Brevet FR2523676A1 — publié le 19830923

La présente invention se rapporte à un dispositif de freinage à double étage pour véhicule automobile, comportant un premier étage ayant des moyens ralentisseurs et un deuxième étage ayant des moyens freineurs à friction lesquels sont admis à intervenir pour compléter, si besoin est, l'action des moyens ralentisseurs. Les moyens ralentisseurs peuvent être de divers types par exemple sous forme d'un coupleur hydraulique dont l'impulseur et la turbine sont respectivement liés à une partie tournante et à une partie fixe, ou encore sous forme d'un ralentisseur électrique, par exemple à courants de Foucault. Quel que soit leur type, les ralentisseurs ont la propriété de fonctionner sans provoquer d'usure puisqu'ils n'induisent pas un effet de friction à proprement parler, mais leur efficacité est tributaire dans une large mesure de la vitesse, plus ou moins élevée, de l'organe tournant auquel ils sont associés. Par exemple, un coupleur hydraulique procure un couple de freinage d'autant plus élevé que la vitesse différentielle entre l'impulseur et la turbine est elle-même plus élevée. En pratique, lorsque l'organe tournant du ralentisseur tourne lentement, le couple de freinage du ralentisseur devient lui-même très faible. Par consequent, les moyens ralentisseurs sont utilisables avec un grand intérêt lorsque le véhicule automobile doit être maintenu à une vitesse raisonnable dans une longue descente.Par contre, s'il faut ralentir le véhicule jusqu'à une vitesse faible ou jusqu'd 1' arrêt, ces moyens ralentisseurs sont inaptes à remplir cette fonction et c'est la raison pour laquelle il convient de compléter leur action par les moyens freineurs à friction, car ceux-ci permettent de freiner efficacement le véhicule quelle que soit la vitesse de celui-ci Comme l'action des moyens freineurs à friction n'intervient qu'à titre de suppléance et est donc de courte durée, on bénéficie globalement d'une économie d'usure. Les moyens ralentisseurs et les moyens freineurs à friction peuvent être actionnés par toutes sortes de commandes, aussi bien mécaniques, électriques, pneumatiques, hydrauliques etc... mais, suivant la présente invention, on prévoit plus particulièrement d'actionner tant les moyens ralentisseurs que les moyens freineurs a friction, par une commande hydraulique. La présente invention a pour objet un dispositif de freinage à double étage pour véhicule automobile du type susindiqué, dans lequel les moyens ralentisseurs et les moyens freineurs à friction sont admis à intervenir les uns et les autres en temps opportun, d'une manière automatique, sans que le conducteur ait à s'en préoccuper, mais directement sous son contrôle global, ceci avec une construction simple et un excellent fonctionnement. Suivant l'invention, un dispositif de freinage à double étage pour véhicule autonobile du type sus-indiqué est caractérisé en ce qu'une commande de mise sous pression commune aux deux étages est reliée, d'une part, au premier étage pour rendre lepremier.étage actif, et, d'autre part, à un actuateur hydraulique de moyens distributeurs lesquels sont interposés entre une centrale hydraulique et le deuxième étage pour rendre le deuxième étage actif, le dit actuateur hydraulique des moyens distributeurs étant affronté à des moyens antagonistes qui sont asservis au couple de freinage du premier étage, de telle sorte que le deuxième étage soit mis en ou hors jeu suivant que l'actuateur hydraulique surmonte ou non les moyens antagonistes. Gracie à cette disposition, le freinage du véhicule s'effectue d'une manière automatique d'abord uniquement par les moyens ralentisseurs lorsque la vitesse du véhicule est relativement élevée. Après ralentissement du véhicule, alors que les moyens ralentisseurs deviennent moins efficaces, les moyens freineurs à friction interviennent, ce qui permet de freiner le véhicule. Selon l'invention le dispositif de freinage est prévu tel que lors d'un fort coup de frein sur la pédale à vitesse élevée, par exemple en cas de détresse, le premier étage de freinage est admis quasi instantanément à travailler à sa charge maximale, le deuxième étage étant dès lors admis à intervenir immédiatement en même temps que le premier. On bénéficie ainsi d'un freinage extrêmement efficace. L'usager n'a pas à se préoccuper de l'intervention