Brevet FR2527152A1 — publié le 19831125

La présente invention se rapporte à un maître-cylindre pour freins hydrauliques de véhicules automobiles. On connaît déjà diverses constructions de maîtres-cylin- dres du type sus-mentionné Dans une construction connue, le maitre- cylindre comporte au moins un piston avec un ressort de rappel tenu par un organe de liaison central, et un corps de soupape qui peut coulisser par rapport au piston -et qui ouvre un passage compensateur dans le piston lorsque le ressort de rappel du piston est soulagé, ce corps de soupape portant sur sa face terminale voisine du passage compensateur un organe obturateur élastique dont le diamètre exté- rieur est plus grand que le diamètre du passage compensateur. Le piston du maître-cylindre est guidé dans un alésage cylindrique d'un carter, auquel il se conjugue avec étanchéité et pos- sibilité de coulissement axial Une face terminale du piston, proche de la pédale de frein, délimite une chambre qui est reliée à un ré- servoir de retour La face terminale du piston du maître-cylindre qui est éloignée de la pédale délimite une chambre de travail qui est mise sous pression lorsqu'on actionne la pédale de frein Les cham- bres des deux c 6 tés du piston du maître-cylindre sont mises en commu- nication mutuelle lorsque la pédale de frein est relâchée, c'est-à- dire lorsque le frein n'est pas actionné, cette intercommunication é- tant réalisée par un passage compensateur qui ouvre centralement sur la face terminale du piston du maître-cylindre située en face de la chambre de travail Dans l'alignement de ce passage compensateur, dans la chambre de travail, un corps de soupape peut coulisser par rapport au cylindre et porte un organe obturateur élastique au moyen duquel le passage compensateur peut être fermé durant le freinage. La position inactive de l'agencement est établie par le res- sort de rappel du piston, agissant sur le fond du maître-cylindre et sur le piston du mattre-cylindre, ainsi que par un ressort de fermeture de soupape agissant sur le corps de soupape De plus, un tirant est formé sur le corps de soupape et maintient l'organe obturateur élastique à une distance maximale du passage compensateur lorsque le frein est relâché. Lorsque, à l'occasion d'un freinage, une force d'actionnement 2527152. est transmise, via la pédale de frein, au piston du maître-cylindre, il y a d'abord compression du ressort de rappel entre le pis- ton du maître-cylindre et le fond du maître-cylindre, d'o il résulte que le ressort de fermeture de soupape est relâché de la même quantité, de sorte que l'organe obturateur élastique se déplace en direction du passage compensateur Lorsque l'intensité de la force d'actionnement est suffisamment grande, l'organe obturateur touche le piston autour du passage compensateur et provoque ainsi l'interrup- tion de la communication entre la chambre de travail du matre-cylindre et le réservoir de retour Si l'on déplace davantage le piston du maître- cylindre, la chambre de travail du maître-cylindre, opposé à la pédale, est mise en pression et cela a pour effet de provoquer un actionnement des freins de roues reliés à cette chambre de travail Pendant l'action de relâchement des freins, le piston du maltre-cylindre est rappelé gra- duellement, dans une mesure telle-que l'organe obturateur élastique se décolle finalement de la surface entourant le passage compensateur et que la chambre de travail du maître-cylindre et les freins des roues deviennent exempts de pression. Des maîtres-cylindres du type précédent, comportant ce que l'on appelle des soupapes centrales ont, par rapport aux maîtres- cylindres fermés par des joints d'étarnchéité souples, cet avantage qu'il n'y a pas besoin de ce que l'on appelle un "trou de détente"', qui doit être franchi à chaque freinage Lorsqu'ils passent par-dessus de tels trous de détente, les joints d'étanchéité souples sont soumis à une usure relativement importante En particulier en combinaison avec un ensemble de régulation antiblocage, il peut arriver que de très fortes pressions se développent dans la chambre de travail, même dans le cas de petites courses d'actionnement des pistons du maître-cylindre. Dans de telles circonstances, on ne peut exclure que les fortes diffé- rences de pression agissant sur le joint d'étanchéité souple vont presser celui-ci dans le trou de détente, et le rendre ainsi inopérant. Toutefois, on a également constaté qu'avec les maitres-cylin- dres dotés de valves centrales, comme décrit plus