Brevet FR2350233A1 — publié le 19771202

La présente invention concerne un correcteur de pression pour système de freinage à fluide sous pression de véhicule, du type comportant dans un corps un piston d'action et de réaction qui coopère avec le double clapet d'un détendeur interposé entre un orifice d'entrée, un orifice d'utilisation et un orifice d'échappement du corps, le double clapet coopérant également avec un poussoir axialement mobile dans le corps et dont la position axiale est réglée en fonction d'un paramètre tel que la charge du véhicule, ledit piston présentant des sections d'action et de réaction soumises respectivement à la pression d'entrée et à la pression de sortie du détendeur, la valeur de la section de réaction du piston variant entre un minimum et un maximum en fonction de la position axiale du piston, la partie variable de la section de réaction du piston étant constituée par une membrane annulaire souple. Les correcteurs de pression pneumatique de freinage sont utilisés notamment sur les véhicules ou ensembles routiers pour faire varier la puissance de freinage d'au moins un essieu en fonction de la charge. Ils permettent de délivrer a l'orifice d'utilisation une pression de sortie qui est une fraction d'une pression de commande parvenue à l'orifice d'entrée et provenant par exemple d'un robinet de frein de service ; cette fraction que l'on peut appeler "rapport de transformation", varie habituellement d'environ 0,2 à 1 selon que la charge du véhicule passe de 0 à sa valeur maximale. Il est souhaitable d'obtenir des variations plus étendues du rapport de transformation, par exemple dans l'intervalle de 0,1 à 1, en particulier sur les véhicules routiers à forte variation de charge. Selon une solution envisageable dans un correcteur à membrane pour lequel la section du piston d'action ne peut etre réduite, il suffit de dimensionner plus largement la surface de la membrane de réaction. Mais on aboutit ainsi à un trop fort encombrement du correcteur en diamètre et à un volume mort trop arand de la charre de réaction et de la chambre dite de "premier temps". On rappelle à ce sujet que les correcteurs pneumatiques comprennent souvent une chambre et une valve de "premier temps" ; le remplissage jusqu'a une pression limite de la chambre de "premier temps" est contrôlé par la valve de premier temps ; celle-ci supprime l'effet de division de la pression pour les faibles pressions de freinage et provoque une alimentation initiale rapide des capacités situées en aval grâce à la neutralisation ou à l'atténuation temporaire de la réaction. Selon une autre solution , on diminue la surface d'action du piston commandant le détendeur du correcteur sans changer la section de réaction, de façon à obtenir pour la charge minimale un rapport de transformation très faible. L'inconvénient principal de cette solution est l'obtention d'une réponse non satisfaisante du correcteur au voisinage de la pleine charge.En effet, dans ce cas, pour une charge du véhicule un peu inférieure à sa valeur maximale, la pression de sortie délivrée par le détendeur à l'orifice de sortie du correcteur ne constitue qu'une fraction - par exemple la moitié - de la pression d'entrée, car la surface de réaction , alors voisine de sa valeur minimale, est encore nettement supérieure à la section d'action ; mais, au voisinage de la pleine charge du véhicule, le clapet du détendeur est amené en position ouverte permanente par le poussoir et il s'ensuit une augmentation brutale du rapport pression délivrée sur pression d'entrée du correcteur, pour une valeur de la charge au voisinage du maximum. L'invention a notamment pour but de remédier aux défauts des solutions qui viennent d'être évoquées et de réaliser un correcteur offrant en particulier un rapport de transformation à grande plage de variation et une caractéristique progressive de pression délivrée en fonction de la charge. Ce but est atteint, conformément à l'invention du fait que la section d'action du piston est inférieure à la valeur minimale de la section de réaction et en ce que le correcteur comporte des moyens pour compenser au moins partiellement l'effet de l'excédent de la section de réaction par rapport à la section d'action lorsque le véhicule est au voisinage de la pleine charge, ces moyens comprenant une section annulaire supplémentaire d'action du piston, délimitant une chambre annulaire d'équilibrage reliée en permanence à la sortie du détendeur et de superficie voisine de la différence entre la section d'action et valeur minimale de la section de réaction. Ainsi l'invention permet d'obtenir simultanément une grande plage de variation du rapport de transformation et une caractéristique de pression délivrée en fonction de la charge qui reste progressive, en particulier au voisinage de la pleine charge. Ces résultats peuvent notamment être obtenus sans qu'il soit besoin de changer la forme ou les dimensions d'un corps standard ni celles du dispositif commandant la variation de la section de réaction du piston, ce qui par exemple est le cas lorsque le dispositif considéré comporte une membrane et des ailettes fixes et mobiles. De façon connue, la membrane annulaire souple peut relier