Brevet FR2460240A1 — publié le 19810123

L'invention concerne un dispositif de commande de pression de freinage pour installations de freinage de véhicules automobiles, monté sur la liaison hydraulique entre un maître-cylindre et au moins un cylindre de frein de roue et comportant au moins un piston étagé exposé à la force d'un ressort de commande et une soupape actionnable en fonc- tion du déplacement de ce piston étagé, l'organe obturateur de cette soupape étant supporté élastiquement. La présente invention a pour objet un dispositif de commande de ce type qui, comparativement à de telles soupapes connues, soit de structure simple et de montage facile et qui en outre soit peu encom- brant et puisse entrer dans le cadre d'un système modulaire. Le dispositif de commande de pression de freinage selon l'invention se distingue par le fait que, dans un alésage étagé que comporte un carter, une douille prend assise contre une arête de ce carter et est immobilisée, avec interposition de moyens d'écartement, par une vis fermant ledit alésage, par le fait que le piston de com- mande présente un passage axial et est guidé, par sa partie à grand diamètre, dans une ouverture de la vis et, par sa partie à petit dia- mètre, dans la douille, et par le fait que l'organe obturateur de sou- pape est agencé axialement à distance de la partie à petit diamètre du piston. Une telle soupape autorise un montage très compact et convient particulièrement bien dans le cadre d'un système à éléments modulaires. Dans une forme de réalisation avantageuse, le ressort de com- mande est agencé coaxialement autour du piston étagé et prend appuid'un c8té,contre un élargissement radial du piston étagé et, de l'autre c8té, contre la douille. L'élément obturateur de la soupape est avantageuse- ment lié à un piston capteur exposé aux pressions non régulées de deux circuits de frein séparés. Dans une autre forme de réalisation avantageuse, le carter du dispositif de commande de pression de freinage est une partie d'un carter ou corps d'un maître-cylindre. Dans une autre réalisation avan- tageuse, le carter présente, en son extrémité côté organe obturateur de la soupape, un téton fileté pourvu d'un canal d'entrée coaxial. Cela autorise un raccordement commode à un carter recevant d'autres pièces fonctionnelles, comme indiqué dans la description ci-après. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints o: - la figure I représente une coupe d'une première forme de réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention, réalisé en cartouche à visser et prévu pour être utilisé dans le cadre d'un système d'éléments modulaires; - la figure 2 est un diagramme représentatif des pressions dans le dis- positif selon la figure I; - - la figure 3 représente une coupe longitudinale passant par l'axe d'une deuxième forme de réalisation prévue pour une installation de frei- nage à deux circuits, le dispositif représenté influençant le circuit régulé en fonction de l'état du deuxième circuit; - la figure 4 est un diagramme représentant l'interdépendance des pressions des deux circuits, dans diverses conditions, dans le cas du dispositif selon la figure 3; et - la figure 5 représente un maître-cylindre à deux cylindres jumelés, sur l'extrémité gauche duquel est vissé un dispositif selon la fi- gure 1, réalisé en cartouche à visser, tandis que dans la partie droite de ce mattre-cylindre, la soupape régulatrice est montée dans le carter du maître-cylindre proprement dit. Le dispositif selon la figure I comporte un corps ou carter 45 à symétrie de révolution. L'extrémité de ce corps,opposée à sa sortie 14, présente la forme d'un téton 46 pourvu d'un filetage extérieur permet- tant de visser le corps 45 dans un autre élément équipé pour lui corres- pondre. Dans le trou fileté destiné à recevoir le téton fileté 46, débouche le canal (55 sur la figure 5) venant de la source de fluide de pression pour l'actionnement (maître-cylindre), canal que la mise en place de la cartouche à visser représentée sur cette figure l raccorde à un raccord d'admission 47. Dans ce canal ou raccord 47 situé sur l'axe de symétrie du corps 45, se trouve la tige de guidage 48 d'un corps d'obturateur de soupape 49 qui, par ailleurs, correspond au corps d'obturateur de soupape 17 dont il- sera question plus loin à propos de la figure 3. Située à droite du dessin, l'extrémité 23 d'un piston étagé 16 est constituée en