Brevet FR2520318A1 — publié le 19830729

La présente invention concerne un système de freins combinés pour freinage et direction de véhicules, dans lequel il est prévu pour cha- cun des deux côtés opposés du véhicule, un premier frein, un dispositif d'actionnement pour actionner ce frein, et un maître-cylindre pour action- ner un deuxième frein, ledit maître-cylindre étant apte à être actionné par la force du dispositif d'actionnement ou par sa force antagoniste. Les systèmes de freins combinés pour freinage et direction de véhicules sont principalement utilisés sur les tracteurs, les moissonneuses- batteuses et autres véhicules agricoles Sur ces véhicules, ces systèmes servent à exécuter des freinages normaux, au cours desquels les freins sont appliqués simultanément sur plusieurs essieux du véhicule, et servent à exécuter des actions de freinage directionnel au cours desquelles seule la roue motrice du côté intérieur de la trajectoire courbe est freinée pour accentuer l'action de changement de direction. Pour satisfaire à ces besoins, un système de freinage connu, du type que l'on vient de décrire (demande de brevet 16 55 258 en RFA), est doté d'une valve de commutation qui est actionnable par la pression dans les deux maîtres-cylindres Si une pression règne dans les deux maîtres-cylin- dres, cette valve ouvre une communication de fluide de pression entre le maître-cylindre respectif et le deuxième frein du véhicule, qui est relié au maître-cylindre et ne participe pas à l'action de freinage directionnel, et ferme ladite communication dans le cas o la pression ne règne que dans un seul maître-cylindre Cette valve de commutation est de conception rela- tivement compliquée, car elle compare les pressionsdans les deux maîtres- cylindres sans admettre une communication hydraulique entre les chambres de pression desdeux maîtres-cylindres De plus, un inconvénient de la valve de commutation est qu'elle doit interrompre la communication entre le deuxième frein qui ne participe pas à l'action de freinage directionnel et le maître- cylindre, à la suite de l'actionnement du frein de changement de direction. L'actionnement rapide de ce dernier peut avoir ce résultat que le deuxième frein se trouve appliqué par la pression avant la fermeture de la valve de commutation, l'action de freinage directionnel se trouvant alors contrariée de ce fait Autre inconvénient du système de freinage connu: dans le cas d'un actionnement simultané desdeux dispositifs d'actionnement, des courses d'application des freins différentes sur l'un et l'autre côté du véhicule ne peuvent être compensées que par un déplacement des pistons de la valve de commutation Par suite, la valve de commutation doit avoir de grandes chambres. La présente invention a pour but de parvenir à un système de freins combiné pour freinage et commande de direction, du type indiqué au début, mais d'une conception particulièrement simple et n'exigeant pas de' valves commandées par pression pour interrompre la communication entre le deuxième frein et le maître-cylindre dans le cas d'un freinage direc- tionnel. Selon la présente invention, ce but est atteint par le fait que les chambres de pression des deux maîtres-cylindres sont en communication mutuelle permanente et que la course d'actionnement disponible sur chaque dispositif d'actionnement est plus grande de la course nécessaire pour actionner le premier frein que la course d'actionnement du piston du maître- cylindre respectif, cette dernière course étant limitée par une butée Il en résulte que de la pression ne peut se développer dans les chambres de pres- sion des deux maîtres-cylindres que s'ils sont actionnés simultanément En effet, c'est seulement dans ce cas que les valves reliant les chambres de pression au réservoir d'alimentation sont fermées dans les deux maîtres- cylindres, et que de la pression peut se développer dans les chambres de pression Si au cours d'un freinage directionnel, un seul dispositif d'ac- tionnement est manoeuvré, le piston du maître-cylindre relié à ce dispositif d'actionnement est d'abord déplacé jusqu'à sa butée, tandis que le fluide de pression refoulé par ce piston s'écoule, via la valve d'égalisation ou- verte du maître-cylindre non actionné, dans le réservoir d'alimentation Il n'est alors pas possible que de la pression se développe pour actionner le deuxième frein Lorsque le piston du maître-cylindre arrive contre la butée, cette dernière va soit transmettre la force d'actionnement au dispositif pour l'actionnement du premier frein, soit former un appui pour le