des uns et des autres moyens mais conserve en permanence le contrôle de l'intensité globale du freinage gracie à son action sur la commande commune aux deux étages. Suivant une autre caractéristique, le couple de freinage du premier étage est traduit par une pression hydraulique qui agit sur un vérin lequel constitue lesdits moyens antagonistes en affrontement avec l'actuateur hydraulique desdits moyens distributeurs. Plus particulièrement, lorsque les moyens ralentisseurs consistent en un coupleur hydraulique, il est commode de prélever la pression hydraulique qui règne à l'intérieur du coupleur. Cette pression varie en fonction du couple de freinage dans le même sens que celui-ci.Cette pression est donc directement utilisable comme facteur traduisant le couple de freinage. Si la pression hydraulique issue des moyens ralentisseurs est élevée, elle empêche l'actuateur hydraulique des moyens distributeurs d'agir, ce qui évite l'intervention des moyens freineurs à friction, d'ailleurs peu utiles dans cette phase du fonctionnement.Si la pression hydraulique issue des moyens ralentisseurs tombe parce que le véhicule a ralenti ou si elle atteint sa valeur maximale,rien ne s'oppose à ce que l'actuateur hydraulique des moyens distributeurs puisse agir et fasse intervenir les moyens freineurs à friction désormais indispensables pour assurer le complément de freinage recherché. Dans une forme d'exécution préférée, l'actuateur hydraulique des moyens distributeurs comporte un piston tandis que le vérin antagoniste comporte un plongeur, ledit piston et ledit plongeur agissant en sens inverses sur une première extrémité d'un levier dont une deuxième extrémité actionne des moyens de tiroir desdits moyens distributeurs. Grâce à cette disposition, la construction des moyens distributeurs principaux est compacte. Les moyens de mise sous pression peuvent consister en un mattre-cylindre et dans ce cas des moyens élastiques simulateurs de course sont avantageusement prévus dans la commande hydraulique des moyens distributeurs. En variante, les moyens de mise sous pression consistent en un doseur qui est doté de moyens élastiques simulateurs de course. Chacun des deux étages peut être prévu avec un circuit hydraulique simple mais de préférence avec un circuit hydrau lique qui est dédoublé, ceci dans un but de sécurité en cas de fuite accidentelle. On notera que le dispositif selon l'invention présente ainsi, non seulement une double sécurité résultant du dédoublement des circuits, mais, en outre, cette double sécurité est elle-même doublée par le fait que chaque circuit est doté de deux étages distincts ayant des fonctionnements propres. Une forme d'exécution de l'invention est ci-apres décrite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est un schéma du dispositif de freinage à double étage pour véhicule automobile, suivant l'invention; la figure 2 est une vue, à plus grande échelle, des moyens distributeurs de ce dispositif; la figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 1 mais concerne une variante. Dans le mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif aux figures 1 et 2, l'invention est appliquée au freinage d'un véhicule automobile poids lourd. Le dispositif de freinage de ce véhicule (figure 1) est commandé par une pédale P et comporte un premier étage El ayant des moyens ralentisseurs R de tout type approprié, par exemple sous forme d'un coupleur hydraulique dont l'impulseur I et la turbine T sont reliés respectivement à un organe tournant et à un b ti fixe. Le coupleur hydraulique R est parcouru par une circulation de liquide assurée par une pompe 1 qui puise dans un réservoir 2 et qui est entratnée par un moteur électrique 3 activé par l'intermédiaire d'un interrupteur 4 des que la p6- dale P est actionnée. Le liquide issu de la pompe 1 et admis en 5 dans le coupleur R sort de celui-ci en 6 pour retourner au réservoir 2 par un conduit 7 ayant un clapet de décharge de section variable 8. Celui-ci est commandé par des vérins hydrauliques 9 et 10 de façon à faire varier la pression de remplissage du coupleur R et par conséquent son efficacité. Le dispositif de freinage comporte également un deuxième étage E2 qui comporte des moyens freineurs à friction F de tout type approprié, par exemple sous forme d'un frein à disque D ou autre. Le premier étage El est