Brevet FR2366952A1 — publié le 19780505

la présente invention concerne des circuits hydrauliques combinés de freinage et de direction destinés à des véhicules dans lesquels les freins et la direction sont commandés hydraub liquement. Elle est particulièrement avantageuse dans le cas des véhicules articulés dont le mécanisme de direction nécessite un débit relativement élevé de fluide hydraulique. Les véhicules articulés, dans le sens où ces termes sont utilisés dans le présent mémoire, comprennent un châssis divisé en deux parties séparées qui sont reliées par un accouplement combiné de traction et de direction. Pour diriger un tel véhicule, il faut faire tourner une des parties du châssis par rapport à ltautre, d1habitnd-- à liaide de dispositifs de com mande ou vérines I-gdrauliqucs montés entre les deux parties. les divers types de freins qui ont équipé de tels véhicules comprennent des dispositifs à commande pneumatiquer à commande pneumatique et hydraulique combinée, complètement hydraulique, etc. Dans de nombreux véhicules de ce type,il est avantageux que les freins soient hydrauliques et qu'un circuit hydraulique combiné commande à la fois la direction et le freinage. Les véhicules articulés de grande taille comprennent couramment des pompes séparées qui alimentent leur circuit de direction et leur circuit de freinage. On sait ausEi utiliser trois pompes dont la troisième est montée de façon à etre branchée soit au circuit de direction, soit au circuit de freinage suivant les diverses conditions de fonctionnement. Dans les véhicules articulés de plus faible taille, il est avantageux qu'une seule pompe hydraulique alimente à la fois le circuit de freinage et le circuit de direction. La présente invention concerne donc un circuit perfectionné de ce type. Dans une première forme avantageuse de réalisation de l'invention, un circuit hydraulique combiné de freinage et de direction, à liaison transversale, destiné à un véhicule, comprend une pompe qui est montée sur ce dernier et dont le débit de refoulement minimal permet une direction et un freinage corrects dans des conditions de fonctionnement normal du véhicule. la totalité du fluide refoulé par la pompe est introduite dans 11 orifice dXadmission d'un premier distributeur à préemi- nence qui comprend deux orifices de sortie.Le fluide qui est refoulé à un débit approximativement constant par le premier de ces orifices de sortie pendant le fonctionnement commande les freins hydrauliques du véhicule. le fluide refoulé par le second pénètre dans un second d stributeuz à prééminence. le fluide qui est refoulé à un débit normalement constant par le premier orifice de sortie de ce second distributeur alimente le distributeur hydraulique de direction,tandis que le reste du fluide refoulé par la pompe est évacué par l'orifice de sortie du second distributeur. le fluide provenant des freins est renvoyé directement à la pompe tandis que le reste du fluide n'est renvoyé à celleci que par l'intermédiaire d'un réservoir. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et dont la figure unique représente le schéma d'un circuit hydraulique selon l'invention. Sur ce dessin, la reci..nce numérique 10 indique une pompe à débit constant qui alimente le circuit hydraulique combiné de freinage et de direction de l'invention. La pompe 10 peut être commandée par le moteur du véhicule sur lequel le circuit est monté et qui peut fonctionner sur une plage de vitesses qui varie depuis sa marche au ralenti jusqu'à sa vitesse maximale. Tout le fluide débité par la pompe 10 est refoulé par un conduit Il dans l'orifice d'admission 12a d'un distributeur 12 à prééminence de type connu. Le distributeur 12 comprend deux orifices de sortie, un orifice à débit réglé 12b et un orifice de dérivation 12e. Le distributeur 12 est du type compensé en pression et le débit par l'orifice 12b est prioritaire. C'est-a-dire que dans des conditions normales de fonctionnement d'un circuit tel que celui représenté, le débit de fluide par 11 orifice de sortie 12b est maintenu approximative ment constant quelle pue soit la pression ou le manque de pression