nervure annulaire tournée vers la surface obturatrice 28 que comporte le corps 49. La tige 48 s'adapte dans le trou longitudinal du raccord 47 de telle façon que le corps 49 soit guidé dans ce trou, dans la direction longitudinale de celui-ci. En même temps, cette tige 48 comporte sur son pourtour des rainures ou des méplats 50 orientés longitudinalement, et des passages 29 sont aménagés, de sorte que le fluide de pression peut s'écouler sans res- triction dans la chambre recevant le corps 49 d'obturateur de soupape. L'extrémité du piston étagé située à gauche (sur la figure) est raccor- dée, et par conséquent aussi son canal longitudinal 24, à une sortie 14 en communication hydraulique avec le circuit des freins de l'essieu arrière. La surface de contact 28,située en face de la nervure annu- laire 23,est constituée par un disque de matière élastique insérée dans le corps 49. Comme on peut le voir sur le dessin, une bague ou douille 51, une entretoise ayant par exemple la forme d'un manchon 52, une vis de fermeture 53 et la surface d'appui 54 contribuent de façon essentielle à cette structure compacte et ramassée. Le dispositif de commande représenté sur la figure 3, habi- tuellement appelé "régulateur", a ses éléments mobiles situés dans un corps ou carter 45' pourvu de canaux de raccordement Il à 14. Les raccords et canaux 13 sont raccordés aux cylindres des freins de l'essieu avant, et les canaux et raccords 14 sont raccordés aux cy- lindres des freins de l'essieu arrière. Une première chambre de pression d'un maître-cylindre tandem est reliée au canal de raccordement 12 et une deuxième chambre de pression est reliée au canal de raccordement 11. Entre le raccord Il de liaison au maître-cylindre et le raccord 14 qui- lui est conjugué, pour le raccordement à l'essieu arrière, se trouve une soupape régulatrice 15 dont l'organe obturateur est réalisé sous la forme d'un piston de régulation ou de commande 16 qui est étagé, et dont le siège 17 est un organe en une ou plusieurs parties. Les détails sont indiqués sur le dessin. Les deux pièces 16 et 17 sont des éléments ayant sensiblement une symétrie de révolution, qui sont mutuellement conjugués et sont reçus coaxialement dans un alésage étagé 18. Cet alésage est, de façon connue, subdivisé en espaces pour recevoir les divers composants, par des joints, butées, bouchons filetés, anneaux d'arrêt et portions d'alésage de diamètres différents. Le piston 16 comporte, dans sa partie gauche 19 associée à la sortie 14 pour le circuit de l'essieu arrière, un diamètre extérieur supérieur à celui de sa partie droite 20. Il est percé coaxialement d'un bout à l'autre (canal 24). La figure 3 représente ce piston 16 dans sa position extrême à gauche, position dans laquelle il est poussé par un ressort de compression hélicoïdal 21. Ce ressort s'appuie vers la droite sur un élément (une douille) 51 considéré comme faisant corps avec le carter. Vers la gauche, ce ressort s'appuie sur un anneau d'arrêt 22 monté sur le piston 16. Par sa surface de gauche, l'anneau d.'arrêt 22 est au contact de la face de gauche de la chambre recevant le ressort 21. L'extrémité droite 23 du piston 16, dont le diamètre est inférieur à celui de la partie gauche 19 de ce piston, est constituée, autour de l'embouchure du passage axial 24, en bord de contact d'étanchéité. Ce bord d'étanchéité se trouve en face du corps d'obturateur 17 qui est mobile dans le carter et coopère avec lui pour étrangler ou obturer le passage 24, selon la position. Le corps d'obturateur 17 est guidé axia- lement, sur son pourtour, contre la paroi de l'alésage 18, mais cela sans étanchéité. Afin d'assurer le passage du fluide, des rainures 29 sont aménagées dans la surface cylindrique extérieure du corps d'obtu- rateur. Ces rainures sont orientées dans la direction des génératrices du corps 17. Ce dernier comporte en outre, sur sa face en regard du piston 16, des saillies 43 disposées sur un rayon extérieur ou supérieur au rayon de la partie de droite 20 du piston. Entre ces saillies 43, le corps 17 comporte des intervalles qui, avec ces saillies, ont pour effet qu'il peut venir en butée, par ces saillies 43, contre une surface radiale de butée 26 sur la douille 51, sans que cela empêche le libre passage du fluide. Dans cette position de butée, le corps d'obturateur de soupape est pressé par un ressort de soupape ayant la forme d'un ressort hélicoïdal de compression 