d'autant plus efficace pour le ralentissement du véhicule que le véhicule roule plus vite. C'est la raison pour laquelle, lorsque le véhicule roule lentement, et si l'on veut compléter le freinage, il est nécessaire de faire intervenir le deuxième étage E2 comportant les moyens freineurs à friction F. Le premier étage El et le deuxième E2 sont l'un et 1' autre actionnés hydrauliquement et chacun d'eux a un circuit hydraulique qui est dédoublé dans un but de sécurité en cas de crevaison. Une commande de mise sous pression commune aux deux étages El, E2 comporte des moyens de maitre-cylindre 11, 12 actionnés par une pédale P. Compte tenu du dédoublement des circuits hydrauliques, ces moyens de maître-cylindre comportent deux maitre-cylindres ou parties de maItre-cylindre 11 et 12 reliés respectivement par des conduits 13 et 14 aux vérins 9, 10 de commande du clapet 8. Lorsque le conducteur n'appuie pas sur la pédale P, le coupleur hydraulique R est inactif et ne procure pas un effet de ralentissement sur le véhicule. Par contre, lorsque le conducteur appuie sur la pédale P pour freiner, la pompe 1 est activée et le liquide refoulé par les moyens de maître-cylindre 11, 12 dans les conduits 13 et 14, tend à fermer le clapet 8 et à activer le coupleur hydraulique R qui constitue le premier étage El. Dès lors, le coupleur hydraulique R procure un effet de ralentissement sur le véhicule. Cet effet de ralentissement est important si le véhicule roule vite puisque la vitesse différentielle de 1' impulseur I et de la turbine T du coupleur hydraulique R est alors élevée. Par contre, si le véhicule roule lentement, 1' effet de ralentissement procuré par le coupleur hydraulique devient lui-meme faible. Le couple de freinage du premier étage El peut être traduit par tout facteur approprié et par exemple, d'une ma nïère avantageuse, par la pression qui règne dans l'enceinte du coupleur R et qui est elle-même d'autant plus élevée que le couple de freinage est élevé. Cette pression représentative du couple de freinage est prélevée par un conduit 15 sur le conduit 7. Sur les conduits 13 et 14 sont branchés respectivement en 16 et 17 des conduits 18 et 19 qui sont eux-mêmes branchés en 20 et 21 sur un distributeur 22 pour former un actuateur hydraulique de ce distributeur 22. Le distributeur 22 est interposé entre une centrale hydraulique 23 et le deuxième étage E2. La centrale hydraulique 23 comporte un réservoir 24, une pompe 25, des accumulateurs de pression hydro-pneumatiques 26 et des clapets anti-retour 27 et est adaptée à alimenter deux conduits de pression 28 et 29, respectivement reliés en 30 et 31 au distributeur principal 22. Des conduits 33 et 34 sont respectivement issus en 35 et 36 de ce distributeur principal 22 pour alimenter deux chambres 37 et 38 d'un cylindre de roue 39 adapté à serrer les moyens freineurs à friction F qui constituent le deuxième étage E2. Le distributeur 22 comporte (figure 2) des moyens de tiroir qui comportent, d'une part, ùn premier tiroir 40 interposé entre les orifices 30 et 35 et, d'autre part, un deuxième tiroir 41 interposé entre les orifices 31 et 36. Les tiroirs 40 et 41 coopèrent, en outre avec un conduit 42 de retour à un réservoir. Les tiroirs 40 et 41 sont montés mobiles entre une position de retour représentée à la figure 2 où les conduits 33 et 34 communiquent, via des chambres 33A et 34A, respectivement, avec le conduit de retour 42, et une position de pressurisation où les tiroirs 40 et 41 sont déplacés vers la droite de la figure 2 et isolent les conduits 33 et 34 du conduit 42, en faisant communiquer le conduit 28 avec le conduit 33 et le conduit 29 avec le conduit 34. Les tiroirs 40 et 41 tendent à être rappelés dans la position de repos représentée à la figure 1 par des ressorts 43 et 44 logés dans les chambres 33A et 34A respectivement. Les tiroirs 40 et 41 sont admis à être déplacés à droite vers la position de pressurisation par action sur l'extrémité 45 du tiroir 41 vers la droite et par action de transfert hydraulique dans la chambre 34A sur le tiroir 40. On notera que les tiroirs 40 et 41 comportent des queues 40A et 41A qui sont qui sont admises à venir en contact mutuel pour assurer le freinage par le conduit 33, si, par suite d'une crevaison du circuit 34, la chambre 34A devenait dépressurisée. L'actuateur hydraulique du distributeur 