Brevet FR2531670A1 — publié le 19840217

L'invention concerne un système de freinage hydraulique, notamment pour véhicules automobiles, comportant au moins un frein de roue pouvant être mis sous pression par un maître-cylindre de frei- nage et un amplificateur hydraulique de puissance pour actionner ce ma tre-cylindre, une pression auxiliaire pouvant être établie dans une chambre de pression de l'amplificateur au moyen d'une valve de freinage, et une valve réductrice de pression, dotée d'un-passage de soupape et apte à être commandée par la pression auxiliaire appliquée audit passage de soupape dans le sens de l'ouverture, étant agencée entre une source de pression extérieure et la valve de freinage. Un tel système de freinage est décrit dans la demande de brevet allemand antérieure P 32 18194 9 Le système de freinage selon cette demande antérieure comporte un maître-cylindre en tandem par lequel deux circuits de freinage peuvent être mis sous pression Ce maître-cylindre en tandem est, pour sa part, actionnable par un ampli- ficateur hydraulique dé puissance, lequel consiste, pour l'essentiel, en un piston amplificateur guidé dans un alésage cylindrique et en une valve de freinage agencée dans ce piston amplificateur Ce piston am- plificateur comporte, dans sa surface périphérique extérieure, une gorge périphérique d'o il résulte, dans l'amplificateur hydraulique, une chambre périphérique annulaire qui, via une valve réductrice de pression, est en communication avec une source de pression extérieure. Lors de l'actionnement de la pédale de frein, la valve de freinage vient à une position dans laquelle une pression auxiliaire est admise dans la chambre de pression de l'amplificateur hydraulique et déplace le piston amplificateur dans l'alésage cylindrique dé l'amplificateur hydraulique lorsqu'un certain niveau de pression est atteint. En même temps, la pression auxiliaire établie dans la cham- bre de pression de l'amplificateur est renvoyée à la valve réductrice de pression, de sorte qu'il y a croissance de la pression à la sortie de la valve réductrice, autrement dit croissance de la pression dans la chambre périphérique annulaire du piston amplificateur La valve réductrice de pression a également pour effet que la pression envoyée au piston amplificateur est constamment adaptée au besoin de pression dans la chambre de pression, autrement dit constamment adaptée à la position d'actionnement Il en résulte l'avantage que les joints d'étanchéité annulaires assurant l'étanchéité du piston amplificateur ne sont pas constamment exposés à la forte pression de la source de pression extérieure, de sorte que les efforts d'actionnement impor- tants et les à-coups sur le piston amplificateur sont pratiquement exclus, ou tout au moins réduits. Un aspect moins avantageux du système de freinage décrit réside dans le fait que la valve réductrice de pression possède une configuration relativement compliquée Par exemple, l'organe obtura- teur de cette valve réductrice de pression appartient à un piston étagé qui est guidé avec étanchéité dans un alésage étagé Le rapport de réduction de la valve réductrice est donné uniquement par le di- mensionnement des surfaces efficaces du piston étagé et ne peut plus être réglé ensuite. La présente invention a pour but de simplifier la configu- ration de la valve réductrice de pression décrite dans ce qui pré- cède, afin de parvenir à une solution économiquement avantageuse. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'un organe obturateur du passage de soupape est exposé à la pression ré- duite, de façon qu'une force correspondant à cette pression réduite et à une surface de siège de soupape soit exercée dans le sens de la fermeture de ce passage de soupape Une telle conception aboutit à une valve réductrice de pression qui est simple et fonctionnellement fiable, dans laquelle il n'est pas indispensable qu'il y ait un pis- ton étagé et un alésage pour recevoir un tel piston étagé De plus, des raccords de carter et une conduite de pression, du bien encore un canal de fluide dans la valve réductrice, deviennent alors super- flus. Selon un perfectionnement avantageux de l'invention, l'organe obturateur de la valve réductrice de pression est, en plus, sollicité par ressort, dans le sens de l'ouverture Cet agencement permet un réglage ultérieur du rapport de réduction de la valve ré- ductrice En outre, la réglabilité de la précontrainte du ressort autorise le réglage fin, après fabrication, de la pression d'ouver- ture de la valve réductrice. 