à l'orifice 12b et quelle que soit la pression et/ou le débit à l'orifice 12c. Dans un véhicule, par exemple, le débit par l'orifice 12b peut être d'environ 9,5 litres par minute avec une pompe 10 dont le débit de refoulement peut varier de 30 litres par minute à 700 tours par minute, cest-à-dire la vitesse de marche au ralenti du moteur,à 106 litres par iiinute à 2300 tours par minute, c'est-à-dire la vItesse maximale commandée par le régulateur. On considère que la plage de fonctionnement normale du moteur d'un tel véhicule est comprise approximativement entre 700 tours par minute (vitesse à laquelle le débit de la pompe est d'environ 30 litres par minute) et 2300 tours par minute (pour laquelle le démît de la pompe est de 106 litres par minute environ). le fluide refoulé par l'orifice de sortie 12b est transmis par un conduit 14 à un mécanisme de type connu, à liaison transversale, qui commande les freins et qui est indiqué d'une façon générale par la référence numérique 16. Ce fluide quitte le mécanisme 16 par un conduit 35, contourne un réservoir 30 qui sera décrit plus loin et s'écoule directement vers l'orifice d'aspiration 10a de la pompe 10. Le fluide hydraulique est transmis de l'orifice de déri- vation 12e du distributeur 12 par un conduit 18 à l'orifice d'admission 20a d'un second distributeur 20 à prééminence. le distributeur 20 comprend un orifice de sortie 20b à débit réglé qui, dans certaines conditions de fonctionnement refoule le fluide à un débit approximativement constant dans un conduit 21 d'ou il s'écoule par un mécanisme 22 de direction et revient au réservoir 30 par des conduits 23 et 19. Lorsque le moteur marche au ralenti, le débit par l'orifice 201) peut être inférieur le reste du fluide qui pénètre dans le distributeur 20 est refoulé par son second orifice de sortie ou orifice de débit ration 20c dans un conduit 25 qui est relie o un conduit 28 qui le renvoie par le conduit 19-au réservoir 70. De ce dernier, le fluide hydraulique remis en circulation s'écoule par un conduit 31 vers l'orifice d'aspiration 10a de la pompe. Le débit réglé par l'orifice de sortie 20b du distributeur 20 peut être par exemple d'environ 45 litres par minute. En conséquence, lorsque le moteur fonctionne dans sa plage normale telle quelle est définie plus haut, le débit du fluide refoulé par l'orifice de dérivation 20c et le conduit 25 varie dlune valeur minimale de 0 litre par minute à un. valeur de 51 litres par minute. Lorsque le moteur marche au ralenti à 700 tours par minute, le débit du fluide refoulé par le distributeur 20 dans le distributeur 22 de la direction est d'environ 21 litres par minute. Chaque fois que la vitesse du moteur et de la pompe est telle qugil en résulte un débit inférieur à 45 litres par minute par le mécanisme 22 de direction, la vitesse de fonctionnement de ce dernier est plus faible mais elle est encore suffisante dans ces conditions. Bien que le mécanisme de freinage ne fasse pas partie de la présente invention, une brève explication de son fonctionnement permettra de mieux comprendre celle-ci. Lorsque la pompe 10 est en fonctionnement et qu'il n'y a aucun freinage, le fluide refoulé à débit constant par l'orifice de sortie 12b et le conduit 14 pénètre dans une chambre 34 du mécanisme de freinage, à la droite dSun piston 36, puis s'écoule par un conduit 38,une soupape réglable 40 et un conduit 42 vers l'extrémité gauche de la chambre 34 d'où il est renvoyé par un conduit 35 à la pompe 10. Lorsque le conducteur manoeuvre la pédale 44, il agit par une tringlerie 46 de façon à fermer la soupape 40 d'une quantité qui dépend de l'abaissement de la pédale et il serre les freins d'une façon correspondante par le fluide hydraulique sous pression qui est dirigé par un conduit 48 vers des freins à disque indiqués dlune façon générale en 50 et chacun des deux freins représentés comprend un rotor indiqué en 52, des disques 51 et des organes hydrauliques de commande 53 disposés de chaque coté de chaque rotor et reliés aux disques correspondants qu'ils commandent. Chaque organe hydraulique de commande 53 comprend une chambre 57 qui est mise