22 comporte un piston 50 qui est soumis par une face terminale 51 à la pression du conduit 18 et par une face intermédiaire annulaire 52 à la pression du conduit 19. Le piston 50 est affronté à un vérin antagoniste 53 qui est asservi au couple de freinage du premier étage El. Le vérin antagoniste 53 comporte un plongeur 54 commandé par la pression hydraulique d'une chambre 55 reliée en 56 au conduit 15 qui prélève la pression de l'enceinte du coupleur R. Le piston 50 et le plongeur 54 agissent en sens inverses sur une première extrémité 58 d'un levier 59 qui est monté pivotant en 60 et dont une deuxième extrémité 61 agit sur 1' extrémité 45 du tiroir 41. L'extrémité 58 du levier 59 est logée dans un coulisseau 62 interposé entre le piston 50 et le plongeur 54. Un ressort simulateur de course 63 est disposé entre le piston 50 et le coulisseau 62 tandis que le plongeur 54 est adapté à coopérer directement en contact avec ce coulisseau 62. En fait, le déplacement du levier 59 est millimétrique et c'est la raison pour laquelle le ressort simulateur de course 63 est prévu de manière à permettre une course notable à la pédale P par exemple de l'ordre d'une dizaine de centimètres, pour donner une sensibilité appropriée à la commande de la pédale P. Le fonctionnement est le suivant. Tant que le conducteur n'appuie pas sur la pédale P, les conduits 13 et 14 sont dépressurisés, et les moyens ralentisseurs R sont inactifs. En même temps, l'absence de pressurisation dans les conduits 18 et 19 rend le piston 50 inactif. Le levier 59 n'appuie pas sur le plongeur 41 et les conduits 33 et 34 sont reliés au conduit 42 de retour au réservoir. Les chambres 37 et 38 sont dépressurisées et les moyens freineurs à friction F sont inactifs. Le véhicule n'est pas freiné. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale P, il active la pompe 1 et pressurise les conduits 13 et 14 qui rendent les moyens ralentisseurs R actifs. Ces moyens ralentisseurs R ralentissent le véhicule avec une efficacité d'autant plus grande que la vitesse du véhicule est elle-même plus élevée. Dans ce cas, la pression dans le conduit 15 qui traduit le couple de freinage est élevée. Cette pression est communiquée à la chambre 55 du plongeur antagoniste 54. La pressurisation des conduits 18 et 19 sous l'effet de l'enfoncement de la pédale tend à déplacer le piston 50 vers la gauche de la figure 1 et par conséquent l'extrémité 58 du levier 59 vers la gauche de la figure 2. Mais la pression développée dans la chambre 55 du vérin 53, compte tenu d'un choix approprié des sections du plongeur 54 et du piston 50, s'oppose à ce que l'extrémité du levier 58 soit déplacée vers la gauche de la figure 2, no nnbstant l'action du piston 50. Le levier 59 reste dans une position oû il laisse les plongeurs 40 et 41 dans la position de la figure 2 sous l'action des ressorts de rappel 43 et 44. De ce fait, les conduits 33 et 34 communiquent avec le conduit 42 de retour au réservoir . Les chambres 37 et 38 du cylindre 39 sont dépressurisées. Les moyens freineurs à friction F sont inactifs. Lorsque les moyens ralentisseurs R ont ralenti le vehicule au point que la vitesse de ce dernier est devenue relativement basse, l'efficacité de freinage de ces moyens ralentisseurs R devient elle-même faible, ce qui se traduit par une baisse de pression dans le conduit 15. La pression dans la chambre 55 du vérin antagoniste 53 est donc plus faible et rien ne s'oppose désormais à ce que, sous l'action du piston 50 se déplaçant vers la gauche de la figure 2 et transmettant sa poussée par l'intermédiaire du ressort simulateur de course 63 au coulisseau 62, l'extrémité 58 du levier 59 soit déplacée vers la gauche de la figure 2, ce qui correspond à un déplacement de l'extrémité 61 de ce levier 59 vers la droite de la figure 2. Dès lors, cette ex trémité 61 du levier 59 place les plongeurs 40 et 41 dans une position où ils font communiquer les conduits 33 et 34 respectivement avec les conduits de pression 28 et 29 reliés à la centrale 23. Les conduits 33 et 34 pressurisent ainsi les chambres 37 et 38 du cylindre 39. Les moyens freineurs à friction F sont actionnés, ce qui complète le freinage du véhicule de la manière désirée par le conducteur qui peut en moduler à volonté les effets, en agissant sur la pédale P, éventuellement jusqu'à l'arrêt complet