Brevet FR2518036A1 — publié le 19830617

REGULATEUR DE FREINAGE POUR VEHICULE L'invention se rapporte aux systèmes de freinage des véhi- cules, notamment des véhicules automobiles; elle concerne, plus précisément, un régulateur de freinage destiné plus particulièrement à être intercalé entre le maître-cylindre et les moteurs de freins des roues arrière d'un véhicule pour limiter l'effort de freinage appliqué à ces roues en fonction de la charge de l'essieu correspondant Un tel dispositif, appelé aussi limiteur-compensateur de freinage est largement mis en oeuvre sur les véhicules automobiles; sa fonction est de faire varier la pression du fluide fournie aux moteurs de freins pour accroître l'efficacité du freinage en réduisant les risques de blocage des roues arrières et aussi de dérapage du véhicule au moment du freinage de celui-ci. Un dispositif limiteur-compensateur de freinage conventionnel comprend un corps dans lequel une première chambre dite "chambre d'entrée" et une seconde chambre dite "chambre de sortie" com- muniquent entre elles et sont reliées par llintermédiaire de conduits, respectivement, à une source de pression commandée et à un ou plusieurs organes récepteurs dont la fonction est d'imprimer un couple de freinage sur certaines des roues d'un véhicule Ces chambres;d'entrée et de sortie communiquent entre elles à travers l'ouverture centrale d'un siège annulaire fixe Un clapet mobile disposé dans la chambre de sortie est solidaire d'un piston traversant la paroi du bloc et est susceptible de coopérer avec le siège annulaire pour interrompre la communication entre les deux cham- bres dès que la pression dans la chambre de sortie est supérieure à une pression de consigne, ou pression de coupure, déterminée par une force de réaction, généralement variable, appliquée au piston, cette force de réaction étant sensiblement proportionnelle à la charge des roues dont on veut contrôler l'effort de freinage. Dans un tel dispositif, largement utilisé sur les véhicules 18036 automobiles, une fois le clapet en appui sur son siège, celui-ci est à nouveau dégagé de son siège dès que la force de réaction augmente, consécutivement à un accroissement de la charge des roues, ce qui a pour effet de permettre l'établissement d'une nouvelle pression de consigne supérieure à la pression de consigne établie à l'instant initial de freinage. Par contre, lors d'une diminution de la force de réaction, le clapet demeure en appui sur son siège et la pression dans la chambre de sortie conserve sa valeur initiale atteinte au début de l'opération de freinage Dans ce dernier cas, il en résulte que la pression de consigne est supérieure à la pression optimale de commande des moteurs de freins. Dans le but de pallier cet inconvénient, il a été proposé des sièges de clapet élastiquement déformables pour permettre au clapet de coulisser de façon étanche dans louverture du siège de façon à entraîner une baisse de pression dans la chambre de sortie lors d'une diminution de Ja force de réaction appliquée au piston après l'obturation de la communication entre les deux chambres. De plus, il est souhaitable que la pression du fluide, dans la chambre de sortie, varie au-delà de la pression de consigne, propor- tionnellernent à la pression du fluide dans la chambre d'entrée. Dans le but de remédier aux inconvénients précités, l'invention propose un régulateur de freinage comprenant une cloison annulaire mobile qui délimite les deux chambres et dont l'ouverture centrale est traversée par le piston à clapet et comporte un siège de clapet. Le clapet et son siège coopérent pour fournir une pression de consigne fonction de la force de réaction appliquée au piston pendant la période de freinage du véhicule et la cloison annulaire mobile fournit un moyen pour établir, dans la chambre de sortie, après fermeture du clapet, une pression de sortie fonction de la pression dans la chambre d'entrée. Les caractéristiques et les avantages que présentent l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui illustrent le concept 2 W_ 8036 de l'invention et représentent un mode de réalisation du régulateur de freinage Sur ces dessins, des références alphanumériques iden- tiques indiquent des éléments similaires. La figure 1 représente, sous une forme schématique, un régulateur de freinage selon l'invention. La figure 2 représente, selon une vue en coupe, conformément à l'invention, un mode de réalisation détaillé du régulateur de freinage. La figure 1 représente, sous une forme