dispositif d'actionnement, lequel est alors en mesure de fournir la force antagoniste contrebalançant la force d'actionnement. La présente invention permet donc d'appliquer un frein d'un seul côté du véhicule, en agissant sur le dispositif d'actionnement affecté à ce frein, en vue d'obtenir un freinage directionnel, et permet aussi d'appliquer simultanément tous les freins en agissant sur les deux dispositifs d'action- nement en vue d'obtenir un freinage normal, cela sans qu'il y ait besoin de valves commandées par pression pour parvenir à ce résultat Dans cet agence- ment, le trajet d'actionnement lors d'un freinage directionnel est plus grand que lors d'un freinage normal, puisque le piston du maître-cylindre concerné doit, lors d'un freinage directionnel, être déplacé d'abord jusqu'à sa butée avant que la force d'actionnement puisse être établie Toutefois, cela ne 25203 1 8 constitue pas un inconvénient Au contraire, le type de freinage mis en oeuvre devient évident pour l'opérateur manoeuvrant le système de freinage-: tout actionnement erroné peut être détecté précocement par l'indication que constitue la course d'actionnement, et l'opérateur est en mesure d'annuler cette erreur. Un autre avantage du système de freins selon l'invention réside dans le fait qu'il comprend des circuits indépendants l'un de l'autre pour les premiers freins et le deuxième, ce qui accroît la fiabilité du système à l'égard des défaillances Comme le deuxième frein est relié aux deux maîtres-cylindres, il peut être le siège d'une compensation par les maîtres- cylindres si les premiers freins doivent parcourir des distances d'applica- tion différentes A cet effet, les courses de compensation des pistons de maîtres-cylindres peuvent être relativement petites. Une forme de réalisation préférée de l'invention, caractérisée par une grande simplicité, consiste en ce que les premiers freins sont action- nables hydrauliquement et en ce que chaque dispositif d'actionnement comporte un maître-cylindre à deux pistons en tandem ayant son premier circuit de freinage relié au premier frein et son deuxième circuit de freinage relié au deuxième frein et au circuit de freinage correspondant du maître-cylindre en tandem de l'autre dispositif d'actionnement Dans cet agencement, les cir- cuits commandés par les pistons flottants des deux maîtres-cylindres en tandem sont avantageusement reliés aux premiers freins, car cela a pour résultat que la course morte reste petite en cas de défaillance d'un circuit de frein. Pour que le rapport entre la force d'actionnement exercée et la pression engendrée dans les circuits de freins respectifs soit maintenu à une valeur approximativement constante quelle que soit l'action de freinage, nor- male ou directionnelle, l'invention propose en outre que les surfaces hydrau- liquement efficaces des pistons flottants des deux maîtres-cylindres en tan- dem soient toutes les deux dans le même rapport plus grandes de préférence deux fois plus grandes que les surfaces hydrauliquement efficaces des pis- tons à tige poussoir Qu'il actionne les deux maîtres-cylindres en tandem ou seulement l'un d'entre eux, l'opérateur va ainsi agir dans l'un et l'autre cas approximativement sur la mime surface efficace et n'aura donc pas besoin de doser différemment l'effort de freinage pour passer d'un freinage direc- tionnel à un freinage normal, et vice-versa Ainsi, le risque de surfreinage sera notamment évité lors de l'exécution d'un freinage directionnel. Si l'on désire que l'augmentation de la course d'actionnement 252031 8 lors d'un freinage directionnel soit aussi faible que possible, et si l'on peut admettre, lors d'un freinage directionnel, un rapport "force d'action- nement/pression" différent de celui intervenant lors d'un freinage normal, ce but peut alors être avantageusement atteint en donnant aux pistons flot- tants des deux maîtres-cylindres des surfaces hydrauliquement efficaces plus petites dans le même rapport que les surfaces hydrauliquement efficaces des pistons à tige-poussoir, les circuits des pistons à tigepoussoir des deux maîtres-cylindres en tamdem étant raccordés aux premier freins, tandis que les circuits des pistons flottants communiquent l'un avec l'autre et avec les deuxièmes freins Grâce à cet agencement, le rapprochement du piston flottant et du piston à tige-poussoir lors de l'actionnement des deux maîtres- cylindres en tandem peut être réduits, de sorte que l'on peut donner une faible valeur à la distance qui sépare les pistons à tige-poussoir de leur butée sur les pistons flottants dans la condition de non-actionnement. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de la présente invention, les chambres de pression des deux maîtres-cylindres en tandem, communiquant avec les premiers freins, sont mutuellement raccordés par un conduit qui est fermé par une soupape commandée par pression, laquelle soupape est chargée par un ressort dans la direction correspondant à sa * 20 fermeture et n'est ouverte, contre la force de son ressort, que par la pres- sion régnant dans les chambres de pression qui sont reliées au deuxième frein Grâce à ce perfectionnement de l'invention, l'actionnement des deux maîtres-cylindres en tandem crée, d'une façon très simple, une interconnexion directe des chambres de pression des maîtres-cylindres en tandem, lesdites chambres de pression communiquant avec les premiers freins, de sorte que des courses d'application des premiers freins différentes n'ont pas à être com- pensées par des courses des pistons flottants différentes On peut donc adopter, en correspondance avec cela, une valeur plus petite pour la distan- ce comprise entre les pistons flottants et les pistons à tige-poussoir, ce qui conduit à une réduction de la course d'actionnement lors d'un freinage directionel En outre, cette forme de réalisation présente cet avantage que, dans le cas d'une défaillance d'un circuit de piston à tige- poussoir ou éventuellement d'un premier frein, l'actionnement de l'autre premier frein, et par conséquent le freinage unilatéral est empêché Le freinage est alors effectué exclusivement par le deuxième frein qui a des freins agencés symé- triquement sur les deux côtés du véhicule. De préférence, les deux maîtres-cylindres en tandem ont un 25203 1 8 réservoir d'alimentation commun, avec une première chambre à laquelle les circuits des pistons flottants sont raccordés, et une deuxième chambre à laquelle les circuits des pistons à tige-poussoir sont raccordés On est ainsi assuré que les chambres de pression d'un maître-cylindre en tandem ne pourront pas être vidées en cas de freinage directionnel fréquent d'un c 8 té du véhicule. La présente invention autorise un grand nombre de formes de réalisation C'est ainsi que l'application des premiers freins peut 9 tre effectuée mécaniquement par l'intermédiaire d'un câble, d'une tringlerie, ou des leviers directs Pour assurer un couplage mécanique au premier frein, on peut soit utiliser des cylindres du type traction, qui transmettent la force d'actionnement à une tringlerie, soit utiliser des maitrescylindres à pression dont les pistons forment des contre-appuis, pour pédales de frein ou leviers Pour ce qui est de l'actionnement hydraulique du premier frein, on peut utiliser tous les types de construction de maîtres-cylindres en tandem classiques et éprouvés Il est aussi possible d'amplifier la force de chaque dispositif d'actionnement par un amplificateur de force de freinage de conception orthodoxe. Les différents objets et caractéristiques de l'invention vont maintenant être exposés de façon plus détaillée dans la description qui va suivre, faite en se référant à la figure annexée qui en représente un mode de réalisation choisi à titre non limitatif. La figure unique du dessin annexé représente un système combiné de freins de freinage et de direction pour un véhicule Ce système comporte deux maîtres-cylindres 1, 2, chacun du type à deux cylindres en tandem (briè- vement appelé "maitre-cylindre en tandem") Ces maîtres-cylindres en tandem 1, 2 sont actionnés chacun par une pédale de frein correspondante 3, 4 Le maître-cylindre 1 est doté d'un piston 5, avec tige-poussoir liée à la pédale de frein 3, et comporte un piston flottant 6 Ces pistons sont tous deux sollicités par des ressorts de rappel 7, 8 contre une butée définissant leur position au relâchement des freins ("position de nonfreinage") Une chambre de pression 9 est interposée entre le piston 5 doté d'une tige pous- soir et le piston flottant 6 Une chambre de pression 10 est située entre le piston flottant 6 et le fond du maître-cylindre en tandem 1 Par des vaives d'égalisation 11, 12, les deux chambres de pression 9, 10 communiquent avec des raccords 13, 14 allant à un réservoir d'alimentation Les faces terminales du piston 5 à tige-poussoir et du piston flottant 6, vers la cham- bre de pression, sont isolées, par des joints annulaires des chambres d'ali- mentation 15, 16, lesquelles sont en communication par des trous avec les 252031 8 raccords 13, 14. Le maître-cylindre en tandem 2 a une conception identique à celle du maître-cylindre 1 Sur le dessin, il est disposé