Brevet FR2459390A1 — publié le 19810109

- 1 - La présente invention concerne un procédé pour engendrer une dépression ou une surpression destinée à commander des systèmes travaillant en dépression ou en surpression installés dans un véhicule automobile, no- tamment des systèmes d'amplification de l'effort de frei- nage, ainsi qu'un appareillage pour mettre en oeuvre ce procédé. Des appareillages de ce genre sont installés dans les voitures automobiles modernes. Une pompe entraînée par le moteur du véhicule engendre une dépression ou une surpression dans le système considéré, par exemple dans le système d'amplification de l'effort de freinage, le systeme de direction assistée, le système de réglage d'assiette. L'énergie due à la dépression ou à la sur- pression doit pouvoir être disponible dans un temps aussi court que possible, pendant quelques secondes, dans une mesure suffisante pour assurer le fonctionnement du sys- tème commandé par la dépression ou la surpression. Ceci doit être le cas même après une immobilisation assez longue du véhicule. Or, avec les appareillages connus, le temps nécessaire pour atteindre un niveau opérationnel suffisant est considéré comme trop long. L'invention a donc pour but de concevoir, pour engendrer une dépression ou une surpression, d'une part un procédé permettant d'atteindre en peu de temps un niveau opérationnel élevé, d'autre part un appareillage propre à mettre en oeuvre un tel procédé. Pour atteindre ce but, l'invention a conçu un procédé suivant lequel a) la pression qui règne dans une chambre motrice du système à commander par la dépression ou la surpression est amenée à une valeur suffisante pour que ce systëme exécute une fois l'opération qui lui est dévolue, et b) après qu'un niveau de dépression ou de surpression prédéterminé est atteint la chambre motrice et un accumu- lateur sont amenés simultanément à la âkpr.eÈelon ou à la surpression statique. -2 - Plusieurs appareillages peuvent être conçus pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Un appareillage extrêmement simple, au moyen duquel un niveau de performance assez élevé peut déjà 8tre atteint peu de temps après sa mise en marche comporte _. un accumulateur et une chambre motrice disposés en parai- lèle dans une conduite dans laquelle sont installés un étranglement fixe et, parallèlement à celui-ci, un clapet de retenue. Dans une forme d'exécution de cet appareillage la pompe est une pompe à dépression (pompe aspirante) et le clapet de retenue se ferme dans la direction d'aspi- ration de cette pompe. En variante, la pompe est une pompe à refoulement et le clapet de retenue se ferme dans la direction du refoulement. Dans les deux cas, il est avantageux que l'étranglement et le clapet de retenue soient incorporés au raccord de l'accumulateur à la con- duite reliée à la pompe. Un autre appareillage conçu selon l'invention comporte, en aval d'une. chambre motrice de petite dimension faisant partie d'un système à commander par une dépression# un accumulateur qui est-relié à cette chambre par l'in- termédiaire d'un clapet de retenue, la dite chambre étant en outre reliée, par l'intermédiaire d'un autre clapet de retenue, à une pompe à vide qui, par l'intermédiaire d'une valve-pilote, peut être reliée en même temps à l'accumu- lateur. Dans encore une autre forme d'exécution de l'appa- reillage selon ltinvention, il est prévu dans la tuyau- terie qui relie la chambre motrice et l'accumulateur une deuxième pompe à dépression en parallèle avec le clapet de retenue entre cette chambre et l'accumulateur, cette deuxième pompe évacuant de l'air du système, par l'inter- médiaire d'un troisième clapet de retenue, aussi longtemps que les deux pompes agissent en parallèle sur la chambre motrice. -3 - La valve-pilote utilisée comporte un corps com- portant un raccordement à la pompe à vide, un deuxième à la chambre motrice et un troisième à l'accumulateur, tandis qu'une soupape comportant une membrane sollicitée d'un c8té par la pression atmosphérique, de l'autre