du véhicule. On notera que lors d'un fort coup de frein sur la pédale P à vitesse élevée, par exemple en cas de détresse, le premier étage El est admis quasi instantamément à travailler à sa charge maximale. La pression dans la chambre 55 étant plafonnée, le piston 50 sollicité par les pressions importantes développées par les maître-cylindres ll et 12 est admis à surmonter cette pression en 55 et le deuxième étage E2 intervient immédiatement en même temps que le premier étage El. On bénéficie ainsi d'un freinage extrêmement efficace. On appréciera la construction simple et commode du dispositif de freinage suivant l'invention et également son fonctionnement exempt d'aléa. On appréciera également que le dédoublement des circuits hydrauliques joue en faveur de la sécurité. Ainsi si le conduit 13 ou 14 est défaillant l'actionnement du premier étage El reste assuré par l'autre conduit resté valide. I1 en est de même en cas de défaillance de l'un des conduits 33 et 34 puisque l'actionnement du deuxième étage E2 reste alors également assuré par l'action du conduit resté valide. En variante (figure 3), la disposition est analogue à celle qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 et 2, mais la commande de mise sous pression comporte, non pas des maitre-cylindres 11, 12 mais un double doseur 11', 12' alimenté par les conduits 28, 29 de la centrale 23 en réponse à une action exercée sur la pédale P. Ici, le ressort simulateur de course, désigné par 63', est interposé non pas entre le piston 50 et le coulisseau 62, mais entre la pédale P et le doseur 11', 12'. Le fonctionnement est analogue à celui qui a été prédécemment décrit. REVENDICATIONS 1) Dispositif de freinage à double étage pour véhicule automobile, comportant un premier étage (El) ayant des moyens ralentisseurs (R) et un deuxième étage (E2) ayant des moyens freineurs à friction (F) lesquels sont admis à intervenir pour compléter, si besoin est, l'action des moyens ralentisseurs (R), dispositif dans lequel le premier et le deuxième étages sont actionnés hydrauliquement, dispositif caractérisé en ce qu'une commande de mise sous pression (11-12, 11'-12') commune aux deux étages est reliée d'une part au premier étage (El) pour rendre le premier étage actif et d'autre part à un actuateur hydraulique (50) de moyens distributeurs (22) lesquels sont interposés entre une centrale hydraulique (23) et le deuxième étage (E2) pour rendre le deuxième étage actif, ledit actuateur hydraulique (50) des moyens distributeurs (22) étant affronté à des moyens antagonistes (53) représentatifs du couple de freinage du premier étage (El), de telle sorte que le deuxième étage (E2) soit mis en ou hors jeu suivant que ledit actuateur hydraulique (50) surmonte ou non lesdits moyens antagonistes (53). 2) Dispositif de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le couple de freinage du premier étage (El) est traduit par une pression hydraulique (15) qui commande un vérin (53) constituant lesdits moyens antagonistes en affrontement avec l'actuateur hydraulique (50) lesdits moyens distributeurs (22). 3) Dispositif de freinage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'actuateur hydraulique des moyens distributeurs (22) comporte un piston (50) tandis que le vérin antagoniste (53) comporte un plongeur (54), ledit piston (50) et ledit plongeur (54) agissant en sens inverses sur une pre mière extrémité (58) d'un levier (59) dont une deuxième extrémité (61) actionne des moyens de tiroir (40, 41) desdits moyens distributeurs (22). 4) Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des deux étages (El, E2) a un circuit hydraulique qui est dédoublé. 5) Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la commande de mise sous pression comporte des moyens de maitre-cylindre (11, 12). 6) Dispositif de freinage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que des moyens élastiques simulateurs de course (63) sont interposés entre l'actuateur hydraulique (50) des moyens distributeurs (22) et les moyens antagonistes (53). 7) Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la commande de mise sous pression comporte des moyens de dosseur (11', 12') 8) Dispositif de freinage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que des moyens élastiques simulateurs de course (63') sont associés aux moyens doseurs (11', 12').