Brevet FR2528369A1 — publié le 19831216

C Rc I, t 1- L'invention concerne un système de freinage hydraulique, avec régulation du glissement de freinage, notamment pour véhicules automobiles, dans laquelle il est prévu au moins un piston d'un maître-cylindre pour actionner un frein du véhicule, et dans laquelle, pendant la régulation du glissement de freinage, il y a prélèvement de fluide hydraulique dans le frein de roue et envoi de fluide d'une source de pression auxiliaire aux freins des roues via un joint d'étanchéité souple qui opère comme une soupape de retenue dans le maître-cylindre, et dans laquelle le piston du maître-cylindre est sollicité dans la direction de l'actionnement par une pression d'assistance qui est proportionnelle à la force d'actionnement, et en outre dans laquelle des trous d'entrée du maître-cylindre sont reliés au côté commande de pression d'une soupape de commande, selon la ecmnnde de brevet allemand P 30 40 562 0. Un système de freinage ayant les caractéristiques sus- mentionnées est décrite dans la demande de brevet antérieure allemande P 30 40 562 0 Ce système de freinage comporte un maître-cylindre avec deux pistons disposés en tandem qui peuvent etre actionnés par une tige de piston liée à une pédale de frein Si l'on exerce une force d'actionnement sur la pédale de frein, les joints d'étanchéité souples des pistons du maître-cylindre passent devant des trous dits "trous de détente", de sorte que les communications entre les chambres de travail du maître- cylindre et un réservoir sans pression sont interrompues Si les pistons du maître-cylindre sont déplacés davantage, les chambres de travail du maître-cylindre sont mises sous pression, et les freins du véhicules, raccordés à ces chambres de travail, sont actionnés. Des vannes actionnables électromagnétiquement sont associées aux freins du véhicule et, moyennant une commande appropriée effectuée par des moyens électroniques de surveillance du glissement de freinage, maintiennent le glissement de freinage dans une plage convenable. Entre la tige de piston actionnable par pédale et les pistons du maîtrecylindre est agencée une soupape de commande essentiellement constituée par un piston mobile axialement dans l'alésage du maître- cylindre,doté d'un siège de soupape sur son côté tourné vers la pédale, et par un organe obturateur formé sur la tige de piston Tant qu'il n'y a aucun risque de blocage, la force de la pédale est transmise mécaniquement, par l'intermédiaire de la tige de piston et du piston portant le siège de la soupape de commande, aux pistons -2- du maîtrecylindre Si les moyens de surveillance électronique du glissement de freinage décèlent un glissement trop important sur un. ou plusieurs freins du véhicule, une pompe de fluide de pression, entraînée par moteur électrique, est mise en marche et aspire alors du fluide hydraulique du réservoir sans pression, fluide qu'elle envoie à la soupape de commande En fonction de la force d'actionnement exercée sur la pédale de frein, il s'établit donc, du côté refoulement de la pompe de fluide de pression, une pression par effet d'obstacle, pression qui est envoyée aux faces des pistons du maître-cylindre tournées vers la pédale et, de là, dans le cas o du fluide a été prélevé aux freins des roues afin de diminuer la pression, le fluide de pression peut aller dans les circuits de freinage raccordés aux chambres de travail, en passant par des trous axiaux des pistons du maître-cylindre et par des joints d'étanchéité souples faisant office de soupapes de retenue. La pression à la sortie de la pompe, inhérente à l'effet d'obstacle produit à l'aide de la soupape de commande, sollicite en outre un piston positionneur qui possède une surface efficace plus grande que celle des pistons du maître-cylindre et qui est déplacé, dans la direction opposée à celle de l'actionnement, contre une butée solidaire du carter Ce faisant, le piston positionneur vient au contact du piston portant le siège de la soupape de commande et déplace ce piston en arrière, éventuellement contre la force de la pédale, dans la direction correspondant au desserrage des freins Ce piston positionneur assure qu'il restera toujours un volume de fluide suffisant dans les chambres de travail du maître-cylindre