2 531670 Selon un autre perfectionnement de la valve réductrice de pression, il est prévu qu'un piston apte à être sollicité par la pression auxiliaire est guidé avec étanchéité dans un alésage cylin- drique de la valve réductrice de pression et est couplé, par un pous- soir de moindre diamètre, à l'organe obturateur et forme, avec l'alé- sage cylindrique, une chambre annulaire qui est raccordée à la source de pression extérieure Avec la valve réductrice de pression selon l'invention, on peut également, si nécessaire, prévoir que l'alésage cylindrique soit étagé et que le piston soit guidé dans la partie large de cet alésage Une telle configuration a-pour conséquence que, pour de faibles pressions auxiliaires, l'organe obturateur de la valve réductrice se décollera de son siège et augmentera la pression à la sortie de cette valve réductrice Ainsi, cette dernière est globale- ment plus sensible Un autre avantage du piston étagé-réside dans le fait que la pression réduite va suivre plus rapidement la pression auxiliaire, notamment lors des processus dynamiques Cela s'applique en particulier aux freinages d'urgence dans lesquels le conducteur du véhicule s'efforce d'atteindre la position de freinage maximal aussi rapidement que possible. Si par manque de place, la valve réductrice de pression ne doit pas être installée séparément de l'ensemble "amplificateur-maître- cylindre" dans le véhicule, il est alors opportun que la valve réduc- trice soit intégrée dans le carter du maître-cylindre et I ou de l'amplificateur hydraulique de force Le montage se trouve alors sen- siblement simplifié. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures-annexées qui représentent La figure 1, une vue de principe d'un système de freinage hydraulique; La figure 2, un diagramme de pression; et La figure 3, une vue partielle agrandie, en coupe, d'une valve réductrice de pression. Les éléments qui se correspondent d'une figure à une autre sont dotés des mêmes références. Sur la figurez 1 est représenté un système de freinage hydrau- lique à deux circuits comportant un maître-cylindre en tandem 1 Partant des chambres de travail 2, 3 de ce maître-cylindre en tan- dem 1, deux circuits 4, 5 vont à des cylindres de freins de roues d'un véhicule automobile, non représentés Le maitre-cylindre en tandem 1 est actionnable par un amplificateur hydraulique de force, 6, qui, pour l'essentiel, consiste en un piston amplificateur 8 guidé dans un alésage 7 d'un carter Le piston amplificateur 8 présente, sur une partie de sa périphérie, une gorge radiale 9 qui forme, avec le carter 10, une chambre annulaire périphérique 11 Une face terminale du piston amplificateur 8, celle située à droite sur le dessin, délimite une chambre de pression 12. Le piston amplificateur 8 présente en outre un alésage axial 13 dans lequel est guidé, avec auto-étanchéité, un coulisseau de commande 14 Par l'intermédiaire d'un piston d'actionnement 15, ce coulisseau de commande 14 est en liaison avec une pédale de frein 16 Il dispose en outre d'un canal axial 17 et de deux canaux radiaux 18, 19 De façon analogue, le piston amplificateur 8 est doté d'un canal radial 20 qui va radialement de la chambre annulaire périphérique Il à l'alé- sage axial de ce piston amplificateur 8 Un autre canal de fluide de pression 21, aménagé dans le piston amplificateur 8 et débouchant dans le canal axial 13, est en communication avec un réservoir sans pression, 22. D'une part, le réservoir sans pression 22 est en communica- tion avec les trous d Valimentation 23, 24 du maître-c 7 ylindre en tan- dem et, d'autre part, il sert de réservoir d'aspiration pour une pompe 26 entraînée par un moteur 25 A cette fin, une conduite de fluide 27 va, via un élément filtrant 28, du réservoir sans pression 22 à la pompe 26 En outre, le réservoir sans pression 22 est en communication avec unechambre 29 qui, pour