haut, l'organe obtu- rateur élastique est pressé de façon similaire dans le passage compen- sateur central, cela dans certaines conditions de fonctionnement spécifiques Si cela se répète fréquemment, l'organe d'étanchéité peut, dans ce cas aussi, devenir fragile sous l'effet de la grande amplitude des déformations, oupeut être cisaillé sur les bords du passage -compensateur, selon le cas Le résultat est que l'étanchéité de l'or- gane obturateur élastique est considérablement compromise. Un but général de la présente invention est d'éviter les in- convénients de l'art antérieur. Plus particulièrement, la présente invention a pour but de parvenir à un mattre-cylindre dépourvu des inconvénients des mattres- cylindres connus. Un autre but de l'invention est de réaliser le mattre-cylin- dredu type considéré de façon que l'usure des organes d'obturation soit minimalisée, voire même éliminée. Un autre but de la présente invention est de donner au mattre- cylindre du type sus-mentionné une configuration telle qu'il soit sim- ple à construire, économique à fabriquer et néanmoins fiable pour ce qui est de son fonctionnement. Pour atteindre ce but, et d'autres qui apparaîtront dans ce qui suit, un aspect caractéristique de la présente invention réside dans un mattre-cylindre destiné à être utilisé dans un système hydrauli- que de freinage de véhicule, comportant un réservoir de fluide hydrau- lique, ce mattre-cylindre étant destiné e commander la pression de flui- de hydraulique agissant sur au moins un frein actionné hydrauliquement, en fonction de la position d'un organe opérateur de frein, ce mattre- cylindre comportant: un organe cylindrique définissant un alésage intérieur centré sur un axe; au moins un piston reçu dans l'alésage avec étanchéité et possibilité de déplacement axial et possédant une surface terminale délimitàit une chambre de travail dans l'alésage; des moyens pour mettre la chambre de travail en communication avec le frein, des moyens pour déplacer axialement le piston en réponse à des changements dansla position de l'organe opérateur de frein; des moyens pour déterminer dans le piston un-passage compensateur en com- munication avec le réservoir et possédant une portion s'étendant axialement, laquelle ouvre sur ladite surface terminale du piston; et des moyens pour établir et interrompre la communication entre le pas- sage compensateur et la chambre de travail en fonction de la position du piston dans l'alésage, ces moyens comportant un corps de soupape agencé dans la chambre de travail, un saillant en forme de broche qui s'étend axialement, depuis le corps de soupape, vers le passage compensateur, et possède une section droi- te telle qu'il s'ajuste avec ce derniers et un organe obtura- teur élastique entourant au moins la partie du saillant en forme de broche la plus proche du corps de soupape, cet organe obtu- rateur étant apte à établir un contact étanche avec la surface termina- le du piston, autour du passage compensateur, à la suite d'un déplacement prédéterminé du piston vers le corps de soupape, tandis que le saillant en forme de broche n'est pas en con- tact avec la surface terminale et empêche l'organe obturateur de pé- nétrer dans le passage compensateur Des résultats parti- culièrement avantageux sont obtenus lorsque le saillant en forme de broche possède une longueur axiale telle qu'il plonge dans -le passage compensateur avant que l'organe obturateur vienne au contact de la surface terminale du piston. Un avantage particulier obtenu avec cette construction est que l'organe obturateur élastique est renforcé non seulement exté- rieurement, par le corps de soupape comme dans les constructions con- nues, mais aussi intérieurement par le saillant en forme de broche, ce qui exclut dès le départ les fortes déformations élastiques et plasti- ques On obtient ainsi un maltre-cylindre à soupape centrale qui opère dans une large mesure sans usure pour ce-qui est des éléments obtu- rateurs, ce qui assure leur longévité mlme dans les-conditions de fonctionnement les plus sévères comme celles queel'on rencontre notam- ment dans l'utilisation avec un système de régulation du glissement de freinage. De plus, il s'est avéré avantageux d'adapter les dimen- sions de la portion du passage compensateur à celles du saillant en forme de broche, notamment d'une façon telle que cette broche soit reçue avec un faible jeu radial dans le passage compensateur En re- courant à cette mesure, l'organe obturateur élastique se trouve déjà, dans une large