en tandem. Ainsi, l'enfoncement des pistons du maître-cylindre jusqu'au fond du maître-cylindre est exclu. En cas de défaillance de la pompe de fluide ou des moyens d'entraînement de cette pompe, le piston positionneur n'est plus sollicité par la pression Si les freins sont actionnés alors qu'il y a une telle défaillance, le piston doté du siège de soupape rencontre le piston positionneur qu'il déplace, dans la direction de l'action- nement, contre la force d'un ressort de compression relativement faible. Dans le cas d'un freinage normal, ce déplacement est transmis aux pistons du maître-cylindre, de sorte que les chambres de travail du maîtrecylindre, donc aussi les freins des roues raccordés à ces chambres, sont mises sous-pression Ainsi, dans les cas de défaillance -3- considérés dans ce qui précède, l'actionnement normal des freins du véhicule est toujoursassuré. Dans les installations de freinage du genre décrit ci-avant, il est connu qu'une certaine pression d'assistance doit d'abord être produite par la soupape de commande ou encore la soupape de freinage, avant que les freins des roues raccordés au maître-cylindre soient mis sous pression. La présente invention a donc pour but de perfectionner un système de freinage hydraulique ayant les caractéristiques mention- nées au début, de façon que les circuits de freins raccordés au maîtrecylindre soient mis sous pression avant que les pistons du maître-cylindre se déplacent. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que, dans la position de non-freinage, la communication ouverte entre la chambre de travail du maître-cylindre et un réservoir a lieu exclusivement via la soupape de commande Avec cette conception, les chambres de travail du ma trecylindre, donc aussi les freins des roues qui leurssont raccordés, sont mis sous pression dès que, sous l'effet d'une force exercée sur la pédale de frein, une pression minime est produite à la soupape de commande Moyennant un dimensionnement approprié de cette soupape de commande et des trous de détente, on peut arriver à ce que les freins des roues- reçoivent déjà, alors que les trous de détente sont ouverts, le volume nécessaire, de sorte que si l'on actionne davantage les freins, il y a aussitôt une action de freinage. On parvient en outre à un mode de réalisation avantageuse de l'invention en prévoyant un poussoir traversant avec étanchéité le piston positionneur, à partir de la face du piston du maître-cylindre tournée vers la pédale, ce poussoir venant en butée contre le piston portant le siège de la soupape de commande Dans ce contexte, il est en outre avantageux que la surface du poussoir soit égale à la surface efficace du piston portant le siège de soupape Dans ce cas, la valeur de la pression d'assistance est directement proportionnelle à la force exercée sur la pédale de frein Toutefois, d'autres dimensionnements des surfaces efficaces sont aussi possibles Par exemple, la surface efficace du piston portant le siège de soupape peut être choisie plus grande que la surface efficace du piston positionneur Avec un tel dimensionnement, il y a production, en plus de la force de la pédale, d'une force d'assistance hydraulique, -4- comme connu dans les amplificateurs hydrauliques de force de freinage. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit dans ce qui suit en se reportant aux figures 1 et 2 des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe d'un système de freinage avec dispositif d'actionnement; et la figure 2 montre l'évolution de pression que l'on peut obtenir avec le dispositif d'actionnement selon la figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un maître-cylindre de freinage comportant un carter 2 doté d'un alésage cylindrique axial 3 Cet alésage cylindrique axial 3 présente deux portions 4, 5 de moindre diamètre entre lesquelles est située une portion d'alésage 6 à plus grand diamètre La portion d'alésage 4 à moindre diamètre située à gauche sur le dessin reçoit un premier piston 7 du maître- cylindre, lequel piston est pressé contre une cloison séparatrice 9, plus proche de la pédale, par un ressort 8 de rappel des pistons Sur. le piston 7 est agencé un joint d'étanchéité souple 10 qui agit comme une soupape et qui coopère avec des canaux de