de façon étanche le pourtour du piston au corps pour délimiter une chambre de premier temps opposée la chambre de réaction du détendeur et est susceptible de venir en appui sous l'action de b pression de sortie,sur une première série d'éléments radiaux solidaires du piston et sur une deuxième série d'éléments radiaux solidaires du corps et imbriqués dans ladite première série, de sorte que la surface de la membrane qui est en appui sur les éléments radiaux solidaires du piston constitue la partie variable de la surface de réaction du piston différentiel. Le correcteur peut comprendre une valve de premier temps interposée entre l'orifice d'entrée du corps et la chambre de premier temps, cette valve étant commandée par la pression d'entrée du détendeur,de manière à se fermer dès que ladite pression d'entrée dépasse une valeur déterminée et a limiter à cette valeur la pression régnant dans la chambre de premier temps susceptible d'annuler l'effet de division de pression du correcteur. Avantageusement, la chambre d'équilibrage est reliée a la chambre de sortie du détendeur par au moins un canal ménagé dans le piston. La section annulaire supplémentaire du piston d'action est de préférence sensiblement égale a la différence entre la section d'action et la section de réaction minimum de manière à supprimer l'action de division de pression du détendeur lorsque la section de réaction est à sa valeur minimum ou a son voisinage en position active. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente schématiquement un correcteur pneumatique de pression de freinage conforme a l'invention. - la figure 2 montre la caractéristique de pression délivrée par le correcteur de la figure 1. Le correcteur représenté est destiné à ajuster la pression pneumatique de freinage d'un véhicule routier en fonction d'un paramètre constitué de préférence par la charge du véhicule: le paramètre peut bien entendu représenter la vitesse du véhicule ou un signal d'anti-enrayage. Ce correcteur est du type comportant une membrane susceptible de venir en appui sur deux groupes d'ailettes disposées radialement et en alternance, l'un des groupes étant en appui sur le corps du correcteur et autre étant solidaire du piston de réaction. Le correcteur.délivre, selon la position du poussoir du détendeur déterminant la surface efficace de la membrane, une pression de sortie qui est une fraction, au plus égale à 1, de la pression d'entrée ; il peut également fonctionner en relais par dissociation des sources de pression de pilotage et de la pression d'alimentation. Le correcteur comprend un corps 1 dans lequel sont logés un piston de commande 2 comprenant une partie tubulaire supérieure 2a et une partie tubulaire inférieure 2D, un détendeur 3 a double-eAapet, un organe de réglage 4 comportant un levier 5 à position angulaire variable en fonction de la charge et un poussoir 6 axialement déplaçable par le levier 5 de façon à prendre1 selon l'axe Xlune position dépendant de la position angulaire du levier 5. Le correcteur comprend également une valve de premier temps 7 et un piston 8 de rappel en position haute du poussoir 6 en cas de rupture de l'organe de réglage 4 pour assurer alors la pression de freinage maximale. Le corps 1 présente un orifice 10 d'alimentation en air comprimé, un orifice d'utilisation 11 relié à des organes tels que des cylindres de frein et un orifice d'échappement 12. Dans le corps 1 sont ménagées une chambre d'alimentation 13, une chambre d'utilisation ou de réaction 14 de forme annulaire et une chambre d'échappement 15 respectivement reliées aux orifices 10, 11, 12. La chambre 13 comprend un alésage dans lequel est logée la partie tubulaire supérieure 2a du piston 2 dont la section extérieure est désignée sur le dessin par le diamètre la partie 2a peut se déplacer de façon étanche selon l'axe X dans ledit alésage , la partie tubulaire inférieure 2b du piston 2 présente une section extérieure S2. Par ailleurs, la chambre 15 est reliée au détendeur à double clapet 3 par un alésage axial 6a du poussoir 6. Afin d'élargir la plage de variation du rapport de transformation du correcteur, on donne à la section S1 une valeur inférieure à celle de la section La partie inférieure 2b du piston de commande 2 est reliée au corps 1 par une membrane souple annulaire 16 dont la section active maximale est désignée sur le dessin par la longueur radiale S3. Au-dessous de la membrane 16 et dans la partie inférieure 2b du piston 2 s'étend la chambre d'utilisation 14 , au-dessus de la membrane 16 est définie une chambre "de premier temps" annulaire 17 reliée a l'orifice d'alimentation 10 par l'intermédiaire de la valve de premier temps 7 quand celle-ci est ouverte. Le double clapet 3a du détendeur 3 coopère avec un siège d'alimentation 20 formé dans l'intérieur du piston de commande 2 et avec un siège d'échappement 21 situé à l'extrémité supérieure du poussoir creux 6. Un ressort de rappel 22 tend à appliquer le double clapet 3a contre l'un ou l'autre de ces sièges. Enfin le piston de commande 2 présente des ailettes 23 réparties radialement dans la chambre de premier temps 17 ces ailettes ont été figurées sur le dessin en traits pleins dans la position