sous pression par le fluide comprimé transmis par le conduit 48 lorsqu'on serre les freins. on se rend compte que lorsque les freins ne sont pas serres, il est avantageux de réduire la pression résiduelle dans les chambres 57 afin- de diminuer l'usure des disques et des rotors pendant - que les freins ne sont pas en service. le circuit hydraulique combiné de freinage et de direction de l'invention qui ne comprend qu'une seule pompe permet cette redllction. le mécanisme de freinage 16 comporte un dispositif de secours qui, s'il se produit un mauvais fonctionnement de la pompe hydraulique 10 ou du conduit 14, par exemple, et s'i en résulte un manque de fluide d'entrée, la pédale 44 déplace le piston 76 par la tringle 56 vers la droite de fanon à emprisonner le fluide dans l'extrémité droite de la chambre 34. Si la pédale 44 continue à être abaissée, le conduit 48 transmet la pression du fluide emprisonné aux chambres 57 des freins 50. Bien que le mécanisme 22 de direction soit aussi de type connu, on estime qu'une explication de son fonctionnement permettra de comprendre plus facilement la présente invention. lorsque le collducteur déplace le volant de direction du véhicule, il déplace le tiroir d'un distributeur 58 soit vers la droite, soit vers la gauche suivant la direction voulue. Il en résulte que le fluide sous pression s'écoule par l'un ou l'autre conduit 60 ou 62 vers l'un des deux dispositifs de commande ou vérins hydrauliques indiqués en 64 et 66. Ces vérins sont montés en va-et-vient,de sorte que lorsque le fluide sous pression écoule par le conduit 60, par exemple, il provoque l'exten- sion du dispositif 64 et simultanément la contraction du dispositif 66, tandis que le retour du fluide s'effectue par le conduit 62.Inversement, lorsque le fluide sous pression s'écoule par le conduit 62, il provoque l'extension du dispositif 66 et la contraction du dispositif 64, le retour du fluide steffec- tuant par le conduit 60. La manoeuvre des dispositifs de commande fait pivoter dans la direction voulue une partie du châssis du véhicule par rapport à l'autre et en conséquence dirige le véhicule dans la direction choisie. Comme le montre le dessin, le mécanisme de direction 22 comprend aussi une pompe de secours 68 qui est manoeuvrée à la main et qui est agencée de fan à commander les dispositifs 64 et 66 dans le cas dune défaillance de la pompe 10 ou de l'un quelconque des éléments du circuit hydraulique qui sont interposés entre la pompe et le mécanisme 22. Une soupape ae sûrete 32 est montée entre les conduits 14 et 28 pour une raison expliquée plus loin et, de meme,une soupape de sûreté semblable 26 est reliée par un conduit 24 à un point situé entre les conduits 18 et 28. Pendant le fonctionnement de ce circuit, chaque fois que la pompe 10 est en fonctionnement, que le moteur tourne au ralenti ou à une vitesse de lonctionnement plus élevée, le fluide hydraulique s'écoule an débit constant spécifié de l'orifice de sortie 12b du distributeur 12 par le conduit 14 puis par le mécanisme 16 de freinage et il revient à la pompe. lorsque le conducteur serre les freins par la fflunoeuvre de la pédale 44, l'importance du serrage des freins dépend de l'importance de l'abaissement de la pale et en conséquence de l'impor- tance de la fermeture de la soupape 40. En conséquence, une pression variable, qui dépend du conducteur,s' exerce sur les freins et peut atteinre une valeur maximale déterminée par la soupape de sûreté 32 qui peut être réglée pur exemple à 140 bars. Une canalisation 33 de détection.'