mesure, empêché de pénétrer dans le passage compensa- teur, même si de fortes différences de pression apparaissent Cette fonction peut aussi être améliorée si la broche s'étend au-delà de la surface de l'organe obturateur qui est voisine du passage compen- sateur Si la broche possède une telle dimension axiale, il est alors exclu que l'organe obturateur flue ou se déforme dans le passage compensateur pendant ou après le décollement de cet organe dé la surface entourant ce passage, puisque la broche-ne libère d'a- bord qu'un interstice radial très étroit Un autre aspect avantageux caractéristique de la présente invention peut résider dans le fait que l*organe obturateur possède sensiblement une forme de cylindre creux ou de tube et forme un interstice annulaire radial avec la broche, dans la région proche du passage compensateur Cela est atteint avec une conception selon laquelle l'extrémité de l'organe obturateur élastique voisine du passage compensateur est capable de se déformer facilement dans l'interstice, de façon à assurer une fermeture hermétique du passa- ge compensateur lors de l'application du frein Sous des charges de pression correspondantes, l'organe obturateur vient en aboutement étan- che contre la surface périphérique de la broche, également dans la ré- gion de l'interstice annulaire L'interstice annulaire peut être obtenu, d'une part, par le fait que le diamètre de l'alésage intérieur de l'or- gane obturateur est accru dans la région de l'interstice annulaire. D'autre part, il est possible de réduire le diamètre de la broche, vers l'intérieur, dans la région de l'interstice annulaire. Comme indiqué plus haut, le diamètre de la broche n'est que très légèrement inférieur à celui du passage compensateur Pour assurer à coup sûr la pénétration de la broche dans le passage compensateur, celle-ci est amincie, ou dotée d'une section droite réduite d'une autre façon à son extrémité qui doit pénétrer dans le passage compensateur. Ainsi la surface terminant la broche axialement ne pourra pas rencontrer la face du piston du maltre-cylindre, ce qui empêcherait la fermeture de la soupape centrale De&préférence, l'extrémité amincie de la broche est chanfreinée ou arrondie Une construction avantageuse est en outre obtenue si le diamètre intérieur de l'organe obturateur est adapté au diamètre du passage compensateur, cela dans la région de l'interstice annulaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raitront à la lecture de l'exemple décrit ci-après en se référant au dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un maitre- cylindre selon la présente invention; et La figure 2 est une vue agrandie d'un corps de soupape incorporé dans le maître-cylindre selon la figure 1. 2527 152 Si l'on se reporte au dessin de façon détaillée, et d'abord à la figure 1 de celui-ci, on peut voir que la référence 1 désigne un carter d'un maltre-cylindre Ce carter 1 délimite un alésage cylin- drique axial, 2, dans lequel un piston 3 du maltre-cylindre est reçu et guidé de façon à pouvoir y coulisser axialement, avec étanchéité. L'extrémité du piston 3 du maitre-cylindre située à droite en considé- rant le dessin est adaptée pour être actionnée par une tige-poussoir 4 qui est reliée à un organe d'actionnement ou une pédale, 5 Des butées appropriées 6 limitent l'ampleur du mouvement du piston 3 vers la droite Sur sa surface périphérique, le piston 3 du maltre- cylindre possède une gorge radiale 7 qui délimite une chambre annu- laire périphérique sur la périphérie du piston 3 Cette chambre 8 communique, via un passage 9 dans le carter, avec un réservoir d'a- limentation non pressurisé, 10 La surface périphérique du piston 3 qui se déplace en contact avec la surface du carter 1 bordant l'alésage cylindrique axial 2 est également pourvue, à droite de la chambre périphérique annulaire 8, d'une autre gorge radiale 11 dans laquelle est reçu un joint d'étanchéité annulaire 12 servant à évi- ter des fuites du carter 1. L'extrémité du piston 3 du maltre-cylindre situé à gauche sur le dessin porte un joint d'étanchéité souple 13. Une surface du joint 13, délimitant celui-ci axialement, tournée vers la pédale 5, est soumise à l'action de fluide hydraulique admis jusqu'à elle via des canaux axiaux 14 qui sont aménages dans le piston 3 et qui communiquent avec la chambre annulaire périphérique 8 Le joint d'étanchéité souple 13 est agencé de façon à n'auto- riser l'écoulement de fluide de pression que de la chambre péri- phérique annulaire 8 vers la chambre de