schématique, un régulateur de pression selon l'invention Ce régulateur comprend les éléments suivants un corps 1 dans lequel est pratiqué un alésage étagé 2 comportant un gradin 3, cet alésage étant obturé à l'une de ses extrémités par un bouchon de fermeture hermétique 4, faisant également office de butée, un piston à clapet 5 disposé axialement dans l'alésage, ce piston à clapet comprenant: le piston 5 proprement dit, monté de façon étanche, qui coulisse à travers la paroi du bloc et se projette à l'extérieur, et une tige de transmission 5 a solidaire d'un clapet 5 b, de forme sensiblement cylindro-cÈnique représenté en appui sur la butée 4 a fournie par le bouchon 4, une cloison annulaire rigide 6 disposée coaxialement et montée de façon étanche dans l'alésage, cette cloison annulaire libre de cou- lisser dans l'alésage comprend:une ouverture centrale 6 a traversée par la tige de transmission 5 a du piston 5, un siège de clapet 6 b et un joint d'étanchéité 6 c, une première butée 7 destinée à limiter le déplacement de la cloison annulaire 6 vers le gradin 3 et, éventuellement, une seconde butée 8 pour limiter le déplacement de cette cloison annulaire vers le bouchon de fermeture 4, un ressort de rappel 9, de faible raideur, disposé entre le bouchon de fermeture et la cloison annulaire, pour assurer le rappel de celle- ci contre la première butée 7, un orifice d'entrée 10 destiné à relier le régulateur de freinage au maître-cylindre du système de freinage du véhicule, un orifice de sortie Il destiné à relier le régulateur de freinage aux moteurs de freins des roues arrières du véhicule. La cloison annulaire 6 délimite, dans l'alésage 2, une première chambre 12 reliée à l'orifice d'entrée 10 et une seconde chambre 13 reliée à l'orifice de sortie Il; ces deux chambres peuvent commu- niquer entre elles par l'orifice central 6 a de la cloison annulaire 6 et cette communication peut être interrompue lorsque le clapet 5 b est sollicité sur le siège de clapet 6 b, les surfaces côniques du siège et du clapet étant susceptibles de coopérer de façon étanche. La tête de piston 5 c est l'objet d'une force antagoniste F, encore appelée force de réaction, dirigée suivant la flèche 14 Cette force antagoniste F est fournie par un organe de commande méca- nique, ou autre, comprenant éventuellement des moyens élastiques précontraints Le bloc 1 du régulateur comprend, en outre, des moyens de fixation (non représentés) au chassis du véhicule, alors que l'organe de commande est relié généralement à un élément de l'essieu des roues arrières Un tel organe de commande a déjà été largement décrit dans la littérature technique et ne sera pas repris en détail ici La liaison de cet organe de commande est telle que toute variation de la charge des roues arrières du véhicule produit une modification sensiblement proportionnelle de la force antago- niste F. La section 51 du piston 5 est déterminée par la pression de consigne Pc, telle que: F c 51 La section 52 du clapet 5 b est sensiblement inférieure à la section 51 du piston 5, tandis que la section 53 de l'ouverture centrale 6 a de la cloison annulaire 6 est inférieure à la section 52 du clapet 5 b, tout en présentant une faible restriction au passage du fluide autour de la tige de transmission 5 a D'autre part, la section 54 de l'alésage 2 est déterminée par le gain de transfert (G) du 18036 régulateur tel que: SI G= 1 s 4 inférieur à l'unité lorsque le clapet 5 b est sollicité fortement sur son siège 6 b. La fonction du ressort de rappel 9, de faible raideur, est de maintenir en appui la cloison annulaire 6 sur la première butée 7 pour éviter que prenne naissance un phénomène d'oscillation avant la fermeture du clapet 5 b La raideur de ce ressort de rappel peut être calibrée pour contribuer à la fonction compensatrice qui est alors dépendante des variations de volume des circuits de fluide et de la modification du module de compressibilité du fluide de freinage. Le fonctionnement du régulateur de freinage qui vient d'être décrit est le suivant: La pédale de freinage du véhicule étant relâchée, les positions relatives des différents éléments correspondent à celles repré- sentées sur la figure 1 Le clapet 5 b est dégagé de son siège 6 b pour assurer le libre passage du fluide entre la chambre d'entrée 12 et la chambre de sortie 13. Lorsque le conducteur actionne la pédale de freinage du véhicule, la pression d'entrée Pl cro Tt progressivement et le fluide s'écoule dans la chambre de sortie à travers l'ouverture centrale 