traversée axiaux situés dans la région extérieure de ce piston du maître-cylindre, de façon qu'un écoulement de fluide de pression ne soit possible que de la face du piston 7 tournée vers la pédale à l'autre face de ce piston 7, délimitant une première chambre de travail 12 La première chambre de travail 12 du maître-cylindre 1 comprend un orifice 13 pratiqué dans le carter qui, par des conduites de pression 14, 15 est relié à un frein de roue, 16, d'un véhicule automobile, ce frein de roue 16 étant de préférence disposé sur l'essieu avant du véhicule Dans le carter 2 du maître-cylindre 1, on trouve en outre un trou de détente 17 et un trou d'entrée 18 Ces trous 17 et 18 communiquent avec une chambre de réserve 19 Sur la face du piston 7 tournée vers la pédale est formé un prolongement cylindrique qui, en utilisant un joint d'étanchéité annulaire 21, est guidé au travers de la cloison séparatrice 9 et qui, à son extrémité la plus proche de la pédale, est agrandi jusqu'au diamètre de la portion 4 de l'alésage Entre la cloison séparatrice 9 et la portion agrandie 22 du prolongement cylindrique 20 est ainsi formée une chambre 23 qui, via un canal 24 et une conduite de pression , communique avec un réservoir 26 La portion agrandie 22 du prolongement cylindrique 20, dont la surface périphérique est au contact de la portion 4 de l'alésage, porte également un joint d'étanchéité annulaire 27. Sur la figure 1, une deuxième chambre de travail 28 est formée à droite de la portion agrandie du prolongement cylindrique, et cette chambre 28 est fermée par un deuxième piston 29 du maître- cylindre La face du deuxième piston 29 du maître-cylindre, celle qui est à gauche sur le dessin, porte un doigt 30 à extrémité élargie, dont la tête élargie 31 est située de l'autre côté d'un organe d'appui de ressort 32, qu'elle intercepte Entre cet organe d'appui 32 et la face du deuxième piston 29 du maître-cylindre tournée vers cet organe 32 d'appui de ressort, on trouve un autre ressort de rappel de piston, 33, qui, lorsque le maître-cylindre est à la position de repos représentée, maintient la portion élargie 22 du prolongement cylin- drique 20 et le deuxième piston, 29, du maître-cylindre à un écartement mutuel maximal Le deuxième piston, 29, du maître-cylindre porte lui aussi un joint d'étanchéité souple 34 qui agit également comme une soupape de retenue, de façon que du fluide de pression ne puisse s'écouler, via des canaux axiaux 35 aménagés dans le deuxième piston 29, que vers la deuxième chambre de travail 28 Un autre trou de détente 35, partant d'une deuxième chambre de réserve 36, débouche en outre dans la deuxième chambre de travail 28 Par un orifice d'entrée 37, il est en outre prévu une communication allant de la deuxième chambre de réserve 36 à celle des faces du deuxième piston 29 du maître-cylindre qui est tournée vers la pédale Les chambres de réser- ve 19 et 36 sont hydrauliquement reliées l'une à l'autre, une cloison 38 faisant office de barrage à déversoir étant formée entre ces chambres 19 et 36. La face du deuxième piston 29 du maître-cylindre située à droite sur le dessin ferme la portion 6 à grand diamètre de l'alésage cylindrique axial 3 du maître-cylindre de freinage 1 Sur cette face est également formé un prolongement cylindrique 39 qui traverse un piston positionneur 40 guidé avec étanchéité dans la portion d'alésage 6 Dans la position de nonactionnement des freins représentée, ce piston positionneur 40 est maintenu au contact d'une butée 42, située côté pédale, par un ressort de compression 41 Ce ressort de compres- sion 41 est choisi relativement souple et sert simplement à maintenir le piston positionneur 40 au contact de la butée 42, en surmontant les forces de frottement inhérentes aux joints d'étanchéité. Le prolongement cylindrique 39 traversant le piston posi- tionneur 40 est en contact mécanique avec un piston 43 guidé dans la -6- portion d'alésage 5 à moindre diamètre Dans la position de non- actionnement des freins, le mouvement du piston 43 est limité par un épaulement 44 du carter et un saillant 45 Entre le piston position- neur 40 et le piston 43 est formée, dans la portion d'alésage 6, une chambre 46 qui, par un raccord 47 du carter et par une conduite de pression 48, est reliée au