non représentée, à une source de pression de commande, par exemple à une chambre de pression pilote qui, sous le contrOle d'une électrovanne, peut etre raccordée à la soupape de freinage précitée cu à un orifice d'échappement. Dans l'exemple pris en considération, ladite chambre de pression pilote est'reliée en permanence à la chambre 12 lorsque l'électrovanne n'est pas excitée, tandis que dans le cas contraire la chambre 12 est séparée de la chambre de pression pilote et est reliée à la chambre 52. La soupape-relais ci-dessus décrite et incorporée à une commande électropneumatique de protection contre le risque de dérapage fonctionne de la manière suivante Dans la position de fonctionnement normal, la soupape de freinage non représentée est fermée, et la chambre 12 est purgée à l'atmosphère. Par l'intermédiaire de la chambre de pression pilote, également non représentée, et de sa liaison avec la chambre de commande 15, cette dernière est pareillement purgée. Par 1' intermédiai- re de la soupape d'échappement 22 est par ailleurs réalisé un équilibre de pression avec la chambre de soupape 4, ce qui revient à dire que le récepteur de f fluide sous pression, par exemple le cylin- dre de frein, est également sans pression.Lors de l'actionnement de la soupape de freinage, la chambre 12 est alimentée en air comprimé, ainsi que la chambre de coninande 15. Du fait de la différence de pression entre la chambre de commande 15 et la chambre de soupape 4, la membrane 14 se bombe vers le haut et déplace, par l'intermé- diaire du siège de soupape 18, le double plateau de soupape 28, 34 dans cette meme direction, en sorte que le plateau de soupape 34 est soulevé de scn siège 8 et que l'air sous pression peut s'écouler de la chambre 12 dns la chambre de soupape 4, et de là en direction du récepteur. La soupape d'admission 10 reste owerte jusqu'à ce que, par suite de l'équilibre de pression entre la chambre de commande 15 et la chambre de soupape 4, la membrane 14 se trowe rappelée par sa propre élasticité vers sa position de repos, ce qui a pour conséquence de fermer la soupape d'admission 10. Si, par l'inter- médiaire de la soupape de freinage, la pression de freinage est diminuée, la chambre 12 se trowe purgée en conséquence ainsi que, par l'intermédiaire de la canalisation non représentée, la chambre de commande 15.La différence de pression existant alors entre la chambre de soupape 4 et la chambre de commande 15 provoque un abais sement de la membrane 14 et par conséquent une ouverture de la soupape d'échappement 22, par la grande section d'ouverture de laquelle la chambre de stupape 4 ainsi que la canalisation menant au récepteur de fluide stus pression, ctest-à-dire au cylindre de frein, se trouvent purgés à l'atmosphère. La soupape d'échappement 22 reste ouverte jusqu a ce que, par suite de l'équilibre de pression entre la chambre de soupape 4 et la chambre de commande 15, la membrane revienne en raison de son élasticité à sa position de repos et ferme ainsi la soupape d'échappement 22. Le meme mode de fonctionnement se présente en cas de desserrage des freins.Les soupapes 10 et 22 sont en l'occurrence soulagées de manière pneumatique. S'il se prcduit toutefois, en raison du blocage d'une roue, une excitation de l'électrovanne non représentée, la chambre de pression pilote également non représentée se troue séparée de la chambré 12, et la chambre de commande 15 est purgée à l'atmosphère par l'intermédiaire de la canalisation non représentée, de la chambre de pression pilote, de la chambre 52, de l'ajutage 48, et du cylindre d'échappement 20. C;race à la pression dynamique du fluide sous pression qui s'en échappe, ainsi qu'à la force de rappel du ressort 42, et au prix d'une perturbation de la compensation de pression de la soupape 10, le plateau de soupape 34 qui est généralement soulevé de son siège de soupape 8 au début de ce processus se troue brusquement appliqué sur le siège 8 de façon à refermer la soupape d'admission conduisant à la chambre desaupape 4.Simultanément, et par suite de la différence de pression entre la chambre de commande 15 et la chambre de soupape 4, la membrane 14 se déplace vers le bas et owre la grande section de la soupape d'échappement 22, par l'intermédiaire de laquelle la canalisation aboutissant au récepteur se trouve purgée à l'atmosphère. L'ouverture de la soupape d'échappement 22 est encore assistée par l'accélération que le pla teati de soupape 22 communique à la membrane par l'intermédiaire du siège de soupape 18. Lorsqu'à présent la roue du véhicule accélère à nouveau par suite de la réduction de pression dans le cylindre de frein, l'électrovanne non représentée intervient à nouveau, en sorte qu'à partir de la chambre 12, laquelle est restée constamment sous pression pendant la décélération excessive précitée de la roue, et par l'intermédiaire de 1' électrovanne à présent ouverte, de la chambre