c té par la force d'un ressort ainsi que par la pression de la pompe à dépression, est interposée entre les deuxième et troisième raccordements, cette membrane comportant un poussoir qui actionne le clapet de la soupape contre la force exercée sur lui par un ressort. Dans une autre forme d'exécution de la valve- pilote le poussoir de la membrane est muni de deux butées entre lesquelles est disposé un plateau qui peut coulisser contre la force d'un ressort s'appuyant à l'extrémité du poussoir opposée à la membrane, ce plateau formant un second clapet avec un siège. Dans une forme d'exécution de la valve-pilote encore plus élaborée oue les précédentes, il est prévu de disposer dans le corps de cette valve, parallèlement au second clapet, un clapet de retenue s'ouvrant en di- rection de l'atmosphère. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront dans la description d'exemples d'exécution faites en détail ci-après et en se référant au dessin schématique annexé; sur ce d3rnier - la figure 1 montre un appareillage simple com- portant une seule pompe à dépression, un étranglement et un clapet de retenue, - la figure 2 montre un accumulateur incorporant l'étranglement et le clapet de retenue selon la fig. 1, - la figure 3 montre un appareillage ayant deux pompes à dépression et une valve-pilote, - la figure 4 un appareillage avec une pompe à dépression et une valve-pilote, - la figure 5 est un graphique des courbes carac- téristiques de débit des appareillages selon les fig. 1 et 4, -4 - - la figure 6 montre une forme d'exécution de la valve-pilote de l'appareillage selon la fig. 4, - la figure 7 illustre un appareillage selon la fig. 3 en liaison avec un amplificateur d'effort de frei- nage, et - les figures 8 et 9 montrent deux formes d'exé- cution plus élaborées de la valve-pilote. L'appareillage il3lustré à la fig. 1 comporte une pompe 2 qui, par l'intermédiaire d'une tuyauterie 52 et d'un piquage 53, fait le vide directement dans la chambre motrice 3 d'un amplificateur d'effort de freinage connu en soi. Dans la conduite 56 sont branchée en parallèle un étranglement 57 et un clapet de retenue 7 qui isole la pompe 2 dans la direction de l'aspiration. Au moyen du clapet 7 l'accumulateur 4 est désaccouplé de la source de dépression 2 de telle façon que dans la chambre motrice 3 de l'appareil consommateur la dépression atteigne une valeur élevée plus rapidement que dans l'accumulateur 4. Grâce à la subdivision en une chambre motrice 3 relati- vement petite et en un accumulateur 4 désaccouplé au moyen de l'étranglement 57, le temps nécessaire pour amener la chambre motrice à un niveau de dépression suf- fisant pour actionner la première fois l'amplificateur de l'effort de freinage exercé sur la mâchoire et le disque de frein par l'intermédiaire de la pédale de frein se trouve raccourci (du temps 6 t sur le graphique fig.' 5), La chambre motrice 3 et l'accumulateur 4 sont amenés avec temporia.-ton à un niveau de dépression qui correspond à la pression statique finale de la pompe. Si la chambre motrice 3 consomme davantage de dépression que la pompe ne peut en créer, un équilibrage manométrique s'effectue rapidement entre cette chambre 3 et l'accumu- lateur 4 par l'intermédiaire du clapet de retenue 7. La fig. 2 montre un accumulateur 4 dans le raccord de tuyauterie 17 duquel l'étranglement 57 et le clapet de retenue 7 sont incorporés. -5 - Dans le cas o l'appareillage décrit ci-dessus doit être utilisé pour un système fonctionnant avec de l'air comprimé, il suffit de prévoir une pompe de refou- lement au lieu d'une pompe A dépression et d'inverser le sens d'écoulement du clapet de retenue de façon que celui- ci se ferme dans la direction du refoulement de la pompe. Par rapport aux formes d'exécution qui vont tre décrites avec référence aux fig. 4 à 9, celle selon les fig. 1 et 2 présente l'avantage d'être moins coûteuse, parcs que ne comportant pas de valve-pilote, mais l'in- convénient d'être moins rapide à créer dans la chambre motrice de l'appareil