Brevet FR2463033A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne un réducteur de pression, notamment pour systèmes de freinage hydraulique de véhicules automobiles, pour réduire la pression au moyen d'un piston étagé, cette réduction intervenant à partir d'une certaine pression (pression d'intervention) à partir de laquelle au moins un canal de communication entre entrée et sortie est bloqué par un organe d'étanchéité qui ferme l'extrémité, caté entrée, de ce canal de communication. Un tel réducteur doit, dans la plage de pression supérieure à la pression d'intervention, réduire la pression agissant sur les freins des roues arrière, et adapter ainsi la force de freinage à la charge dynamique de l'essieu arrière dans le cas des freinages intenses. Dans un réducteur de pression connu de ce genre décrit dans la demande de brevet allemand examinée DE-AS 15 05 448, les moyens de commutation, réagissant en présence de la pression d'intervention, sont réalisés en tant que soupape à ressort, avec un corps de soupape, un obturateur et un ressort de soupape. Ces moyens ne peuvent être sortis de leur condi- tion de fermeture que si la pression d'entrée augmente encore après leur fermeture. Une diminution de la pression d'entrée, survenant immédia- tement après la fermeture (c'est-à-dire immédiatement après le passage à la réduction de pression), ne peut pas être suivie par ce réducteur connu. En cas d'application à un circuit de freins de roues arrière, le freinage de ces dernières est maintenu, même si le conducteur désire réduire le freinage juste à cet instant. La présente invention a pour objet d'éliminer cet inconvénient et les risques qui y sont liés. L'invention a également pour objet de simplifier sensiblement la structure de ce réducteur de pression et, ce faisant, de permettre de le fabriquer avec moins de matière et plus économiquement. Selon l'invention, ceci est obtenu par un réducteur de pression du type mentionné au début, caractérisé par le fait que l'organe d'étan- chéité est en une matière ayant l'élasticité du caoutchouc et peut être déplacé de façon que son c6té non en regard du canal de communication vienne contre une butée qui, s'il y a une différence de pression entre la chambre de sortie et la chambre d'entrée, autorise une déformation élastique de l'organe d'étanchéité et permet ainsi le décollement de celui-ci au moins dans une zone partielle du canal de communication. L'organe d'étanchéité agit donc comme un clapet de retenue à réponse rapide. 246303-3 Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, plusieurs canaux de communication sont r6partis sur le pourtour du piston étagé et sont obturables tous ensemble par un organe d'étanchéité annulaire. Lorsque ce nouveau réducteur de pression est en place, son axe longitudinal (axe de symétrie) est avantageusement disposé vertica- lement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raTtront à la lecture de la description ci-après en se référant aux dessins joints sur lesquels - la figure I représente, en coupe axiale, un réducteur de pression ayant une forme à symétrie de révolution, ce réducteur étant, en dessous de la ligne médiane, représenté en position de repos (en l'absence de pression), et, au-dessus de la ligne médiane, représenté dans la condition o ses éléments se trouvent pour le point d'inter- vention; - la figure 2 représente le détail K de la figure 1, dans une position de fonctionnement déterminée; et - la figure 3 représente une vue détaillée d'une partie équivalente d'une autre forme de réalisation. Pour des raisons connues et évidentes, les cavités et pièces qui y sont mobiles possèdent une symétrie de révolution par rapport à l'axe ou ligne centrale 10. L'espace intérieur du carter Il est essen- tiellement constitué d'un alésage borgne comportant trois portions, à savoir une chambre cylindrique 16 à grandcdiamàtre, bordée par le fond ou paroi extrême 15 du carter, une chambre cylindrique 17 ayant un moindre diamètre et succédant à la précédente, et une portion 18 ouverte à l'atmosphère. La section complète de la grande chambre 16 se raccorde à la section complète de la petite chambre 17 par l'intermédiaire d'une surface annulaire 19 qui est sensiblement radiale. Pour l'essentiel, le piston étagé est constitué de deux por- tions cylindriques 20 et 21 ayant des diamètres différents qui sont adaptés aux diamètres des chambres 16 et 17. La portion à plus grand diamètre 20 du piston est guidée, par sa surface périphérique, contre la surface de la paroi interne de la chambre cylindrique 16 ayant le plus grand diamètre, ce guidage 6tant réalisé avec étanchéité grâce à la bague d'étanchéité 22. La portion de piston 21 à petit diamètre est guidée avec étanchéité, grâce au joint 23, de la même façon, dans la petite chambre 17. Cette portion à petit diamètre remplit la totalité du volume de la petite chambre