25 prenant appui vers la droite contre une surface radiale de butée 27. La partie intérieure 28 de la surface frontale du corps mobile 17 constitue le siège conjugué au bord de contact d'étanchéité se trouvant sur l'extrémité 23 du piston. Coaxialement aux éléments décrits plus haut, un autre piston étagé 30, faisant office de capteur de pression, est agencé dans la portion de l'alésage 18 qui traverse le canal de passage situé entre les deux raccords 12 et 13. Ce piston est constamment sollicité vers la gauche par un ressort 31. La chambre 32 recevant le corps d'obtu- rateur de soupape 17 est constamment reliée à l'entrée Il venant du maître-cylindre. Le piston étagé 30 présente à cette chambre 32 sa plus petite section qui correspond au diamètre de la partie gauche 33 de ce piston. L'autre face 34 du piston 30, celle qui est tournée dans l'autre direction, est plus grande que sa face exposée à la chambre 32. La force due à la pression dans la chambre 32 agit donc, non seulement contre la force du ressort 31, mais aussi contre la pression du canal 12, 13 agissant par la grande face 34. Le mouvement du piston vers la droite est limité par un téton coaxial 35, dirigé vers la droite, qui peut venir en butée contre la paroi frontale ou le fond 36 de l'alésage. La limitation vers la gauche est donnée par un épaulement du piston et une bague correspondante 44, car, lorsque cette bague 44 est atteinte, la surface efficace du piston 30,exposée à la pression et tournée vers la chambre 32, se trouve augmentée de la surface de cette bague 44. Les éléments 30, 17 et 16 sont donc déplaçables axialement. Entre les élé- ments 17 et 30 existe un couplage ou liaison d'entraînement. Sur la face de la partie 33 du piston 30,dépasse axialement un col 37 sur lequel est assise une tête 38 de plus grand diamètre. La transition du col 37 à la tête 38 est constituée par un épaulement 39, et cet épaulement est engagé, côté arrière, par des épaulements conjugués correspondants qui se trouvent à l'extrémité de doigts 40 orientés axialement vers la droite et qui dépassent en couronne sur un rayon à l'arrière du corps17. Pour le montage, il suffit de presser la tête 38 dans l'espace compris entre les doigts 40 (cette tête comporte un chanfrein approprié sur son côté gauche), de sorte qu'elle est captée entre les doigts. Le débatte- ment axial de cette tête dans la cage constituée par les doigts 40 se détermine à partir de la distance axiale comprise entre les épaulements des doigts et la face de droite du corps 17, en tenant compte de la dimension axiale de la tête 38 entre son épaulement 39 et sa face venant en contact au milieu du corps 17. Le fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 3 est le suivant: dans la position de repos représentée, les cavités dans le carter, c'est-à-dire les chambres et entrées, sont certes remplies de fluide, mais sans pression. Les seules forces actives sont pratiquement celles des ressorts, les trois éléments mobiles 16, 17 et 30 se trouvant, comme représenté, contre leurs butées de gauche. Les dimensions sont telles que le bord de contact d'étanchéité 23 n'est alors pas au contact de sa surface de siège obturatrice 28, de sorte qu'il y a libre passage entre les raccords Il et 14. Le corps d'obturateur de soupape 17 et le piston étagé 30 ne sont également pas en prise axiale. Cette condition ne change pas tant que le produit de la pression régnant dans le canal 12, 13 par la valeur de la surface 34, augmenté de la force 2460240. exercée par le ressort 31, est supérieur au produit de la pression dans l'entrée Il par la valeur de la surface de la portion 33 du piston. Par conséquent, si, afin d'actionner le frein depuis le maître-cylindre ou cylindre actionneur, de la pression est appliquée dans les entrées Il et 12, la condition précitée est remplie et la position du piston 30 ne change pas. Le fluide provenant de l'entrée Il peut, pratiquement sans restriction, passer le long du corps 17 en allant à la face gauche 28 de celui-ci etde là,dans le trou axial 24 du piston 16 et ainsi, par la sortie 14, parvenir aux cylindres des freins de l'essieu arrière. Par sa croissance, la pression dans la sortie 14 exerce, du fait du rapport des surfaces des parties 19 et 20 du piston, une force résul- tante croissante sur le piston étagé 16 qui se déplace donc vers la droite, contre la force du ressort 21 et qui, par l'application du bord de