6 a de la cloison annulaire 6, en appui sur sa butée supérieure 7 La force antagoniste F appliquée sur la tête de piston 5 c s'oppose au déplacement du piston à clapet 5 sur lequel s'exerce une force de pression Pi Si Dès que cette force de pression est supérieure à la force antagoniste F, le clapet 5 b est sollicité sur son siège 6 b et les surfaces cÈniques de ces éléments viennent en contact pour obturer la communication entre les deux chambres A cet instant, la pression établie dans la chambre de sortie 13, appelée "pression de consigne", ou encore "pression d'intervention", atteint une valeur Pc déjà définie. Lorsque la pression d'entrée Pl continue à croître, l'ensemble constitué par le piston 5 et la cloison annulaire 6 se déplace en direction du bouchon de fermeture 4 sous l'effet d'une force de pression proportionnelle à ( 54 51) qui est transmise dans la chambre de sortie 13 pour fournir une pression de sortie P égale à: o SI O= Pl S (Pl Pc) Lorsque la pression d'entrée P atteint une valeur importante au-delà de laquelle la cloison annulaire 6 vient en appui sur la seconde butée 8, dès cet instant la pression de sortie P conserve une valeur constante. Inversement, lorsque le conducteur relâche la pédale de frei- nage du véhicule, la pression d'entrée P diminue Par voie de conséquence, l'ensemble constitué par le piston 5 et la cloison annulaire 6 se déplace pour venir en appui sur la première butée 7; la force de pression PO appliquée sur la section 52 du clapet 5 b, plus faible que la section 51 du piston 5, étant alors inférieure à la force antagoniste F appliquée à la tête de piston 5 c' la communication entre les deux chambres 12, 13 est rétablie. Si au cours du freinage du véhicule, la charge des roues arrières contrôlées par le régulateur augmente, la force anta- goniste F croit proportionnellement et le clapet 5 b est dégagé de son siège 6 b, permettant ainsi l'établissement d'une nouvelle valeur de la pression d'intervention, dans la chambre dé sortie, qui s'oppose à la nouvelle force antagoniste Inversement, si la charge des roues arrière diminue, l'ensemble constitué par le piston 5 et la cloison annulaire 6 se déplace dans la direction opposée à celle du bouchon de fermeture 4 jusqu'à l'établissement d'un nouvel équilibre des pressions Pl et P qui produit une pression plus faible dans la chambre 13 La figure 2 représente, selon une vue en coupe, un mode de réalisation d'un régulateur de freinage conforme à l'in- vention. Le corps 1 du dispositif peut être réalisé par fonderie d'un matériau tel que la fonte ou un alliage léger ou un matériau 8036 plastique chargé ou non de forte raideur et de bonnes propriétés rhéologiques; dans ce corps sont usinés un alésage étagé 2 com- portant un gradin 3 et les orifices d'entrée 10 et de sortie 11 Le piston à clapet 5, dans sa partie coulissante, comporte un joint d'étanchéité 5 d placé dans une gorge circulaire ménagée à cet effet. La tige de transmission 5 a, de grande raideur, comporte, dans sa partie terminale, au droit de l'ouverture centrale 6 a de la cloison annulaire 6, un étranglement 5 e dans le but de réduire la perte de charge dans cette ouverture et le clapet 5 b est muni d'un téton 5 f destiné à réduire l'adhérence du clapet sur la butée d'appui 4 a fournie par le bouchon de fermeture 4 de l'alésage; ce bouchon étant muni d'un joint d'étanchéité 4 b placé dans une gorge circulaire pour assurer un moyen hermétique de fermeture Le bouchon de fermeture 4, en appui sur un épaulement 2 a est maintenu en place, par exemple, par un anneau d'arrêt 15. Selon ce mode de réalisation, la cloison annulaire 6 est portée par un élément cylindrique 16 venant en appui sur le gradin 3 de l'alésage 2 qui fournit un moyen de butée pour limiter le dépla- cement de la cloison 6 sous l'effort d'un ressort de rappel 9 de faible raideur L'élément cylindrique 16 du dispositif peut être réalisé en acier, ou en alliage léger ou en un matériau plastique chargé ou non, de grande raideur et présentant de bonnes carac- téristiques rhéologiques La cloison annulaire 6 est réalisée préfé- rentiellement en un matériau tel qu'un élastomère de forte raideur à cet effet, cette cloison annulaire est maintenue sur l'élément cylindrique 16 entre un manchon 16 a réalisé en un matériau plas- tique de raideur moyenne et présentant de bonnes caractéristiques Théologiques, et une bague 16 b Dans le but de faciliter la fabri- cation et le montage du piston à clapet 5, le manchon 16 a comporte une fente 17 