consommateur 3 le niveau de pression dt intervention désiré. A la figure 3 est représenté un appareillage pour un systeme de commande de la pression comportant deux pompes à dépression 1 et 2. Le réservoir de dépression est subdivisé en deux parties qui sont l'appareil consom- mateur ou chambre motrice 3 et l'accumulateur 4. Ce systeme comporte en outre trois clapets de retenue 5, 6 et 7 et la valve-pilote 8. En fonction de la dépression qui règne dans l'ap- pareil consommateur 3, la valve-pilote 8 met en circuit ou hors circuit l'accumulateur 4. Une conduite de "débordement" 9 munie du clapet de retenue 6 n'est néces- saire que pour l'évacuation de pressions élevées dans l'appareil consommateur 3. Lors de la mise en service de ce système, la pression ambiante règne dans tous les réservoirs et con- duites. La pompe 2 crée par aspiration une dépression dans l'appareil consommateur 3, par l'intermédiaire de la tuyauterie 10, 11 et 12. La pompe 1 opère sur cet pptoeil en même temps, par l'intermédiaire des conduites 13 et 12. Cette pompe refoule à l'atmosphère par l'intermédiaire des conduites 14 et 15 et du clapet de retenue 5. La valve-pilote 8 est installée dans une tuyauterie 16, 17 entre la pompe 2 et l'accumulateur 4. Lorsqu'une -6 - pression d'intervention définie est atteinte, les conduites 16 et 17 se trouvent reliées l'une à l'autre par la valve- pilote 8 de telle façon que, du fait de l'équilibrage de la pression avec l'accumulateur-4, les clapets de retenue 7 et 5 se ferment, de sorte que les pompes 1 et 2 travaillent en série. La pression statique finale de l'appareil con- sommateur 3 est déterminée par le branchement en série des pompes 1 et 2, celle de l'accumulateur 4 par la pompe 2. Si en cours de service il arrive que la pression dans l'appareil consommateur 3 soit plus élevée que dans l'ac- cumulateur 4, cette pression est transmise à ce dernier par l'intermédiaire de la conduite 9 et du clapet de retenue 6, de sorte que dans l'appareil consommateur 3 la pression se trouve soudainement abaissée. Si cette pression est même inférieure à la pression d'intervention de la valve-pilote 8, les conduites 16 et 17 sont séparées l'une de l'autre et les deux pompes fonctionnent en paral- lèlE sur l'appareil consommateur jusqu'à ce que cette pression d'intervention soit atteinte. A la fig. 4 est représenté un appareillage n'ayant qu'une seule pompe à dépression 2. Dans cette disposition la valve-pilote 8 coupe la communication entre les con- duites 16 et 17 aux pressions inférieures à la pression d'intervention. La pompe 2 n'agit alors plus d'abord que sur l'appareil consommateur 3 et, lorsque la pression d'intervention est atteinte, la valve-pilote 8 relie entre elles les conduites 16 et 17 de telle façon que dans l'appareil consommateur 3 le niveau de la dépression se trouve maintenu jusqu'à ce que l'accumulateur 4 ait atteint le même niveau de pression, après quoi le niveau de pres- sion de l'ensemble du systbme continue d'être abaissé jusqu'à la pression staIique finale de la pompe 2. La transmission de pressions de consommation élevées à l'ac- cumulateur 4 est, là encore, assurée par l'intermédiaire de la conduite 9 et du clapet de retenue 6. Les courtes caractéristiques des appareillages selon les fig. 1 et 4 sont tracées sur la fig. 5. Si la -7 - pompe à dépression 2 n'agissait que sur l'appareil con- sommateur 3, la courbe caractéristique serait la courbe 3a. Si l'appareil consommateur 3 et l'accumulateur 4 étaient raccordés sans valve-pilote à la pompe 2, il en résulterait soit la courbe désignée par 3a + 4a sur le diagramme, cette courbe correspondant à l'appareillage selon la fig. 4, soit la courbe désignée par 3a + 4a = f (étranglement 7) correspondant à l'appareillage illustré à la fig. 1. La pression statique finale de la pompe 2 est désignée par p(st). Par p(i) est désignée la pression d'intervention de la valve-pilote 8, donnée par construction. Cette pression a un niveau suffisamment élevé pour ac- tionner l'appareil consommateur. Le tracé