contact d'étanchéité 23 contre la surface obturatrice 28, ferme le passage de fluide 24. Si la pression augmente encore côté entrée, il y a, c6té sortieun accroissement de pression réduit en fonction du rapport des surfaces du piston étagé 16 (piston de commande). Le diagramme de la figure 4 est associé à l'agencement selon la figure 3. Il montre que la répartition de la pression de freinage sur les deux essieux est d'abord la mêmepuis qu'à partir d'un point déterminé elle change dans le sens d'une moindre croissance de la pres- sion des freins de l'essieu arrière PHA par rapport à la pression des freins de l'essieu avant PVA' Si, par exemple à la suite d'une rupture d'une canalisation de fluide, la pression dans le circuit de l'essieu avant disparait alors qu'il y a maintien d'une pression d'actionnement, le canal 12, 13 devient exempt de pression et la pression présente dans la chambre 32, due au cylindre d'actionnement, déplace le piston 30 contre la force du ressort 31, vers la droite. Un effet identique survient si, le circuit de l'essieu avant n'étant pas complètement sans pression, il ne s'éta- blit qu'une différence de pression. Dans chacun de ces cas, le corps de l'obturateur de soupape 17 est entraîné vers la droite, par la liaison d'entraînement entre les éléments 38 et 17, la surface obturatrice 28 étant dégagée du bord de contact 23. La plage de mouvement du piston étagé 16, donnée par la distance axiale entre l'épaulement 42 du piston 20 et la surface de butée 41, est moindre que l'espace subsistant entre le fond 36 et l'extrémité du téton 35 terminant le piston 30. Si on admet que la tete 38 et les crochets des doigts 40 sont déjà en prise, le piston 30 entraîne le corps d'obturateur 17 sur une distance égale à celle comprise entre le fond 36 et le téton 35, et décolle alors de toute façon la surface obturatrice 28 du bord de contact d'étanchéité 23 puisque le piston 16 ne peut suivre sur une telle dis- tance. Ainsi, l'étranglement entre les raccords Il et 14 est immédiate- ment éliminé, de sorte que toute la pression d'actionnement parvient sans délai dans les cylindres des freins de l'essieu arrière. Ce nouvel agencement se distingue donc, dans son fonctionne- ment, par le fait qu'en présence d'une installation en parfait état, la pression d'actionnement parvient sans restriction aux deux circuits de frein, au début d'un freinage, et par le fait que la croissance de-la pression appliquée à l'un des circuits (circuit de l'essieu arrière dans le cas décrit) n'est restreinte ou réduite qu'un peu plus tard. A chaque instant de ce processus, une rupture dans l'autre circuit de frein 12, 13 ou, d'une façon généralela disparition de la pression ou même une chute de pression, provoque, quelle qu'en soit la cause, l'ouverture complète immédiate du trajet de passage du fluide du premier circuit (par exemple du circuit de frein de l'essieu arrière). Si, les circuits de frein étant intacts, il s'agit de mettre fin à un freinage, ce qui s'obtient par relâchement de la pression d'actionnement, le ressort 25 détermine,pour l'essentiel la différence qu'il doit y avoir entre les pressions en 14 et en il pour qu'il y ait ouverture du circuit de frein 14, 24, car ces pressions interagissent pratiquement par l'intermédiaire de la même surface, à savoir par la surface entourée par le bord de contact en 23 et 28. La différence de pression désirée est obtenue par le choix du ressort 25. Si le circuit 12, 13 des freins des roues avant n'est pas équipé d'une soupape régulatrice analogue, les deux circuits de frein sont aussi asymétriques hydrauliquement, ce qui ressort aussi de la figure 4. Sur cette figure, la pression hydraulique PR, dans le circuit des freins de l'essieu arrière,est portée en ordonnée,tandis que la pression PVA? dans le circuit de l'essieu avantest portée en abscisse. Du début du frei- nage jusqu'à une certaine pression, la montée en pression est identique dans les deux circuits puis elle croît ensuite moins fortement dans le circuit de l'essieu arrière que dans celui de l'essieu avant. Lors du relâchement des freins, le circuit de l'essieu arrière suit celui de l'essieu avant avec un certain retard, comme indiqué sur le diagramme. Alors que le diagramme de la figure 4 est relatif à l'agence- ment selon la figure 3, le diagramme de la figure 2 correspond à l'agen- cement selon la figure I et représente la relation entre les pressions