réservoir sans pression, 26. La face du piston 43 non tournée vers la chambre 46 est dotée d'un alésage borgne 49 qui, à son extrémité, est aménagé en siège de soupape, 50 Un canal 51 établit une communication hydraulique entre l'alésage borgne 49 et la chambre 46 La surface périphérique du piston 43 est étanchéifiée au moyen d'un joint d'étanchéité annulaire 52. En face du siège de soupape 50 est agencé un organe obturateur 53 qui est un constituant d'un piston d'actionnement 54, lequel sort, avec étanchéité, du carter 2 du maître-cylindre 1 et peut être déplacé axialement à l'aide d'une pédale de frein, 55. La chambre 56, dans laquelle pénètre le piston d'action- nement 54, dispose de deux raccords de carter, 57 et 58 Le raccord 58 communique, par des conduites de pression 59 et 60, avec des freins de roue 61, 62 qui sont de préférence agencés sur l'essieu arrière d'un véhicule automobile De même, la deuxième chambre de travail 28 du maîtrecylindre-1 communique, via des conduites de pression 63 et 64, avec un frein de roue, 65, agencé de préférence sur l'essieu avant d'un véhicule automobile Sur chacune des conduites de pression 14 et 15, 63 et 64, 59 et 60, est agencéeune vanne actionnable électro- magnétiquement, respectivement 66, 67 et 68, qui, en l'absence de courant (c'est-à-dire lorsqu'elle n'est pas excitée) relie les conduites de pression respectives mentionnées En outre, de chaque frein de roue, 16, 65, 61, 62, part une conduite de pression 69, 70, 71 allant à une vanne actionnable électromagnétiquement, 72, 73, 74, qui, en l'absence de courant, occupe une position de fermeture et, en cas d'excitation par des moyens électroniques surveillant le glissement de freinage, vient à une position d'ouverture Les côtés sortie des électrovannes 72, 73, 74 sont reliés à une conduite de retour commune 75, raccordée à la conduite 25, et qui est donc en communication avec le réservoir sans pression, 26. Au réservoir sans pression, 26, est en outre raccordée une conduite 76 qui va au c 8 té aspiration d'une pompe 77 de fluide de -7- pression, laquelle est couplée à un moteur électrique 78 mis en circuit dès qu'un contact d'actionnement 79 est fermé, lorqu'une force d'actionnement est appliquée à la pédale de frein, 55 Le côté refoulement de la pompe hydraulique 77 communique, d'une part avec le raccord 57 du carter et, d'autre part, avec un raccord 80 du carter, et ce raccord 80 est lui-même en communication avec les chambres de réserves 19, 36. Le mode de fonctionnement de l'installation de freinage décrite ci-avant est expliqué dans ce qui suit, en se reportant à la figure 2. La figure 2 montre, en fonction de la course d'actionnement l'évolution de la pression que l'on peut obtenir, avec l'installation de freinage décrite, dans les chambres de travail 12, 28 du maître- cylindre 1 On va admettre que la position initiale est la position de nonserrage des freins (représentée sur la figure 1), dans laquelle les chambres de travail 12, 28 et les freins 16, 65, 61, 62 des roues sont exempts de pression La face du piston 43 située à gauche sur le dessin est alors à sa distance maximale "s' de la face du piston positionneur 40 tournée vers elle. Dès qu'une force d'actionnement F agit sur la pédale de frein, , le contact électrique 79 se ferme et met en circuit le moteur électri- que -78 Ainsi, la pompe hydraulique 77 est mise en marche et aspire du fluide hydraulique du réservoir sans pression 26 et refoule ce fluide au raccord 57 du carter Tout à fait au début de l'actionnement, la soupape 50, 53 est ouverte, de sorte que le fluide refoulé par la pompe hydraulique 77 passe par l'alésage borgne 49 du piston 43, par le canal 51, la chambre 46, le raccord 47 et la conduite 48, pour revenir au réservoir sans pression, 26. Dès que l'organe obturateur 53 vient au contact du siège de soupape 50 que comporte le piston 43, la pression du côté refoulement de la pompe hydraulique 77 monte La pression due à l'effet de retenue parvient en outre, via le raccord 58, les conduites de pression 59 et , et l'électrovanne 68, aux freins 61, 62 des roues de l'essieu arriè- re La pression de la pompe hydraulique 77 est en outre amenée au rac- -8 cord 80 et devient effective dans les chambres de réserve 19, 36 du maître-cylindre