travail 15 du maitre- cylindre, sans permettre l'écoulement dans la direction opposée. Le jeint d'étanchéité souple'13 est maintenu en position par un organe de retenue 16, à symétrie de rotation, qui sert en même temps de butée pour un mssort 17 de rappel du piston. La face terminale du piston 3 du maitre-cylindre située à proximité de la chambre de travail 15 est pourvue d'un alésage a- xial borgne 18 dans lequel un corps de soupape 19 est reçu avec pos- sibilité de-déplacement axial Le corps de soupape 19 se prolonge vers la gauche ("gauche" en considérant le dessin) sous la forme d'un orga- ne de liaison 20 qui limite son mouvement vers la pédale de frein 5. A cette fin, l'extrémité de l'organe de liaison 20 située à gauche sur le dessin possède la forme d'une tête de retenue 21 qui est elle-même supportée dans un organe 22, en forme de coupe, servant en même temps d'appui pour un ressort 17 qui est le ressort de rappel du piston. Le mouvement du corps de soupape 19 vers la chambre de tra- vail 15 est limité par un relief 23 qui, dans la position de non-frei- nage représentée, est intercepté par des reliefs 24 du piston 3 du maltre-cylindre Le corps de soupape 19 est précontraint, vers la pé- dale de frein 5, par un ressort de fermeture de soupape 25. Comme on peut le voir de façon plus détaillée sur la figure 2, le corps de soupape 19 comporte, dans son extrémité proche de la pé- dale 5, un évidement axial 26 à section droite circulaire Un organe obturateur 27, ayant sensiblement la forme d'un cylindre creux ou d'un tube, est reçu dans l'évidement 26 Du fait de l'existence de l'évide- ment 26, un renforcement extérieur 28 pour l'organe obturateur 27 se trouve formé De plus, le corps de soupape 19 est doté d'une broche axiale 29 qui traverse axialement l'évidement 26, et contre laquelle la surface périphérique intérieure de l'organe obturateur 27 porte. La broche 29 s'étend au-delà de la surface qui termine axialement l'organe obturateur 27 et qui est tournée vers la droite, et cette- broche 29 est dotée de chanfreins et/ou de parties arrondies 30 à son extrémité proche de la pédale 5 L'organe obturateur 27 ayant sensi- blement une forme de cylindre creux forme avec la broche 29 un inter- stice annulaire 31 dans la région proche de la pédale 5 Pour cela, le diamètre du trou intérieur de l'organe obturateur 27-est élargi dans cette région, pour former l'interstice annulaire 31 Toutefois, dans une variante possible, non représentée, le diamètre de la bro- che 29 pourrait être réduit-de la même quantité, pour créer l'inter- stice annulaire 31 Des rainures axiales 32 sont prévues sur la péri- phérie extérieure du corps de soupape 19, pour permettre à du fluide hydraulique de passer au-delà de celui-ci Sur la figure 1, on peut voir qu'une communication existe entre la chambre annulaire-péri- phérique 8 et l'alésage borgne 18 dans le piston 3 du maître-cylin- dre Cette communication est établie par un passage compensateur axial 33 qui ouvre sur le fond de l'alésage axial borgne 18 et qui continue sous la forme d'un canal radial 34 ouvrant dans la chambre annulaire périphérique, 8 D'une façon générale, il est préférable que les pas- sages 33, 34 aient le forme de trous à section circulaire et que la broche 29 ait une section circulaire, son diamètre n'étant que très légèrement inférieur à celui du passage compensateur 33. Le carter I du maltre-cylindre est doté d'un autre passage qui ouvre dans la chambre de travail 15 et qui est relié à un frein de roue 38 via une conduite 36, 37 Sur cette conduite 36, 37 est in- sérée une vanne 39 qui est actionnable électromagnétiquement et qui, en l'absence d'excitation (c'est-à-dire lorsqu'elle n'est pas actionnée), ouvre la communication entre le passage 35 du carter et le frein de roue 38 Cette vanne 39 ferme cette communicationlorsqu'elle est ac- tionnée par un système électronique de régulation antiblocage, qui n'est pas représenté Le frein de roue 38 est également pourvu d'une conduite 40, normalement fermée, vers le réservoir de retour 10 qui n'est pas pressurisé La communication 40, lorsqu'elle est ouverte, permet d'effectuer une diminution de pression dans le frein de roue 38, si nécessaire, alors qu'une force d'actionnement F agissant sur la pédale de frein 5 reste inchangée L'interruption et l'établissement de la communication entre le frein de roue 38 et le réservoir d'alimenta- tion non pressurisé 10 sont réalisés par une électrovanne 41, insé- ré sur la conduite 40 Cette vanne 41 est fermée