l'essentiel, est délimitée par la face de gauche ("gauche" en considérant le dessin) du piston amplificateur 8 et-par le piston 30 qui, dans le maître-cylindre, est affecté au premier circuit de freinage Un ressort de compression 31, pour le rappel du piston amplificateur 8, est prévu dans cette chambre 29. La sortie de la pompe de fluide de pression 26 est reliée, via une valve antiretour 32 et des conduites de fluide 33, 34, à un accumula- teur de pression 35 A cet accumulateur de pression 35 est raccordée, par une autre conduite de pression 36, une valve réductrice de pres- sion 37 qui, via une conduite de fluide de pression 38, est en com- munication avec la chambre périphérique annulaire Il de l'amplifica- teur hydraulique de force, 69 et qui, en outre, est raccordée à la chambre de pression 12 de cet amplificateur 6 via une conduite de fluide de pression 39. La valve réductrice de pression 37 présente un carter 40 doté d'un alésage axial central 41 Cet alésage 41 possède, des deux côtés, deux portions élargies 42, 43, et l'épaulement résultant de la transition à la portion d'alésage 42 est aménagé en siège de sou- pape, 44 Dans l'alésage axial central 41 est guidé un piston 45 qui, par sa face terminale supérieure 46 ("supérieure" en considérant le dessin), s'étend dans une chambre 47 Cette chambre 47 comportant la partie d'alésage élargie 43 est fermée par une vis 48 coopérant avec un j Qint d'étanchéité annulaire 49 Dans la chambre 47 est agencé un ressort de compression 50-qui s'appuie d'un coté contre la vis 48 et de l'autre c 8 té contre la face terminale 46 du piston 45. La face terminale du piston 45 non tournée vers le ressort de compression 50 porte un poussoir 52 qui possède un diamètre moin- dre que celui de la portion d'alésage 41 et qui, à son extrémité in- -férieure ("inférieure" en considérant le dessin), est aménagé en or- gane obturateur sensiblement hémisphérique 53, lequel constitue, en coopération avec le siège 44, un passage de soupape La chambre com- portant la portion d'alésage élargie 42 qui, pour l'essentiel, reçoit l'organe obturateur 53, est raccordée à la conduite de fluide de pression 38 Le fonctionnement de l'installation de freinage repré- sentée sur la figure I est décrit dans ce qui suit en adoptant, comme point de départ, la condition de non-freinage dans laquelle aucune force n'est exercée sur la pédale de frein 160 En outre, on va ad- mettre que l'accumulateur de pression 35 est d'abord exempt de pres- sion, comme cela peut être, par exemple, le cas après un arrêt pro- longé du véhicule, Dans cette condition, le piston amplificateur 8 se trouve, du fait de la force exercée par le ressort de rappel 31, à une position extrême située à droite sur le dessin Lors d'une mise en fonctionnement du véhicule, le moteur 25 démarre, ce qui a pour effet que la pompe 26, mécaniquement couplée au moteur 25, aspire, dans le réservoir sans pression 22, du fluide qu'elle envoie via la valve anti- retour 32 à l'accumulateur de pression 35 La pression de cet accumulateur 35 parvient en outre, via un canal 54 de la valve réductrice de pression 37, dans une chambre annulaire périphérique 55 de la valve réductrice 37, cette chambre ayant uẻ configuration an- nulaire du fait de la présence du poussoir 52 dans l'alésage axial central 41 La pression croissante dans la chambre périphérique annu- laire 55 de la valve réductrice de pression, 37, a pour effet que le piston 45 est déplacé contre la force du ressort de compression 50, vers le haut en considérant le dessin, jusqu'à ce que l'obturateur 53 vienne finalement au contact du siège 44 Dans cette condition, la chambre 47 comportant la portion d'alésage élargie 43 est exempte de pression puisque, par la conduite 39, elle communique avec la chambre de pression 12 de l'amplificateur hydraulique 6 et que cette chambre 12 est sans pression dans la position de non-freinage. Lorsque l'organe obturateur 53 est arrivé au contact du siè- ge 44, il s'est établi, dans la chambre périphérique annulaire 55 et dans la conduite de fluide de pression 38, une pression pl qui dépend essentiellement de la surface efficace A du siège 44 et de la force du ressort de compression 50 L'influence