de pression pilote et de la canalisation de liaison, du fluide sous pression est à nouveau injecté dans la chambre de commande 15.De ce fait, et sGus l'action de l'élévation de la pression qui en résulte, la membrane 14 se déplace vers le haut en direction de la chambre de soupape 4, jusqu'à ce que cette membrane 14 ou plus précisément le siège de soupape 18 s'applique sur le plateau de soupape 28 et sépare ainsi la chambre de soupape 4 de l'atmosphère. Du fait de la pression présente dans la chambre de commande 15, la membrane 14 continue à se déplacer vers le haut, le double plateau de soupape 28, 34 se joignant obligatoirement à ce déplacement vers le haut avec pour résultat le soulèvement du plateau de soupape 34 de la soupape d'admission 10 par rapport à son siège de soupape 8. De ce fait, le fluide sous pression s'écoule de la chambre 12 dans la chambre de soupape 4, et par conséquent dans la canalisation conduisant au icepteur, ceci jusqu'd ce qu'entre la chambre de commande 15, la chambre de soupape 4, et la chambre 12 s'établisse un équilibre de pression, avec équilibre siaaltané des forces s'exer çant sur la membrane 14, ce qui permet à cette dernière de regagner, du fait de son élasticité, sa position de repos, avec pour conséquence la fermeture de la soupape d'admission 10. En cas de nouvelle décélération excessive de la roue du véhicule, le processus qui vient d'étire décrit se répéterait. La chambre de pression pilote contrtlée par l'électrovanne, chambre qui en cas de besoin sépare la chambre de commande 15 de la chambre de commande 12 et la purge par l'intermédiaire de la chambre 52 et de l'ajutage 48, pourrait encore entre remplacéepar une alimentation directe de la chambre de commande 15 par l'intermédiaire de l'électrovanne. Le purgeage par l'intermédiaire de la chambre 52 et de l'ajutage 48 présente toutefois l'avantage que la pression dynamique qui prend alors naissance assiste la fermeture de la soupape d'admission 10 et l'ouverture de la soupape d'échappement 22. Une modification de l'écartement des plateaux de soupape 34 et 28 peut titre effectuée en faisant tourner le tube 30 au moyen d'un outil approprié engagé à travers le cylindre d'échappement. Du fait que le tube 32 est empoché de tourner par les saillies 44 et par les nervures 4E, il en résulte une modification de 1' écartement des plateaux de soupape 28 et 34, lequel dépend du pas du filetage. Le piston 50 guidé de façon étanche dans la tubulure 40 autorise aussi bien un déplacement axial des deux tubes 30 et 32 l'un par rapport à l'autre, que leur rotation relative. Le tube 30 peut comporter avantageusement à cet effet une section profilée 30', dans laquelle peut etre introduite une tige profilée complémentaire servat d'ottil. R E V E N D I C~A-~IO~NS 1 - Soupape-relais à réponse rapide actionnable par pression de fluide, comprenant une chambre de commande soumise à une pression de commande et séparée par une membrane tendue à ltinté- rieur du carter de la soupape d'une chambre de soupape reliée à un récepteur de pression, et un double plateau de soupape dont le premier élément coopère avec un siège de soupape porté par la membrane, ceci de manière à pouvoir isoler de la chambre de soupape l'intérieur d'un cylindre central d'échappement qui traverse la chambre de commande et la membrane et qui débouche à l'atmosphère, et dont le second élément rigidement associé au premier coopère avec un siège de soupape fixe porté par le carter de manière à pouvoir isoler la chambre de soupape d'une chambre soumise à une pression de fluide, caractérisée par le fait que la membrane (14) est retroussée sur l'extérieur du cylindre d'échappement (20) en y formant une manchette (17) dont le bourrelet d'extrémité (19) assure l'étanchéité de ce mEme cylindre vis-à-vis du carter de soupape (2) ainsi que de la chambre de commande (15). 2 - Soupape-relais selon la revendication 1, caractérisée par le fait que sur la face de la membrane (14) qui regarde la chambre de soupape (4) est rapporté un anneau circulaire (16) pourvu d'un collet vertical (18) qui entoure l'extrémité du cylindre (20), collet dont le bord supérieur constitue le siège de la soupape d'échappement (22). 3 - Soupape-relais selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'écartement entre les plateaux de soupape (28, 34) est réglable par l'intermédiaire d'une liaison à vis. 4 - Soupape-relais selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le plateau supérieur de soupape (34) comporte une tige creuse (32) en saillie vers le bas et pourvue d'un filetage interne, tige dans laquelle peut stengager par vissage une tige (30) pourvue d'un filetage externe et associée au plateau inférieur de soupape (28). 5 - Soupape-relais selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'est rendue possible une rotation de la tige (30) au moyen d'un outil actionnable à travers le cylindre (20).