représenté en plus en tirets et désigné par 3a + 4a = f(8) représente l'allure effective de la formation de la dépression dans l'appareillage selon la fig. 4, en fonction du temps t. A partir de la pression p(o) c'est tout d'abord dans l'appareil consommateur 3 que la pression est abaissée, suivant la courbe 3a. Lorsque la pression d'intervention p(i) est atteinte, la pompe attaque à l'instant t(i) l'accumulateur 4 qui se vide d'air selon la courbe 4a. Après que l'accumulateur a, à son tour, atteint la pression d'intervention p(i), Jli et l'appareil consommateur sont amenés ensemble à la pression statique finale de la pompe, suivant la courbe 3a + 4a = f(8). La dimension t mesure le temps gagné, avec l'appareillage selon l'invention décrit ci-dessus, pour, à partir de la pression zéro, atteindre la pression de fonctionnement, par rapport au temps qui serait nécessaire si la valve-pilote 8 n'était pas prévue et si donc il fallait faire le vide en m9me temps dans l'appareil consommateur 3 et dans l'accumulateur 4 (courbe 3a + 4a) pour atteindre le niveau de la pression de fonctionnement permettant à l'appareil consommateur 3 d'exécuter son travail pour la première fois après la mise en marche du moteur. Une autre forme d'exécution de la valve-pilote 8 nécessaire dans l'appareillage selon la fig. 4 est illustrée --8 - A la fig. 6. Pour expliquer le fonctionnement de cette valve-pilote on se réfèrera donc à la fig. 6 et à la fig. 4. A la mise en marche du moteur toutes les enceintes, chambres et conduites sont à la pression ambiante et la membrane 18 occupe la position à droite sur la fig. 6. La pompe 2 n'attaque alors que l'appareil consommateur 3, car la soupape 19 est fermée par un ressort 20 qui re- pousse contre son siège un plateau 21 formant clapet. Lorsqu'une pression d'intervention déterminée p(i) est atteinte dans l'appareil consommateur 3, cette m me pression règne aussi dans l'enceinte 22 de la valve- pilote 8. Etant donné la pression différentielle (dé- pression dans l'enceinte 22 et pression ambiante dans l'enceinte 23) à laquelle est soumise la membrane 18, celle-ci se déplace vers la gauche en comprimant un ressort 24 et, par l'intermédiaire du poussoir 25 et de l'obturateur 26, ouvre la soupape 19 suffisamment pour que la résistance à l'écoulement opposée par cette soupape corresponde exactement à la différence entre la pression dans l'accumUlateur 4 et la pression dans l'enceinte 22. Si l'accumulateur 4. atteint lui aussi le niveau manom6- trique de l'appareil de consommation 3, la pression s'a- baisse uniformément dans les deux réservoirs 3 et 4, la membrane 18 continue de se déplacer vers la gauche jus- qu'à ce que l'obturateur 26 soit à fin de course. La puissance du ressort 20 détermine la valeur de la pression différentielle, c'est-à-dire du choc manométrique néces- saire pour que l'appareil consommateur 3 soit mis en communication avec l'acumulateur 4. Si la pression s'élève dans l'appareil consommateur 3 si fortement que la pression d'intervention se trouve dépassée, la membrane 18 se déplace vers la droite et le poussoir 25 s'éloigne de l'obturateur 26. La surpression qui règne dans l'appareil de consommation 3 par rapport à l'accumulateur 4 est toutefois transmise par l'action de de matenue exercée par la soupape 19 qui, par son fonction- nement, correspond au clapet de retenue 6 sur la fig.8. -9 La pompe 2 n'est plus alors raccordée, à nouveau, qu'à l'appareil consommateur, et cela jusqu'à ce que la pression d'intervention p(i) soit à nouveau atteinte. Dans cette valve-pilote selon la fig. 6 sont intégrés le raccord en T des conduites 10, 11 et 16 ainsi que le clapet de retenue 6. Le tronçon de conduite 16 de la fig. 4 est supprimé puisque la communication est assurée dans le corps m8me de la valve-pilote. A la fig. 7 le système commandé par la pression est conçu pour actionner un amplificateur d'effort de freinage opérant en dépression, ce systeme faisant usage d'une variante simple de la valve-pilote 8. L'appareillage opère de la