cylindrique et fait saillie, par son extrémité éloignée de la portion à grand diamètre 20 du piston, dans la portion 18 o règne la pression atmosphérique. La portion médiane 17 du carter est constituée, dans le cadre d'un mode de fabrication simple, par un anneau cylindrique 12 inséré, avec ajustement et étanchéité par le joint 14, dans l'alésage à grand diamètre du carter o il est main- tenu en position par une bague d'arrît élastique 13. Du point de vue fonctionnel, ces composants 12, 13 et 14 peuvent 9tre considérés comme des parties du carter. L'extrémité gauche ("gauche" sur le dessin) du carter Il est recouverte d'une coiffe 24 fournissant un contre-appui à un ressort hélicoïdal 25 coaxial à l'axe 10, ressort qui, par son autre extrémité (extrémité de droite), exerce, par l'intermédiaire d'une cuvette d'appui 26, une pression contre l'extrémité gauche du piston étagé. La longueur axiale de la chambre à grand diamètre 16 est supé- rieure à la longueur axiale de la portion à grand diamètre du piston 20. Entre la face annulaire ou surface radiale 19 et le fond 15 de la chambre, le piston 20,.21 présente les portions suivantes: selon la position, une portion cylindrique 27 qui fait encore partie de la portion 21 de ce piston, une zone annulaire 28 succédant à la précédente et possédant un diamètre légèrement supérieur et constituant une-transi- tion en forme de gradin entre le grand diamètre et le diamètre de la portion 21, 27, ce gradin faisant office de limiteur de course en venant en butée contre la surface radiale 19. A cette surface cylindrique annu- laire 28 se raccorde, par une face sensiblement radiale, la surface périphérique cylindrique de la portion 20 à grand diamètre du piston,- laquelle est suivie de la grande face 29 en. regard du fond de chambre 15. Cette transition peut être constituée par un arrondi ou un chanfrein 30. La distance entre les surfaces 19 et 15 est supérieure à la somme des longueurs axiales de la portion 20 (surface cylindrique 31) et de la portion 28 du piston. La différence entre, d'une part, la distance axiale précitée et, d'autre part, ces deux dernières longueurs, déter- mine le débattement axial s du piston étagé. Ce débattement définit en même temps la plage des forces exercées par le ressort 25. L'embouchure du canal d'entrée 32 se trouve, dans la direction axiale, entre la surface 19 et le joint d'étanchéité 22, et cela de façon telle que la pression p1 arrivant par cette embouchure règne constamment dans la chambre annulaire 33 constituée à cet endroit. Afin que cela soit aussi le cas lorsque l'épaulement de butée 34 est au contact de la surface de butée 19, la surface périphérique extérieure de l'étage 20 à grand dia- mètre du piston possède un diamètre légèrement réduit dans sa partie voisine de l'espace 33, laquelle partie ne sert ni au guidage ni à l'étanchéité du piston. Il en résulte une poche annulaire correspon- dante 35. L'espace 36, qui est compris entre la face 29 du piston et le fond de chambre 15, espace dont le volume dépend de la position du piston 20, communique avec la surface annulaire 37 par laquelle le piston borde la chambre 33, cette communication étant réalisée par des trous ou canaux 38 parallèles à l'axe et répartis sur le pourtour. Les embouchures de ces canaux 38,situées sur le côté de la chambre annu- laire 33,peuvent être fermées par un organe d'étanchéité 39 ayant l'élasticité du caoutchouc. La chambre 36 est en communication hydrau- lique permanente avec une sortie 40 qui, dans la présente application de l'invention, est en permanence reliée à un circuit de freins d'un essieu arrière, circuit o règne la pression de fluide p2. Une particularité de l'invention réside dans la forme géomé-. trique de la section droite, ou encore du contour et des dimensions, de la chambre annulaire 33 et de l'organe d'étanchéité 39 qu'elle reçoit. Dans la forme de réalisation selon la figure 1, l'organe d'étanchéité a la forme d'un tore dont la section droite est un rec- tangle. Le diamètre intérieur du tore est supérieur au diamètre de la surface cylindrique 28. Là transition entre la butée 34 et la surface cylindrique 28 est arrondie ou chanfreinée, de sorte que l'anneau ou tore peut toujours glisser, par-dessus ce chanfrein, jusqu'à une position dans laquelle il entoure la surface 28. En d'autres termes, on évite ainsi que l'organe 39 puisse être coincé entre l'épaulement 34 et la surface 19. En direction axiale, l'organe 39 est un tout petit peu plus long que l'intervalle axial compris entre la butée 34 et la surface annulaire 37. Ainsi, il est en même temps possible que l'anneau d'étan- chéité 39 soit serré entre cette surface 37 et la surface 19. La sur- face 19 n'est radiale que dans sa zone annulaire la plus proche de l'axe. Sa zone plus extérieure 41 est en retrait et possède sensiblement la forme d'une surface annulaire conique, de sorte