De là, le fluide hydraulique sous pression parvient, via les trous de détente 17, 35 dans les chambres de travail 12, 28 du mal- tre-cylindre et, via les conduites 14, 15, 63, 64 et les électrovannes 66, 67, aux freins 16, 65 des roues de l'essieu avant La pression ré- gnant dans les chambres de réserve 19, 36 parvient en outre, via les orifices d'entrée 18, 37, aux faces des pistons 7, 29 du maitre-cylin- dre tournées vers la pédale et exerce une force dans la-direction d'ac- tionnement Une telle application de pression a pour effet que le piston positionneur est également soumis à une force qui s'ajoute à celle du ressort de compression 41, et qui presse ce piston 40 plus fortement contre la butée 42 La pression établie dans la chambre 56, c'est-à-dire la pression dans les freins 61, 62 des roues de l'essieu arrière, dé- place en outre, dans la direction de l'actionnement, le piston 43 dont la surface efficace est exposée à cette pression Comme la pression dans la chambre 56 sollicite aussi le piston d'actionnement 54, on peut donc, dès le début du freinage, ressentir sur la pédale de frein 55 une force de réaction qui s'oppose à la force d'actionnement F et qui renseigne le conducteur quant à l'intensité du freinage qu'il a déclen- ché Lorsque la pression dans la chambre 56 s'est accrue à un point tel que les forces de frottement du joint d'étanchéité annulaire 52 sur le piston 43 sont surmontées, ce piston 43 se déplace alors vers la gauche (sur le dessin) et ce mouvement vers la gauche est transmis, par l'intermédiaire du prolongement cylindrique 39, au piston 29 du maître- cylindre La chambre de travail 28 du maître-cylindre 1 est ainsi mise sous pression En outre, le piston 7 du maître-cylindre, hydrauliquement couplé au piston 29, est déplacé dans le sens de l'actionnement, de sorte que la chambre de travail 12 et le frein de roue 16 sur l'essieu avant, sont aussi mis sous pression Après une petite course des pistons 7 et 29 du maître-cylindre, les trous de détente 17, 35 sont fermés A- lors, la pression produite par la pompe hydraulique 77 n'agit plus que sur les faces des pistons 7, 29 tournées vers la pédale et exerce sur ces pistons 7, 29 des forces correspondantes, dans le sens de l'actionne- ment Si la pédale de frein, 55, est maintenue à cette position inter- médiaire, la soupape de commande, 50 53, parvient -9- à une position de détente dans laquelle du fluide excédentaire est renvoyé au réservoir sans pression, 26 Si l'on augmente la force d'actionnement F exercée sur la pédale de frein 5, la pression dans la chambre 56 croit encore, de sorte que, de façon analogue à ce qui a été décrit ci-avant, les pressions dans les freins 16, 65, 61, 62 des roues augmentent. Cette augmentation de la pression se poursuit jusqu'à ce que le piston 43 ait parcouru le trajet "s 1 " et soit en butée contre la face du piston positionneur 40 tournée vers la pédale Dans cette condi- tion, la valeur de la pression réalisée est "Pl" sur la figure 2 Com- me la face du piston positionneur 40 éloignée de la pédale est exposée à la pression Pi, et comme la surface efficace de cette face du piston positionneur 40 est relativement importante, il en résulte quele piston 43 est de toute manière arrêté contre la force d'actionnement F et Con- tre la force de renfort hydraulique dans la chambre 56 Un accroisse- ment de la pression dans la chambre 56 n'est plus possible que par aug- mentation de la force d'actionnement F et application de l'organe obtu- rateur 53 de la soupape de commande contre le siège 50, avec une force accrue Cela ne s'accompagne d'aucun déplacement notable de la pédale. La pression ainsi produite dans la chambre 56 est également effective dans les chambres de réserve 19, 36, de sorte que du fluide entre alors, par les canaux axiaux 11 et les joints d'étanchéité souples 10, 34, dans les chambres de travail 12, 28 du maître-cylindre Une telle augmentation de la pression peut être poursuivie jusqu'à ce que la pression maximale de la pompe 77 soit atteinte Lors du relâchement des freins, les pro- cessus décrits ci-avant s'inversent jusqu'à ce que la position de repos représentée soit rétablie. Sur la figure 2,A Pl désigne l'accroissement de la pression jusqu'à une valeur Pl (qui peut être