manière décrite à propos de la fig. 3..Si la pédale de frein 27 n'est pas actionnée, la membrane d'am- plification 28 se trouve dans la position à gauche sur la fig 7, car la valve 29 est fermée, la valve 30 ouverte, de sorte que la même pression règne de part et d'autre de la membrane, le ressort 31 repoussant celleci vers la gauche. Si l'on appuie sur la pédale de frein, la tige 32 se déplace vers la droite. En même temps la valve est fermée et la valve 29 ouverte, ce qui met l'enceinte 33 de l'amplificateur à l'atmosphère et amplifie la force qui agit sur le fiston 35 du circuit de freinage hydrau- lique en fonction de la différence de pression entre les enceintes 33 et 34. Le piston 35 se déplace vers la droite et applique les garnitures de frein 37 contre le disque de frein 38, par l'intermédiaire du fluide hydraulique et des pistons freineurs 36. Si l'on cesse d'appuyer sur la pédale de frein, la valve 29 se ferme et la valve 50 s'ouvre, ce qui établit un équilibre manomètrique entre les enceintes 33 et 34. La membrane 28 est alors renvoyée par le ressort 31 dans la position située à gauche. La valve-pilote 8 illustrée à la fig. 8 comporte les mêmes parties intégrées (raccord en T et clapet de retenue) que dans celle décrite avec référence à la fig. 6. Cette valve-pilote 8 a cependant encore une autre fonction, à savoir celle de désaccoupler l'appareil consommateur 3 - 10 - de la pompe 2. Grace à cette disposition cette pompe n'opère pas, contrairement à ce qui était le cas dans les systemes décrits plus haut, avec le courant volumé- trique de la pression d'intervention p(i), mais déjà avec le courant volumétrique en circulation libre. Au démar- rage les deux pompes 1 et 2 opèrent en parallèle sur l'appareil consommateur 3. La membrane 18 se trouve en position haute, le poussoir 25 et l'obturateur 26 sont séparés. La valve 19, 21 est fermée et un clapet 39 est maintenu ouvert par la pompe 2, jouant ainsi le rôle du clapet 7 de la fig. 1. Lorsque la pression d'intervention p(i) est atteinte le poussoir 25 provoque l'ouverture de la valve 21 par l'intermédiaire de l'obturateur 26. L'é- quilibre manométrique s'établissant alors entre l'enceinte 40 avec l'accumulateur 4 et l'enceinte 41, un plateau formant clapet 42 se trouve appliqué contre le siège 39, ce qui isole l'appareil consommateur 3 de la pompe 2. A partir de ce moment la pompe 1 fait le vide uniquement dans l'appareil consommateur 3, tandis que la pompe 2 fait le vide dans l'accumulateur 4 et dans le courant volumé- trique de la pompe 1. Le ressort de clapet 43 prend appui sur le poussoir 25; en variante, il peut également s'ap- puyer au corps de la valve-pilote 8. Entre deux butées 47 le plateau formant clapet 42 peut coulisser sur le poussoir 25 et est soumis à la force du ressort 43. Cette valve peut également 9tre installée dans le système selon la fig. 4. Dans ce cas pourtant la conduite 9 avec le clapet de retenue 6 est nécessaire. L'avantage du cou- rant volumique plus élevé pour l'aspiration est assuré ici aussi. A la fig. 9 est représentée la m me valve-pilote que celle décrite avec référence à la fig. 8, à la diffé- rence cependant qu'elle est complétée par l'intégration du clapet de retenue 5. Tant que les pompes 1 et 2 opèrent en parallèle, la pompe 1 évacue à l'atmosphère, par l'in- termédiaire des conduites 14 et 17, de l'enceinte 40, de la valve 45 à ressort 44 et de l'enceinte 46. La valve est disposée en parallèle à la valve 21. -1l - REVENDICATIONS 1. Procédé pon, engendrer une dépression (ou une surpression) destinge à commander des systèmes opérant en dépression (ou on surpression) installés dans un véhicule automobile, notamment des systèmes d'amplifica- tion de l'effort de freinage qui comportent une chambre motrice, ee procédé étant remarquable en ce que a) la pression qui règne dans la chambre motrice du système à commander par urne dépression ( ou une surpression) est amenée à une valeur suffiXante pour que ce système exécute une lois l'opération qui lui est dévolue, et b) après qu'un niveau de dépression (ou de surpree- sion) prédéterminé est atteint la dite chambre motrice et un accumulateur sont amenés simulta- nément h la dépression (ou Ala surpression) statique. 