symétriquement, comme une image du précédent dans un miroir Chaque maitre-cylindre en tandem est affecté à un côté du véhicule, le ma tre-cylindre en tandem l étant par exemple affecté au côté gauche du véhicule, et le maitre-cylindre en tandem 2 au côté droit. Des raccords 17, 18, comportant une soupape le retenue de pression, servent respectivement à raccorder la chambre de pression 10 du maîtrecylindre en tandem 1 à un frein 19 du côté gauche du véhicule, et à raccorder la chambre de pression correspondante du maître-cylindre 2 à un frein 20 sur le côté droit du véhicule Les freins 19 et 20 sont destinés à freiner les roues motrices du véhicule La chambre de pression 9 du mattre- cylindre en tandem 1 est en communication, via une conduite 21, avec la cham- bre de pression correspondante du maître-cylindre en tandem 2 Cette conduite 21 comporte un organe 22 assurant, via une valve de retenue de pression, un raccordement entre cette conduite 21 et les freins 23, 24 de l'essieu non moteur du véhicule. Le mode de fonctionnement du système de freinage est comme suit au cours d'un freinage normal, par exemple lorsque le véhicule roule sur une route, les deux pédales de freins 3, 4 sont actionnées simultanément Pour cela, les pédales de frein peuvent âtre mécaniquement couplées l'une à l'au- tre par un verrou Lorsque les deux maîtres-cylindres en tandem sont action- nés également, la pression se développe dans les chambres de pression 9, 10 et dans les chambres de pression correspondantes du maître-cylindre en tandem 2, de sorte que tous les freins 19, 20, 23, 24 sont appliqués Si les courses d'application des freins 19 et 20 sont différentes, cela est compensé par des déplacements différents des pistons flottants Toutefois, la distribution égale de la pression ne s'en trouve pas affectée puisqu'une égalisation cons- tante de la pression s'effectue via la conduite 21. Si, par exemple lorsque le véhicule roule hors d'une route, on désire le faire virer vers la gauche, et si cette action de changement de direction doit être accentuée par freinage, seule la-pédale de frein 3 est alors enfoncée A cet effet, le piston à tige-poussoir, 5, est poussé dans la chambre de pression 9, jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre le piston flottant 6 Le fluide de pression chassé de la chambre de pression 9, s'écoule, via la conduite 21-, dans la chambre de pression correspondante du mattre-cylindre en tandem 2 et, de là, dans le réservoir d'alimentation,- en passant par la valve d'égalisation, ouverte, qui corres Dond à la valve d'égalisation 11 Par suite, aucune montée en pressionne peut avoir 252031 8 lieu dans la chambre de pression 9, de sorte que les freins 23, 24 de l'es- sieu non-moteur du véhicule, restent non actionnés Dès que le piston à tige-poussoir, 5, rencontre le piston flottant 6, ce dernier peut être dé- placé mécaniquement par la pédale de frein 3, et la pression pour actionner le frein 19 peut être établie dans la chambre 10 Si c'est la pédale de frein 4 qui uniquement est enfoncée, le frein 20 est alors actionné seul de façon correspondante. Pour éviter que, lors de l'enfoncement d'une seule pédale de frein, la pression engendrée soit, pour une force d'actionnement donnée, considérablement plus grande que dans le cas o les deux pédales de frein sont enfoncées, les surfaces hydrauliquement efficaces F 2 des pistons flot- tants des deux maîtres-cylindres en tandem 1, 2 sont dimensionnées de façon à valoir environ le double des surfaces hydrauliquement efficaces Fl des pistons à tige-poussoir La surface efficace actionnée est alors sensiblement la même dans les deux cas Dans le cas d'un enfoncement des deux pédales de frein 3 et 4, ce sont les deux pistons à tige-poussoir qui, par-leur surface totale efficace Fl + Fl, déterminent la production de pression Dans ce cas,- les pistons flottants constituent simplement des parois partitrices mobiles entre les deux chambres de pression de chaque maître-cylindre en tandem Si une seule pédale de frein est enfoncée, elle agit directement sur le piston flottant ayant une surface efficace F 2 = Fl + Fl Ainsi, la surface active est la même dans les deux cas, de sorte que, pour une force d'actionnement donnée, on obtient la même pression dans l'un ou l'autre cas L'actionnement du système de freins ne demande aucun changement de dosage d'effort, par rapport au dosage habituel, lorsqu'on passe d'un freinage de décélération normal à un freinage pour changement de direction, et vice-versa. Si le circuit de freinage raccordé aux freins 23, 24 devient