lorsqu'elle n'est- pas excitée et peut etre actionnée ou ouverte de la même façon que la vanne 39, par le système de régulation antiblocage sus-mentionné. Le mode de fonctionnement de l'ensemble de freinage repré- senté sur la figure 1 est décrit de façon pl-us détaillée dans ce qui suit, en se reportant à la figure 2 Dans la position de non-freinage représentée sur la figure 1, tous les éléments occupent la position représentée Sous l'effet du ressort 17 de rappel du piston, le pis- 527152 ' ton 3 du maître-cylindre est à sa position extrême, à droite en considérant le dessin, et est en aboutement contre les butées 6. Sous l'effet du ressort 25 de fermeture de la soupape, le corps de soupape 19 occupe lui aussi sa position la plus proche possible de la pédale de frein 5, position dans laquelle la tête de retenue 21 porte contre l'organe 22 d'appui de ressort, et dans laquelle le passage compensateur 33 est libéré. Lorsque la force d'actionnement F est appliquée à la pédale de frein 5, le ressort 17 de rappel du piston est d'abord comprimé. Il en résulte que la broche 29 glisse dans le passage compensateur 33, cela avec une ampleur correspondant à la distance parcourue par le piston 3 du maitre-cylindre, et que la communication 33, 34 entre la chambre annulaire périphérique 8 et la chambre de travail 15 va être interrompue après que l'organe obturateur 27 sera venu enaboutement contre le piston 3 du maître-cylindre Alors, la chambre de travail 15 sera mise sous pression en augmentant la force F sur la pédale 5, de sorte qu'il y aura aussi une montée en pression dans le frein de roue, 38. Lors du relâchement du frein, le piston 3 du martre-cylindre revient graduellement à sa position de non-freinage représentée sur le dessin, et permet à du fluide de s'écouler de la chambre périphérique extérieure 8, via les canaux axiaux 14, jusqu'à la chambre de travail , pour y maintenir le plein de fluide Enfin, l'organe obturateur 27 est décollé du fond de l'alésage borgne 18, ce qui rétablit la communication 33, 34 entre le réservoir d'alimentation non pressurisé et, respectivement, la chambre de travail 15 du maître-cylindre et le frein 38. 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 REVENDICATIONS 1 Mattre-cylindre pour freins hydrauliques de véhicules automobiles, comportant au moins un piston coopérant avec un ressort de rappel tenu par un organe de liaison central, et un corps de soupape qui peut coulisser par rapport au piston et qui ouvre un passage compensateur dans le piston lorsque le ressort de rappel du piston est relâché, ce corps de soupape portant, sur sa face terminale proche du passage compensateur, un organe obturateur élas- tique dont le diamètre extérieur est-plus grand que le diamètre du passage compensateur, caractérisé en ce qu'une broche ( 29) formée sur le corps de soupape ( 19) traverse l'organe obturateur ( 27) et est apte à plonger dans le passage compensateur ( 33). 2 Maltre-cylindre slon la revendication 1, caractérisé en ce que la broche ( 29) possède un diamètre qui est plus petit que celui du passage compemsateur ( 53). 3 Maltre-cylindre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la broche ( 29) s'étend au-delà de la surface qui délimite l'organe obturateur ( 27) à proximité du passage compensateur ( 33). 4 Maltre-cylindre selon ls revendication 1, carac- térisé en ce que l'organe obturateur ( 27) possède sensiblement la forme d'un cylindre creux et constitue, avec la broche ( 29), un inter- stice annulaire radial ( 31), dans la région proche du passage compensateur ( 33). Mattre-cylindre selon les revendications 2 et 4, caracté- risé en ce que le trou à l'intérieur de l'organe obturateur ( 27) possède un diamètre accru dans la région de l'interstice annulaire ( 31). 6 Mattre-cylindre selon les revendications 2 et 4, carac- térisé en ce que la broche ( 29) possède un diamètre diminué dans la région de l'interstice annulaire ( 31). 7 Mattre-cylindre selon l Vune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la broche ( 29) est dotée d'un amincissement à son extrémité apte à pénétrer dans le passage compen- sateur ( 33). 8 Mattre-cylindre selon la revendication 7, caractériséen ce que l'extrémité, dotée d'un amincissement, de la broche ( 29) com- porte des chanfreins et/ou des portions arrondies ( 30). 9 Maitre-cylindre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de l'organe obturateur ( 27) correspond au diamètre du passage compensateur ( 33), dans la région de l'interstice annulaire ( 31). 15.