. de la pression comminde la soupape 32 en fonction de la pression dans le conduit 14 et à l'orifice de sorte 12b. la totalité du fluide refoulé par la pompe 10 qui pénètre dans le distributeur 12 en sort par l'orifice de sortie de dérivation 12c à l'exception de la quantité réglée et relativement faible qul sort par l'orifice 12b. Il en résulte que dans des conditions de fonctionnement normales, le fluide de l'orifice de sortie 12c pénétre dans 11 orifice d'admission 20a du distributeur 20.Dans le véhicule selon 11 invention donné à titre d'exemple, le fluide sort à un débit réglé d'environ 45 litres par minute (ou moins dans certaines conditions) par l'orifice 20b tandis que le reste du fluide refoulé par la pompe 10 est évacué éventuellement par l'orifice de déri La pression disponible pour le fonctionnement du mécanisme de direction est déterminez par la soupape de sûreté 26 et peut être réglée par exemple à une valeur de 112 bars. Comme le montre le dessin, une canalisation 27 de détection de la pression qui commande la soupape de sûreté détecte la pression à l'orifice de sortie 20b. Pendant le fonctionnement du circuit, si ni le mécanisme de freinage ni le mécanisme de direction ne fonctionnent, le fluide refoulé par la pompe 10 passe ces deux mécanismes avec peu de résistance et avec une chute de pression négligeable. En conséquence,la faible énergie qui est necessaire pour lefonctionnement de la pompe 10 est normale dans un tel circuit à liaison transversale. lorsque le véhicule doit être dirigé, la pompe 10 quî doit alors fonctionner contre une pression qui peut atteindre une valeur maximale de 112 bars nécessite bien entendu une énergie beaucoup plus considérable. On se rend compte que la pression réelle qui est atteinte dans la partie direction du circuit dépend des conditions dans lesquelles cette direction S t effectue. Au moment d'un freinage, la pression dans la partie freinage du circuit peut s'élever à 140 bars et cette pression apparat au distributeur 12 et à la pompe 10. En conséquence, l'énergie nécessaire pour le pompage de la totalité du fluide refoulé par la pompe augmente d'une manière correspondante. la chute de pression entre l'orifice d'admission 12a et l'orifice de sortie 12b est par exemple de 4,9 bars3de sorte que lorsque la pression à l'orifice 12b est de 140 bars,-la pression à l'orifice d'admission 12a et au refoulement de la pompe est de 144,9 bars. On se rend compte que le circuit hydraulique de l'invention donne la possibilité de réduire l'énergie consommée car sat'f pendant les intervalles où les freins sont serrés et au cours desquels la pression dans la partie freinage du circuit est supérieure à 112 bars, la pompe ne fonctionne qu'à une pression maximale de 112 bars lorsque le mécanisme de direction fonctionne.Cependant, la pression maximale de 140 bars est disponible pour la commande du mécanisme de freinage en cas de besoin La présente invention ne se limite pas à un circuit dans lequel la pression maximale dans la partie freinage est supérieure à la pression maximale lans la parte direction,mais elle peut s'appliquer aussi au cas oU ces deux pressions maxi- males sont égales et à celui où la première est inférieure à la seconde. Dans le circuit qui a été décrit et représenté, le réservoir 30 qui est complètement fermé est maintenu à une pression supérieuce å la pression atmosphérique dont elle diffère d'envi- ron 0,5 bar dans des conditio31s de fonctionnement normales. La pression d'aspiration à l'orifice IOn de la pompe 10 est maintenue à une valeur inférieure à celle de la pression dans le réservoir 30,bien que normalement elle soit encore supérieure à la pression atmosphérique. Cependant, on se rend compte que lespressionsdans le réservoir 30 et à l'orifice d'aspiration 10a de la pompe peuvent toutes les deux devenir inférieures à la pression atmosphérique dans certaines conditions de fonc tionnement. Un dispositif 57 comprenant un orifice ou un étranglement est représenté dans le dessin sur la canalisa-'ion-d'aspimation 31 qui relie le réservoir 30 à l'orifice d'aspiration 1,0a de i pompe pour indiquer qu'il se produit entre eux une chute de pression lorsque la canalisation 35 de sortie du mécanisme de freinage est branchée. En réalité, on a trouvé au cours des essais effectués à l'aide de cette invention qu'un étranglement séparé 37 est inutile pour qu'il se produise la différence de pression prédéterminée qui est nécessaire. Le tuyau utilisé pour le conduit 31 a produit une chute de pression entre le réservoir et l'orifIce 10a de 0,15 à 0,20 bar qui suffisait pour obtenir les avantages de l'invention. Dans certains cas, un orifice ou un étranglement séparé peut être nécessaire mais, dans la plupart des applications, un choix approprié de la dimension du tuyau permet de produire la chute de pression voulue. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au circuit décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit hydraulique combiné de freinage et de direction d'un véhicule, caractérisé en ce qulil comprend une pomme hydraulique qui l'alimente en fluide hydraulique sous pression, un mécanisme hydraulique de freinage à liaison transversale e-t un mécanisme hydraulique de direction à liaison transversale, la totalité du fluide refoulé par ladite pompe étant transmise à un distributeur à prééminence qui en refoule une première partie ers le mécanisme de freinage et une partie supplémentaire vers le mécanisme de directiowt Xun conduit transmettant le fluide évacué du mécanisme de direction à un réservoir qusun conduit supplémentaire relie à ladite pompe hydraulique de façon que le fluide soit transmis à cette dernière avec une chute de pression prédéterminée, une canalisation de transfert du fluide évacué du mécanisme de freinage à la pompe contournant ledit réservoir et introduisant le fluide dans la pompe à une pression inférieure à celle qui règne dans le réservoir et qui en diffère de la valeur de ladite chute de pression prédéterminée 2. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réservoir est mainteni à une pression supérieure à la pression atmosphérique dans des conditions de fonctionne- ment normales. 3. Circuit hydraulique combiné de freinage et de direction d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe hydraulique qui l'alimente en fluide sous pression, un mécanisme hydraulique de freinage à liaison transversale, la totalité du fluide refoulé par ladite pompe étant transmise à un distributeur à prééminence qui en refoule une partie à un débit approximativement constant vers ledit mécanisme de freinage, un mécanisme hydraulique de direction à liaison transversale par lequel s'écoule au moins une partie du reste du fluide refoulé par le distributeur à préémine.nce, un dispositif de limitation de la pres- sion qui règne dans le circuit et qui résulte du fonctionnement da mécanisme de freinage à une valeur prédéterminée, un dispositif séparé de limitation de la pression qui règne dards le circuit et qui est produite par le mécanisme de direction, une valeur moindre,un conduit transrnettant le fluide évacué du mca- direction nisme de/ à un réservoir qui alimente ladite pompe en fluide par un conduit Dt une canalisation dirigeant le fluide évacué du mécanisme de freinage vers ladite pompe en contournant ledit réservoir. 4. Circuit suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit réservoir est naint3nu à une pressing supérieure à la pression atmosphérique dans des conditions de fonctionnement normales. 5. Circuit hydraulique combiné de freinage et de direc tin d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe hydraulique qui ltalimente en fluise hydraulique sous pression, un mécanisme hydraulique de freinage à liaison transversale, la totalité du fluide refoulé par la pompe étant transmise à un distril)uteur à prééminenc::p qui en refoule une partie à un débit sensiblement constant vers ledit mécanisme de freinage, un mécanisme hydraulique de direction à liaison transversale par lequel s'écoule une partie au moins du reste du fluide refoulé dudit distributeur à prééminence, un dispositif de limitation à une valeur prédéterminée de la pression qui règne dans le circuit et qui résulte du fonctionnement du mécanisme de freinage, un dispositif séparé de limitation à une même valeur ou à une valeur différente de la pression produite dans le circuit par le mécanisme de direction, un conduit transmettant le fluide évacué du mécanisme de direction vers un réservoir qui alimente ladite pompe par un conduit, une canalisation dirigeant le fluide évacué du mécanisme de freinage vers ladite pompe en contournant ledit réservoir. 6. Circuit suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit réservoir est maintenu à une pression supérieure à la pression atmosphérique dans des conditions normales de fonctionnement.