que la partie radialement extérieure de l'anneau d'étanchéité 39 est maintenue en direction axiale de manière librement flexible, comme une lame élastique ou une poutre encastrée à une extrémité, lorsque sa partie radialement intérieure est serrée entre la surface 37 et la portion intérieure 42 de la surface 19. La position radiale de l'arête circulaire formée à la transition de la surface 42 avec la surface 41 est choisie, par rapport à la position radiale et à l'étendue des embouchures des canaux 38, de façon que l'anneau 39, lorsqu'il est bloqué entre les surfaces 37 et 42, exerce, du fait de l'élasticité inhérente à sa consistance de caoutchouc une pression sur les embouchures des canaux 37, et obture ces dernières. Le retrait de la surface 41 par rapport à la surface 42 permet toutefois à la zone annulaire extérieure, libre, du joint 39 de "céder" en direction de la surface 41 lorsqu'elle y est contrainte par une pression appropriée dans les canaux 38. Un excès suffisamment grand de la pression p2 par rapport à la pression p1 permet donc d'ouvrir les canaux de liaison 38 entre les chambres 36 et 33, et par conséquent entre la sortie 40 et l'entrée 32, et de provoquer ainsi une baisse immédiate de la pression. L'anneau 39 agit comme un clapet de retenue en une matière ayant l'élasticité du caoutchouc. On pourrait aussi le comparer à un clapet à membrane. L'organe d'étanchéité annulaire 39 agit donc non seulement comme un joint, mais aussi comme un obturateur et un ressort de soupape. Ce nouveau réducteur de pression fonctionne comme suit: dans la condition de repos, le ressort 25 presse le piston étagé 20, 21 contre la paroi extrême 15. L'anneau 39 repose librement dans sa chambre annu- laire 33 et ne vient pas de lui-même en contact obturant avec les embou- chures des canaux 38. D'ailleurs; l'embouchure du canal 32 est avanta- geusement disposée de façon que le fluide arrivant maintienne l'anneau39 légèrement décollé de la surface 37. A cet effet, comme représenté, la transition de la surface 37 avec la surface cylindrique extérieure peut être chanfreinée pour former une étroite surface conique ayant un effet de déflecteur. Ce nouveau réducteur de pression est monté de préférence de façon que son axe 10 soit vertical. Cela conduit, grâce à l'action de la pesanteur, à une position bien déterminée de l'anneau d'étanchéité 39, à savoir au contact de la surface de butée 42 de la surface 19. Tant que les canaux 38 sont ouverts, les pressions p1 et P2 sont égales. Le piston est sollicité non seulement par le ressort 25 et par la pression atmosphérique de la portion 18 agissant sur la section de la portion 21 du piston, mais aussi par la pression hydrauliquepl = P2 agissant sur les aires différentes des sections de la portion à grand diamètre 20 du piston et de la surface annulaire de la chambre 33, projetée axialement. Un accroissement de la pression d'entrée a pour effet de déplacer le piston contre la force du ressort 25, vers la sur- face 19. Lorsque le trajet s0 est parcouru, l'anneau 39 est serré entre les surfaces 37 et 42, et les embouchures des canaux 38 sont obturées Plastiquement par l'anneau 39 qui se déforme, et l'épaulement 34 ren- contre la surface 19. Les deux chambres hydrauliques 33 et 36, 40 sont alors séparées. Un accroissement de la pression pI, ou une diminution de la pression p2, conduit alors à un déplacement du piston vers la droite, accompagné d'un soulagement du ressort 25, alors que la pression plus forte dans la chambre annulaire 33 presse le joint 39 contre la sur- face 37, ce qui maintient ainsi l'obturation des embouchures des canaux 38. La pression PI ne se transmet donc au circuit de l'essieu arrière que réduite, et cela dans un rapport de réduction, connu en soi, découlant des différentes sections du piston étagé. Lorsque la pression p1 devient inférieure à la pression p2, les canaux 38 sont réouverts. Dans le cas critique o la pression a tout juste atteint le point d'intervention et o le piston est juste parvenu, par sa butée 34, contre la surface 19, 42, les canaux 38 sont alors, certes, tout juste fermés. Toutefois, leur ouverture lors de la diminution de la pression p1 n'exige aucun jeu libre entre la butée 34 et la surface 42, car l'anneau 39 peut, en se déformant élastiquement, s'échapper vers la surface 41, de sorte qu'une telle inversion subite de la pression conduit à un équilibre par les canaux 38. La figure 2 illustre cette condition dans laquelle la partie extérieure du joint 39 est repoussée par flexion de l'embouchure du canal 38, par la pression régnant dans celui-ci. La forme de réalisation selon la figure 3 ne diffère de la précédente, toutes choses étant par ailleurs inchangées,-que par la forme de la section droite de l'anneau d'étanchéité en caoutchouc 39'. La partie intérieure de l'anneau est serrée comme précédemment, mais la partie extérieure de