correspondant à la pleine charge et en tirets selon 23b dans la position correspondant à la charge minimale. Des ailettes fixes 24 immobilisées dans le corps 1 sont disposées dans la méme chambre 17 en répartition radiale chevauchante avec les ailettes 23 de façon que toute modification de la charge, et donc du poussoir 6 et de la position d'équilibre du piston 2, se traduise par une variation de la surface active de la membrane 16 dont une partie vient en appui sur les ailettes fixes 24. t'allure de la variation de cette surface active en fonction de la charge est définie par le profil du rebord inférieur des ailettes 24. Selon l'invention, le piston de commande 2 comprend une surface annulaire additive d'action désignée sur le dessin par sa largeur radiale S4. La surface additive 84 doit être sollicitée dans le même sens que la section S1 mais par la pression de sortie du détendeur 3, c'est-à-dire par la pression régnant dans la chambre 14. Ceci est obtenu par la présence d'une chambre additive annulaire 25 communiquant avec la chambre 14 au moyen d'au moins un canal 26 ménagé dans le piston 2.La surface additive 84 est déterminée de façon que sa valeur permette, alors que la charge du véhicule est maximale, d'équilibrer la différence S2-S1 représentant l'excès de la surface de réaction alors minimale et égale à S2 par rapport à la surface normale d'action Le correcteur décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. Lorsque la charge du véhicule est maximale, le levier 5 occupe la position dessinée n traits continus et le poussoir 6 est en position haute. Dès que le conducteur du véhicule commande un freinage, une pression d'air de commande qui est fonction directe de l'intensité désirée pour la décélération du véhicule parvient à l'orifice 10 et aux chambres d'alimentation 13 et de premier temps 17 t cette dernière chambre 17 reste en communication directe avec l'orifice d'alimentation 10 jusqu'a la fermeture, survenant pour une pression assez faible, de la valve de premier temps 7. I1 se développe alors sur le piston 2 un effort dirigé de haut en bas et proportionnel à la section Slr majoré de l'effet de premier temps sur la membrane 16, c'est-à-dire de l'action de la pression de commande amenée à la chambre 17 au début du freinage. Le piston de commande 2 descend, le double clapet 3a stapplique sur son siège d'échappement 21, puis se dégage de son siège d'admission 20 pour s'ouvrir. L'air comprimé transmis à l'orifice d'alimentation 10 parvient donc à l'orifice d'utilisation 11 tout en remplissant la chambre 14.On comprend que, d'une part, un effort de réaction produit par la pression de la chambre 14 s'exerce de bas en haut sur la section S2 du piston 2, et que, d'autre part, un effort d'action compensateur s'exerce de haut en bas sur la section S4 du piston 2. Aucun effort ascendant n'est produit par l'action de la pression de sortie sur la membrane 16 puisque celle-ci est à peu près entièrement en appui sur les ailettes fixes 24. La pression de sortie continue de croître jusqu'à ce que l'effort de réaction développé par cette pression S2, diminué de l'effort qu'elle exerce sur S4, équilibre l'effort produit par la pression d'entrée sur S1, majoré de l'effort exercé par la pression de premier temps sur la membrane 16. Dans le mode de réalisation représenté, on choisit les sections S1, S2, 841 de façon à respecter sensiblement la relation Sî = S2 - S4, de façon à obtenir en pleine charge un rapport de transformation de pression de 1 : 1. On constate experimen- talement qu'une légère modification de la charge au voisinage de sa valeur maximale entrain une variation progressive de la pression de sortie. Si l'on considère l'autre cas extrême, c'est-à-dire le cas où le véhicule est vide, le levier 5 est dans la position représentée par l'axe 5b. Le poussoir 6 vient dans la position représentée en tirets 6k, soit immédiatement, soit lors d'un cycle de freinage par suite de l'action sur le poussoir 6 de la pression régnant dans la chambre 14.Le déclenchement d'un freinage entrain le processus décrit précédemment à propos du freinage en pleine charge, avec néanmoins une action prépondérante du dispositif de premier temps et une position d'équilibre plus basse pour le piston 2 qui est obligé de suivre le siège 21 du poussoir 6 pour faire ouvrir le clapet 3at comme les ailettes 23 occupent la position 23b, la surface de la membrane active en réaction devient maximale. Après la fermeture de la valve de premier temps 7, la valve d'admission du détendeur à double clapet 3 se referme donc pour une surpression de sortie très faible, au-delà de la pression de premier temps, par exemple de l'ordre du dixième de la surpression d'entrée après fermeture de la valve de premier temps . Grâce à l'effet d'équilibrage de la section 841 la membrane 16 peut comporter un diamètre intérieur relativement grand, ce qui diminue les risques de rupture de cette membrane. Néanmoins, le détendeur fonctionne comme si l'on avait réduit la surface de réaction minimum à l'intérieur de la membrane à la valeur S1 de la section principale d'action. La figure 2 représente la variation - en fonction de la charge - du rapport de la pression délivrée p5 à la pression d'entrée p en fonction de la course du poussoir 6 vers le haut, c'est-à-dire de la charge. On constate que la courbe I relative au correcteur selon l'invention est progressive ; pour comparaison, on a représenté la courbe II obtenue avec un correcteur similaire présentant une section d'action S1 et une section de réaction variable entre S2 et 83 sans section d'équilibrage S4. Au voisinage de la charge maximale, le poussoir 6 vient en appui permanent sur le clapet ! 