de la surface de contact étanche du siège 44 est illustrée sur la figure 3 La composante de force, déterminée par la pression pl agissant sur le piston 45 dans le sens de la fermeture est comme le montre la figure déterminée par le produit de la pression pl par la surface annulaire Zdu siège 44 Dans le présent exemple, la surface annulaire A pourrait être dimensionnée de façon que, dans la position de non-freinage, c'est- à-dire lorsque la chambre 47 est sans pression, une pression pl de bars s'établisse à la sortie de la valve réductrice 37 et dans la conduite 38 Cette pression réduite pl règne également dans la chambre annulaire Il de l'amplificateur hydraulique 6. Si une force d'actionnement est appliquée sur la pédale 16, le piston de commande 15 et le coulisseau de commande 14 se déplacent par rapport au piston amplificateur 8, vers la gauche en considérant le dessin, ce qui a pour effet de fermer d'abord le canal 21 qui commu- nique avec le réservoir sans pression 22 Lors de la poursuite du mouvement du coulisseau de commande 14, le canal radial 18 aménagé dans celui-ci vient se placer en face du canal radial 20 dans le piston amplificateur 8 Du fluide de pression provenant de la chambre annu- laire Il s'écoule, via le canal radial 18, le canal axial 17 et le canal radial 19, dans la chambre de pression 12 de l'amplificateur hydraulique 6, et la chambre 47 de la valve réductrice de pression 37 est mise sous pression via la conduite 39 Cette mise sous pression de la chambre 47 de la valve réductrice 37 a pour effet que, sur le piston 45, est exercée une force qui est proportionnelle à la surface efficace de ce piston 45 e Cette force agit sur la soupape 44,-53 de la valve réductrice 37, dans le sens de l'ouverture Sous l'effet de la pression p 2 admise dans la chambre de pression 12, le piston am- plificateur 8 se déplace finalement vers la gauche en considérant le devssin, ce qui a pour effet de modifier la position relative du piston amplificateur 8 par rapport au coulisseau 14 et d'établir une ?o- sition dite "de reniflement" dans laquelle le canal 21 communiquant avec le réservoir sans pression, 22, est fermé et le canal radial 18 du tiroir 14 occupe, relativement au canal radial 20 du piston amplificateur 8, une position de recouvrement partiel qui correspond à une section de passage minime Les pistons 30, 54 du maître-cylindre en tandem l sont déplacés, vers la gauche en considérantle dessin, en correspondance avec le mouvement du piston 8 de l'amplificateur hydraulique 6, de sorte que les chambres de travail 2, 3 se rétré- cissent et qu'une pression de freinage correspondante est produite dans les circuits de freinage 4, 5, donc aussi dans les freins de roues raccordés à ces circuits. Sous l'effet de l'application, à la chambre 47, de la pres- sion régnant dans la chambre de pression 12 de l'amplificateur hydrau- lique 6, il s'établit, à la valve réductrice de pression 37, un nou- vel état d'équilibre dans lequel la pression dans la conduite 38 et dans la chambre annulaire périphérique Il de l'amplificateur 6 est augmentée en fonction de la pression dans la chambre de pression 12. A chaque déplacement supplémentaire du coulisseau de commande 14, vers la gauche en considérant le dessin, cet état d'équilibre est de nou- veau perturbé, la pression dans la chambre périphérique annulaire Il étant à chaque fois augmentée Lorsque l'amplificateur de force 6 est commandé à son maximum, la soupape 53, 44 de la valve réductrice de pression 37 est complètement ouverte, de sorte que des pressions éga- les règnent dans-les chambres 11, 12, 55, 47 Lors du relâchement de la pédale de frein 16, tous les organes mobiles du système de freinage reviennent à la position représentée sur la figure 1. En cas de défaillance de la pression dans l'accumulateur , les circuits de freinage 4 et 5 peuvent être néanmoins alimentés en pression sans problème, bien qu'il faille exercer une force sensi- blement plus intense sur la pédale Dans un tel cas de défaillance, le coulisseau de commande 14 associé au piston de commande 15 se déplace dans l'alésage axial 13 du piston amplificateur 8, jusqu'à venir en butée contre le fond de cet alésage 13 Si l'on augmente