2. Appareillage conçu pour mettre en oeuvre le pro- cédé selon la revendication 1 dans le cas ot le système h commander opère en dépression, cet appareillage, qui comporte tune pompe attaquant la dite chambre motrice et le dit accumulateur, étant remarquable en ce que l'accu- mulateur (4) est disposé en parallèle h la chambre mo- trice (3) dans une conduite (52,53,56) dans laquelle est disposé un étranglement fixe (57) avec, en paral- lèle, un clapet de retenue (7). 3. Appareillage selon la revendication 2, remar- quable en ce que la pompe (2) est une pompe qui engendre une dépression et en ce que le clapet de retenue (7) se ferme dans la direction de l'aspiration de cette pompe. 4. Appareillage selon la revendication 2 ou 3, re- marquable en ce que l'étranglement (57) et le clapet de retenue (7) sont incorporés dans un raccord (62) reliant l'accumulateur (4) à la dite conduite (52,53,56). 5. Appareillage pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1 dans le cas o le système à commander opbre on dépression, cet appareillage étant -12- remarquable on ce qu'il comporte en aval d'une chambre motrice (3) do petite dimension faisant partie d'un système à commander par une dépression, un accumulateur (4) qui est relié à eette chambre (3) par l'intermédi- aire d'un clapet de retenue (6), la dite chambre (3) étant en outre reliée, paer l'intermédiaire d'un autre clapet de retenue (7), à une pompe à vide (2) qui, par l'intermédiaire d'une valve-pilote (8), peut être reliée en mrme temps à l'accumulateur (4). 6. Appareillage selon la revendication 5, remar- quable en ce que dans la tuyauterie (13,14) qui relie la chambre motrice (3) et l'accumulateur (4) est prévue une deuxième pompe à dépression (1) en parallèle avec le clapet de retenue (6)-entre cette chambre et l'accu- mulateur, cette deuxième pompe.(l) évacuant de l'air du système, par l'intermédiaire d'un troisième clapet de retenue (5), aussi longtemps que les deux pompes (2. 1) agissent en parallèle sur la chambre motrice (3). 7. l À e-p.: utilisée dans l!appereillage selon la revendication 5 ou 6, remarquable en ce qutel.ló com- porte un raccordement (O10) à la pompe à vide (2), un deuxième raccordement (11) à la chambre motrice (3) et un troisième raccordement (17) à l'accumulateur (4), une soupape (19) comportant une membrane (18) sollicitée d'un côté par la pression atmosphérique, de l'autre coté par la force d'un ressort (24) ainsi que par la pression de la pompe h dépression (2), étant interposée entre les deuxième et troisième raccordements (11, 17), cette emm- brane (18) comportant un poussoir (25) qui actionne le clapet de ln soupape (19) contre La force exercée sur lui par un ressort (20). 8. Valve-pilote selon la revendication 7, remar- quable en ce que le poussoir (25) de la membrane (18) est muni de deux butées (47) entre lesquelles est dis- posé un plateau (42) qui peut coulisser contre la force d'un ressort (43) s'appuyant. l'extrémité du poussoir (25) opposée à la membrane 18), ce plateau formant un secon clapet avec un siège (9, -z3- 9. Valve-pilote selon la revendication 8, remar- quable en ce que dans le corps (8) de cette valve est disposé parallèlement au dit second clapet une valve de retenue (45) s'ouvrant vers l'atmosphère. 10. Appareillage conçu pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1 dans le cas o le sys- tème à commander opère en surpression, cet appareillage qui comporte une pompe attaquant la dite chambre motrice et le dit accumulateur étant remarquable en ce que la pompe engendre une surpression et en ce que l'accumula- teur (4) est disposé en parallèle à la chambre motrice (3) dans une conduite (52,53,56) dans laquelle est dis- pos6 unétranglement fixe (57) avec, en parallèle, un clapet de retenue (7) qui se ferme dans la direction du refoulement de la pompe.