ou, selon une variante de réalisation, est constitué de deux éléments qui sont disposés en regard l'un de l'autre Ce mode de réalisation de la cloison annulaire mobile présente plusieurs avantages: le guidage du déplacement de cette cloison annulaire est assuré par une portée importante fournie par l'élément cylindrique 225 ô 8036 16; le moyen permettant de limiter le déplacement de la cloison dans la direction opposée au bouchon de fermeture 4 est fournie par le gradin 3 de l'alésage 2 et le piston à clapet 5 peut être réalisé en une seule pièce Enfin, on notera qu'un second moyen permettant de limiter le déplacement de la cloison annulaire 6 suivant la direction du bouchon de fermeture 4 peut être fournie par la partie inférieure de l'élément cylindrique 16, en dimensionnant cette partie inférieure afin qu'elle vienne en appui sur l'embase 4 c du bouchon de ferme- ture 4 pour limiter la pression de sortie P à une valeur maximale PO (Max) Pour éviter que la partie inférieure de l'élément cylin- drique 16 n'obture l'orifice de sortie Il de la seconde chambre 13, il est nécessaire de ménager des ouvertures dans cette partie infé- rieure Les surfaces de contact du clapet 5 b et de son siège 6 b peuvent être de forme conique, sphérique ou plane. Le fonctionnement du régulateur de freinage décrit à la figure 2 est identique à celui décrit à la figure 1 et, en conséquence, ne sera pas repris ici. Dans le cas d'une application du régulateur de freinage à un système à double circuit, le bloc 1 peut comporter deux régulateurs identiques opérant en parallèle; dans ce cas, la force antagoniste F est portée à une valeur double et également répartie sur les têtes de piston 5 c. On voit maintenant plus clairement les avantages que présente un régulateur de freinage conforme à l'invention: d'une part, les effets des variations du volume du circuit de fluide des roues arrières et de compressibilité du fluide de freinage sont éliminés et, d'autre part, la caractéristique de transfert G = AP /AP; après le o ie point d'intervention, peut être adaptée par construction pour fournir un freinage optimal des roues arrières du véhicule tout en réduisant le risque d'instabilité du véhicule lors d'un freinage brutal. Un régulateur de freinage selon linvention trouve son appli- cation dans les systèmes de freinage du type double ou simple circuit. l 8036 REVENDICATIONS 1 Régulateur de freinage comprenant un bloc ( 1) traversé par un alésage ( 2) à gradin ( 3) obturé par un bouchon ( 4) à l'une de ses extrémités, et un piston ( 5) à clapet ( 5 b) disposé axialement dans cet alésage et soumis à une force antagoniste (F), caractérisé en ce qu'une cloison annulaire ( 6) mobile dont le déplacement est limité par au moins une première butée ( 7) est disposée coaxialement dans l'alésage à gradin pour fournir une première ( 12) et une seconde chambres ( 13) communicantes, reliées respectivement à des orifices d'entrée ( 10) et de sortie ( 11) et en ce que l'ouverture centrale ( 6 a) de cette cloison annulaire ( 6) traversée par le piston à clapet, est munie d'un siège de clapet ( 6 b). 2 Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort de rappel ( 9) de la cloison annulaire ( 6), disposé entre le bouchon de fermeture ( 4) et la paroi de la cloison en regard de ce bouchon. 3 Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde butée ( 8) pour limiter le déplacement de la cloison ( 6) dans la direction du bouchon de fermeture( 4) de l'alésage ( 2). 4 Régulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cloison annulaire ( 6) est portée par un élément cylindrique ( 16) qui coulisse de façon étanche dans l'alésage ( 2). Régulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la cloison mobile ( 6), réalisée en un matériau élastique, est insérée entre un manchon ( 16 a) et une bague ( 16 b) solidaires de l'élément cylindrique. 6 Régulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon ( 16 a) comporte au moins une fente transversale ( 17). 7 Régulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première butée ( 7) est fournie par le gradin ( 3) de l'alésage ( 2). 8 Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet ( 5 b) est réalisé en un matériau élastique et est disposé coaxialement sur la tige de piston ( 5 a). 9 Régulateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le clapet ( 5 b) est maintenu sur la tige de piston ( 5 a) par une rondelle ( 5 f) qui constitue le moyen d'appui de ce clapet sur le bouchon de fermeture ( 4) de l'alésage ( 2).