cet anneau est plus mince que cette partie inté- rieure et peut donc fléchir pour une force moindre. Par suite, cette flexion est obtenue pour une bien moindre différence entre les pressions régnant, d'une part, dans les canaux 38 et, d'autre part, dans la chambre annulaire 33. - 7 2463033 L'anneau d'étanchéité peut aussi avoir d'autres formes que celles représentées. C'est ainsi, par exemple, qu'il peut être légère- ment incliné vers les embouchures des canaux 38 (lorsqu'il n'est pas serré), de sorte que, lorsqu'il prend une forme du genre représenté sur les figures 1 et 3, il se trouve alors sous une contrainte de déforma- tion notable et appuie sur les embouchures des canaux en les obturant. La simplicité structurelle de ce nouveau réducteur de pression apparaît dès le premier examen du dessin. A l'exception des trous 38, toutes les caractéristiques du piston étagé peuvent être obtenues par tournage. La chambre décrite est réalisée, à partir de l'alésage borgne constituant l'intérieur du carter, au moyen de pièces rapportées 13 et 12 de forme très simple. A ces éléments et aux joints ne s'ajoutent que le ressort hélicoïdal 25 et sa cuvette d'appui 26, ainsi que son contre- appui 24 en forme de coiffe. Grâce à cet agencement en dessous de la coiffe 24, le ressort 25 est très facilement accessible et peut être facilement remplacé par un ressort ayant une autre caractéristique. L'excellente accessibilité du ressort autorise aussi la'modification de la précontrainte du ressort, par exemple en fonction de la charge du véhicule. L'anneau d'étanchéité peut également être réalisé très sim- plement. Il n'obture qu'axialement et ne s'use donc que très peu. Il est monté avec du jeu radial intérieur et extérieur. Aux avantages mentionnés,s'ajoutent encore le faible encombre- ment et le fait que le seul ressort qui soit nécessaire n'a aucune influence sur le rapport de réduction de la pression. Toutes les caractéristiques décrites ou représentées doivent être prises en considération, séparément ou en combinaison quelconque, pour l'interprétation de l'étendue de l'invention. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne limitent en rien la portée de l'invention. 8 2463033 REVENDICATIONS I. Réducteur de pression, notamment pour systèmes de freinage hydraulique de véhicules automobiles, pour réduire la pression au moyen d'un piston étagé, cette réduction intervenant à partir d'une certaine pression (pression d'intervention) à partir de laquelle au moins un canal de communication entre entrée et sortie est bloqué par un organe d'étanchéité qui ferme l'extrémité,'c8té entree, de ce canal de commu- nication, ce réducteur étant caractérisé en ce que l'organe d'étan- chéité (39) est en une matière ayant l'élasticité du caoutchouc et peut être déplacé de façon que son c8té non en regard du canal de communi- cation (38) vienne contre une butée (19) qui, s'il y a une différence de pression entre la chambre de sortie (36, 40) et la chambre d'entrée (32, 33), autorise une déformation élastique de l'organe d'étanchéité (39) et permet ainsi le décollement de cet organe au moins dans une zone partielle du canal de communication (38). 2. Réducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs canaux de communication (38) sont répartis sur le pourtour du piston étagé (20, 21) et sont obturables tous ensemble par un organe d'étanchéité annulaire (39). 3. Réducteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe longitudinal (axe de symétrie) (10) du réducteur est vertical lorsque celui-ci est monté en place. 4. Réducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que: a) la surface d'épaulement (37) du piston constitue la bordure radiale, côté piston, d'une chambre annulaire (33) en communication hydrau- lique avec le côté entrée (32), l'autre bordure radiale de cette chambre annulaire (33) étant constituée par une partie de paroi (19, 41, 42) du carter; b) côté entrée, les embouchures des canaux de communication (38) se trouvent dans ladite surface d'épaulement (37) du piston; c) l'organe d'étanchéité (39) est un élément annulaire recouvrant la totalité des embouchures et capable de s'appliquer élastiquement et avec étanchéité contre les bords de celles-ci; d) l'organe d'étanchéité (39) s'étend, vers l'intérieur ou vers l'exté- rieur, au-delà de la zone annulaire occupée par les embouchures, et constitue, par sa partie débordant radialement, un corps de serrage par lequel, lorsque la pression de commutation est atteinte, il est serré entre piston étagé et carter, tandis que e) au moins une partie de la zone de cet organe recouvrant les embou- chures dispose d'un jeu axial (en 41). 5. Réducteur selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que la section droite de l'organe d'étanchéité (39') possède une forme adaptée à la différence de pression désirée pour laquelle les canaux doivent se réouvrir.