9pi reste en position d'ouverture, ce qui supprime l'effet de division de pression. I1 va de soi que l'on peut apporter des modifications au correcteur décrit sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, le correcteur peut être disposé sur un circuit hydraulique. De plus, il peut utiliser tout autre organe variateur d'effort de réaction en fonction de la charge, par exemple des leviers a points d'appui variables actionnés par une came ou un coulisseau. Le piston,qui a été représenté sous forme de piston différentiel combinant les fonctions d'action et de reaction,peut se décomposer en un piston d'action et un piston de réaction séparés, entre lesquels est interposé un dispositif de transmission d'effort à bras de levier de longueur variable en fonction de la charge. La section supplémentaire peut alors être prévue en tant que section différentielle additive sur le piston d'action ou en tant que section différentielle négative sur le piston de réaction. En variante, le piston d'action et le piston de réaction peuvent comporter chacun une membrane dont la surface active varieen fonction du déplacement du poussoir 6, la section active d'action augmentant lorsque la section active de réaction diminue et réciproquement. Dans un autre type de correcteur de pression, le piston d'action peut comporter une membrane de section active variable tandis que le piston de réaction présente une valeur constante. La membrane peut venir en appui sur des séries radiales, d'ailettes conjuguées telles que les séries 23 et 24 de la figure 1 ou bien sur tout dispositif équivalent. Dans un tel correcteur, la valeur minimum de la section d'action est limitée par la section maximum de la membrane pour ne pas risquer une rupture prématurée de celle-ci .La présente invention suggère une solution pour diminuer la section minimum efficace du piston d'action en prévoyant sur le piston de réaction une section annulaire supplémentaire délimitant une chambre annulaire d'équilibrage reliée en permanence a l'entrée du détendeur, la pression d'entrée régnant dans cette chambre agissant à l'encontre de la pression d'entrée sur le piston d'action pour diminuer ainsi la section minimum de ce piston d'action. Bien entendu toute application, aisément accessible à l'homme de l'art, des correcteurs de pression qui viennent d'etre décrits1 rentre dans le cadre de la présente invention pour régler des pressions autres que des pressions de freinage en fonction d'un critère variable quelconque apte a provoquer le déplacement axial du poussoir du double clapet. REVENDICATIONS 1. Correcteur de pression pour système de freinage à fluide sous pression de véhicule, du type comportant dans un corps un piston d'action et de réaction qui coopère avec le double clapet dtun détendeur interposé entre un orifice d'entrée, un orifice d'utilisation et un orifice d'échappement du corps, le double clapet coopérant également avec un poussoir axialement mobile dans le corps et dont la position axiale est réglée en fonction d'un paramètre tel que la charge du véhicule, ledit piston présentant des sections d'action et de réaction soumises respectivement à la pression d'entrée et à la pression de sortie du détendeur, la valeur de la section de réaction du piston variant entre un minimum et un maximum en fonction de la position axiale du piston, la partie variable de la section de réaction du piston étant constituée par une membrane annulaire souple, caractérisé en ce que la section d'action du piston est inférieure a la valeur minimale de la section de réaction et en ce que le correcteur comporte des moyens pour compenser au moins partiellement l'effet de l'excédent de la section de réaction par rapport à la section d'action lorsque le véhicule est au voisinage de la pleine charge, ces moyens comprenant une section annulaire supplémentaire d'action du piston, délimitant une chambre annulaire d'équilibrage reliée en permanence a la sortie du détendeur et de superficie voisine de la différence entre la section d'action et valeur minimale de la section de réaction. 2. Correcteur de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une valve de premier temps interposée entre l'orifice d'entrée du corps et une chambre de premier temps délimitée par la membrane souple à lropposé de la chambre de réaction, cette valve étant commandée par la pression d'entrée du détendeur de manière à se fermer dès que ladite pression d'entrée dépasse une valeur déterminée et à limiter à cette valeur la pression régnant dans la chambre de premier temps. 3. Correcteur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chambre d'équilibrage est reliée à la chambre de sortie du détendeur par au moins un canal ménagé dans le piston.