dans le circuit des freins de l'essieu avant (abscisse) et le circuit des freins de l'essieu arrière (ordonnée). Le régulateurvissé dans l'extrémité gauche du maître-cylindre représenté sur la figure 5,correspond dans tous ses détails à la car- touche vissable représentée sur la figure 1. Le téton fileté 46 est reçu, par un filet correspondant, dans le corps du maître-cylindre. La coupe partielle représentée montre la liaison hydraulique. Le deuxième régulateur, celui situé à droite sur le ma tre-cylindre tandem, est intégré dans celui-ci de façon telle que le corps équivalent au carter45 soit d'un seul tenant avec le corps du maître-cylindre. Les-composants, depuis la tige 48 jusqu'au bouchon fileté contenant la sortie 14, sont identiques à ceux de la cartouche selon la figure 1. D'autres formes de réalisation des agencements décrits ci- avant sont possibles. C'est ainsi que la tige 48 peut ître munie non pas de rainures longitudinales, mais d'un trou borgne longitudinal et axial, ouvert vers l'entrée 47 et communiquant avec un trou transversal, dans la région de la chambre recevant le ressort 25, de façon que cette chambre soit reliée au canal 47. Le recours à un canal de passage 24 au travers du piston de commande 16, la constitution de celui-ci en piston étagé et l'emploi d'un corps d'obturateur ou d'un organe obturateur libre dans le carter et prenant appui par l'intermédiaire d'un ressort de compression, contri- buent sensiblement à la compacité de ce régulateur. Comme déjà indiqué et représenté à titre d'exemple, cette nouvelle unité convient particulièrement bien pour un système à éléments modulaires, dans lequel de nombreuses pièces identiques peuvent 8tre utilisées dans divers régulateurs, ce qui est économiquement avantageux (nombre élevé de pièces détachées identiques, frais de magasinage réduits). S'il s'agit par exemple de donner une autre pente à la carac- téristique d'un régulateur, il suffit pour cela de monter un autre piston étagé avec une autre douille et/ou un autre bouchon fileté. Un autre avantage du régulateur décrit réside dans le fait que l'alésage aménagé dans le carter ne doit pas servir de surface de guidage du piston étagé, de sorte que sa surface n'a pas à être usinée en vue d'un tel guidage. Ce nouveau régulateur, ainsi que le système réalisable avec lui, convient aussi particulièrement bien pour les régulateurs jumelés. Dans ce cas, le point d'intervention de la caractéristique des soupapes peut être modifié en fonction de la charge, notamment en fonction de la condition de charge du véhicule. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de pression de freinage pour instal- lations de freinage de véhicules automobiles, monté sur la liaison hydraulique entre un maître-cylindre et au moins un cylindre de frein de roue et comportant au moins un piston étagé exposé à la force d'un ressort de commande et une soupape actionnable en fonction du déplace- ment de ce piston étagé, l'organe obturateur de cette soupape étant supporté élastiquement, ce dispositif étant caractérisé en ce que, dans un alésage étagé que comporte un carter, une douille (51) prend assise contre une arête (54) de ce carter et est immobilisée, avec interposi- tion de moyens d'écartement (52), par une vis (53) fermant ledit alé- sage, en ce que le piston de commande (16) présente un passage axial (24) et est guide, par sa partie à grand diamètre, dans une ouverture de la vis (53) et, par sa partie à petit diamètre, dans la douille (51), et en ce que l'organe obturateur de soupape (17) est agencé axialement à distance de la partie à petit diamètre du piston. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de commande (21) est agencé coaxialement autour du piston étagé et prend appui d'un côté contre un épanouissement radial du piston étagé (16) et de l'autre côté contre la douille (51). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté- risé en ce que l'organe obturateur de soupape (17) est relié à un piston capteur (30) exposé aux pressions non régulées de deux circuits séparés. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le carter du dispositif de commande de la pression de freinage est une partie du corps d'un maître-cylindre. À 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté- risé en ce que le carter (45) présenteen son extrémité cSté organe obturateur, un téton fileté (46) pourvu d'un canal d'entrée coaxial (47).