de 70 bars, par exemple) en accom- plissant une course Asl = sl On peut voir que cette montée en pression, a Pl présente une pente relativement faible A partir de la valeur Pl, jusqu'à la pression maximale de la pompe hydraulique, on peut obtenir un accroissement AP 2 de la pression, lequel peut théoriquement être obtenu sans déplacement supplémentaire de la pédale de frein 55 Toute- fois, en fait, pendant l'accroissement AP 2 de la pression, il y a -10- néanmoins un petit déplacement Ls 2 qui est déterminé par les caracté- ristiques d'élasticité mécanique de l'installation de freinage Quoi qu'il en soit, le diagramme de pression représenté sur la figure 2 montre que, lors de l'accomplissement du très petit déplacement às 2 de la pédale, on obtient une pente de pression incomparablement plus grande. Si des moyens électroniques surveillant le glissement de freinage (non représentés) décèlent un risque de blocage d'une ou plu- sieurs des roues 16, 65, 61, 62 du véhicule, les électrovannes corres- pondantes, 72, 73, 74 sont alors commandées, ce qui a pour effet de prélever du fluide aux freins Ce fluide prélevé est également renvoyé, via les joints d'étanchéité souples 10 et 34, dans les circuits de frein correspondants. Si, par exemple, il se produit une défaillance de la pompe hydraulique 77 ou du moteur électrique 78 qui l'entraîne, ou une quelconque autre défaillance dans la production d'énergie-auxiliaire, les chambres de travail 12, 28 et les freins roue 16 et 65 raccordés à ces chambres 12 peuvent étre mis sous pression d'une manière purement mécanique A cette fin, le piston 43 est d'abord déplacé, par le piston d'actionnement 54, jusqu'à venir en batée contre la face du piston positionneur tour- née vers la pédale A cet instant, les freins de roue 16, 65 sont encore exempts de pression Si l'on déplace davantage le piston 43, le piston positionneur 40 est alors entraîné contre la force du ressort de- compression 41 qui est relativement faible, et les pistons 7 et 34 du maître-cylindre sont déplacés dans le sens de l'actionnement, ferment les trous de détente 17, 35 et mettent les chambres de travail 12, 28 sous pression Dans de tels cas de dérangement, il n'y a certes plus de freinage sur les freins 62 et 61 des roues de l'essieu arrière, mais, moyennant une conception appropriée de l'installation de freinage, on peut obtenir sans problème, avec les freins 16 et 65 des roues avant, une décélération au moins égale à la décélération minimale imposée par la réglementation Toutefois, l'effort qui est alors nécessaire sur la pédale 55 est beaucoup plus important La fonction de secours de l'ins- tallation de freinage est néanmoins assurée dans tous les cas. -11-* REVENDICATIONS 1 Système de freinage hydraulique avec régulation du glissement de freinage, notamment pour véhicules automobiles, dans lequel il est prévu au moins un piston d'un maître-cylindre pour actionner un frein du véhicule, et dans lequel, pendant la régu- lation du glissement de freinage, il y a prélèvement de fluide hydraulique dans le frein de roue et envoi de fluide hydraulique d'une source de pression auxiliaire aux freins des roues via un joint d'étanchéité souple qui opère comme une soupape de retenue dans le maître-cylindre, et dans lequel le piston du maître- cylindre est sollicité dans la direction de l'actionnement par une pression d'assistance qui est proportionnelle à la force d'action- nement, et en outre dans lequel des trous d'entrée du maître- cylindre sont reliés au c 6 té commande de pression d'une soupape de commande, caractérisé en ce que, dans la position de non-freinage, la communication ouverte entre la chambre de travail ( 12, 28) du maîtrecylindre ( 1) et un réservoir ( 26) est établie exclusivement l la soupape de commande ( 50, 53). 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un poussoir ( 39) traversant avec étanchéité un piston positionneur est formé sur la face du piston ( 7, 29) du mattre-cylindre qui est tournée vers la pédale, ce poussoir venant en butée contre le piston ( 43) portant le siège ( 50) de la soupape de commande. 3 Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface du poussoir ( 39) est égale à la surface efficace du piston ( 43) portant le siège ( 50) de la soupape -