défaillant du fait d'un défaut, les freins 19, 20 restent actionnables, et les deux maîtres-cylindres en tandem 1, 2, opèrent comme lors d'un freinage pour changement de direction, même s'ils sont actionnés simultanément, c'est- 1 à-dire que les pistons à tige-poussoir viennent chacun directement au contact du piston flottant correspondant Toutefois, dans ce cas, il n'y a pas d'éga- lisation hydraulique des pressions d'actionnement des deux maîtrescylindres en tandem. Si par exemple, le circuit de freinage raccordé au frein 19 devient défaillant du fait d'un défaut, les freins 20, 23, 24 peuvent encore être actionnés Si les deux pédales 3, 4 sont enfoncées simultanément, les pistons à tige-poussoir des deux maîtres-cylindres 1, 2 servent d'abord à refouler le fluide nécessaire au déplacement du piston 6 jusqu'à ce que celui- ci soit en butée contre le fond du maitre-cylindre 1 Ensuite, la pression nécessaire pour actionner les freins 20, 23, 24 peut être établie dans la chambre de pression 9 et dans les deux chambres de pression du maîtrecylindre 2 Coume les deux maîtres-cylindres en tandem 1, 2 restent en communication mutuelle via la conduite 21, les pressions d'actionnement s'égalisent dans cette condition de fonctionnement. Il est bien évident que toutes les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 25203 1 8 g REVENDICATIONS 1 Système de freins combiné pour freinage et direction de véhicules, dans lequel il est prévu, pour chacun des deux c 8 tés opposés du veéhicule, un premier frein, un dispositif d'actionnement pour actionner ce frein, et un maître-cylindre pour actionner un deuxième frein, ce mattre- cylindre étant apte à être actionné par la force du dispositif d'actionnement ou par sa force antagoniste, caractérisé en ce que les chambres de pression ( 9) des deux maîtres-cylindres ( 1,2) sont en communication mutuelle permanente, et en ce que la course d'actionnement disponible sur chaque dispositif d'actionnement ( 3,4) est plus grande de la course nécessaire pour actionner le premier frein ( 19,20) que la course d'actionnement du piston ( 5) du maître-cylindre respectif ( 1,2), cette dernière course étant limitée par une butée ( 6). 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers freins ( 19,20) sont actionnables hydrauliquement, et en ce que chaque dispositif d'actionnement comporte un maître-cylindre en tandem ( 1,2) ayant son premier circuit de freinage ( 17,18) relié au premier frein ( 19,20) et son deuxième circuit de freinage relié au deuxième frein ( 23, 24) et au circuit de freinage correspondant du maître-cylindre en tandem de l'autre dispositif d'actionnement. 3 Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les circuits ( 17,18) commandés par les pistons flottants des deux ma:tres- cylindres en tandem ( 1,2), sont reliés aux premiers freins ( 19,20). 4 Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les surfaces hydrauliquement efficaces (F 2) des pistons flottants ( 6) des deux maîtres-cylindres en tandem ( 1,2) sont toutes les deux dans le même rapport plus grandes, de préférence deux fois plus grandes, que les surfaces hydrauliquement efficaces (F 1) des pistons à tige poussoir ( 5). Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les surfaces (F 2) hydrauliquement efficaces des pistons flottants ( 6) des deux maîtrescylindres en tandem ( 1,2) sont toutes les deux, dans le même rapport plus petites que les surfaces hydrauliquement efficaces (F 1) des pistons à tige-poussoir ( 5), les circuits des pistons à tige poussoir des deux maîtres cylindres en tandem étant raccordés aux premiers freins, tandis que les circuits des pistons flottants communiquent l'un avec l'autre et avec les deuxièmes freins. *,Xo 6 Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les chambres de pression ( 10) des deux maitres- cylindres en tandem ( 1,2), com=uniquant avec les premiers freins ( 19,20) , sont mutuellement raccordées par un conduit qui est fermé par une soupape commandée par pression, laquelle soupape est chargée par un ressort dans la direction correspondant à sa fermeture et n'est ouverte, contre la force de son ressort, que par une pression régnant dans les chambres de pression ( 9) qui sont reliées au deuxième frein ( 23,24). 7 Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux maîtres-cylindres en tandem ( 1,2) ont un réservoir d'alimentation commun comportant une première chambre à laquelle les circuits des pistons flottants sont raccordés, et une deuxième chambre à laquelle les circuits des pistons à tige poussoir sont raccordés.