encore la force d'actionnement exercée sur la pédale 16, le piston amplificateur 8 et les pistons 30, 54 du ma tre-cylindre en tandem sont alors dépla- cés vers la gauche en considérant le dessin, de sorte que les circuits de freinage 4 et 5 sont mis sous pression de façon purement mécanique (sans l'assistance d'une forcé auxiliaire) Cette "fonction de secours" de l'installation de freinage n'est pas compromise par la valve réduc- trice de pression 37. L'évolution de la pression dans les chambres 11 et 12 de l'amplificateur hydraulique de force, 6, est illustrée par la figure 2 Ce diagramme de pression est établi en admettant que l'accumulateur de pression 35 est chargé à sa valeur maximale, par exemple à 180 bars. La surface annulaire A du siège de soupape 44 de la valve réductrice de pression 37, le ressort de compression 30 ainsi que la surface efficace du piston 45 de la valve réductrice de pression 37 doivent être conçus de façon que, dans la condition de repos (position de non- freinage), c'est-à-dire lorsque la chambre 12 est sans pression, une pression de 35 bars soit établie dans la chambre périphérique annu- laite 11 Dès que du fluide de pression pénètre dans la chambre de pression 12 de l'amplificateur 6, la pression monte aussi dans la chambre 47 de la valve réductrice 37, ce qui a pour effet que la pression dans la chambre périphérique annulaire Il de l'amplificateur hydraulique 6 est constamment astreinte à "suivre" la pression dans la chambre 12 jisqu'à ce qu'il y ait égalité des pressions dans les chambres Il et 12 lorsque la-position de freinage maximal est at- teinte Sur le diagramme de pression représenté sur la figure 2, la pression dans la chambre périphérique annulaire Il de l'amplificateur 6 est désignée par pi, tandis que p 2 désigne la pression dans la cham- bre 47 de la valve réductrice de pression 37, ou encore dans la cham- bre de pression 12 de l'amplificateur hydraulique de force, 6 La ligne de caractéristique tracée sur le diagramme rend compte de ce qui précède. Il est bien évident que 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 Système de freinage hydraulique, notamment pour véhicules automobiles, comportant au moins un frein de roue pouvant être mis sous pression par un maître-cylindre de freinage et un amplifica- teur hydraulique de puissance pour actionner ce maître-cylindre,,une pression auxiliaire pouvant être établie dans une chambre de pression de l'amplificateur,au moyen d'une valve de freinage, et une valve réduc- trice de pression, dotée d'un passage de soupape et apte à être com- mandée par la pression auxiliaire appliquée audit passage de soupape dans le sens de l'ouverture, étant agencée entre une source de pres- sion extérieure et la valve de freinage, ce système étant caractérisé en ce qu'un organe obturateur ( 53) du passage de soupape ( 44, 53) est exposé à la pression réduite (pi), de façon qu'une force correspondant à cette pression réduite (pi) et à une surface de siège (A) soit exer- cée dans le sens de la fermeture de ce passage de soupape ( 44, 53) de la valve réductrice de pression ( 37). 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe obturateur ( 53) est en outre chargé par ressort, dans le sens de l'ouverture. 3 Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la contrainte initiale du ressort est réglable. 4 Système selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un piston ( 45) apte à être sollicité par la pression auxiliaire (p 2) est guidé avec étanchéité dans un alésage cylindrique ( 41) de la valve réductrice de pression ( 37), ce piston ( 45) étant couplé, par un poussoir ( 52) de moindre diamètre, à l'organe obturateur ( 53) et formant, avec l'alésage cylindrique ( 41), une chambre annulaire ( 55) qui est raccordée à la source de pression extérieure ( 35). Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alésage cylindrique ( 41) est étagé et en ce que le piston ( 45) est guidé dans une portion élargie ( 43) de cet alésage. 6 Système selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la valve réductrice de pression ( 37) est intégrée dans le carter du maître-cylindre de freinage ( 1) et / ou de l'amplificateur hydraulique de force ( 6).