Brevet FR2536147A1 — publié le 19840518

1. La présente invention concerne des systèmes de frein à fluide pour véhicules etplus particulièrement une soupape de dosage de pression de frein destinée à mo- duler la pression du fluide présente dans un ou plusieurs cy- lindres de frein pazr rapport à une pression produite par une source de fluide sous pression. Le dispositif de la présente invention est des- tiné à réduire la pressurisation relative des freins arriè- re d'un véhicule à moteur par rapport à celle des freins avant dans le haut de la plage de pression appliquée aux freins Cela est souhaitable compte tenu du fait qu'une par- tie du poids supporté par les roues arrière du véhicule est transférée aux roues avant lors d'une décélération brutale A la suite de ce transfert de poids, l'effort maximum de freinage dont sont capables les roues arrière se trouve réduit et celui des roues avant augmenté Il est par conséquent souhaitable de délivrer un niveau de la pression du fluide plus élevé aux roues avant qu'aux roues arrière d'une décélération importante Cela per- mettra d'éviter le patinage prématuré des roues arrière t facilitera le maintien du contrôle du véhicule et réduira la distance totale nécessaire à l'arrêt du véhicule. Les cylindres des freins avant et arrière d'un vé- hicule sont généralement conçus pour appliquer des forces 2. aux freins avant et arrière qui présentent le rapport désiré pour permettre un freinage léger ou un arrêt ordi- naire Cependant, lors d'une décélération extrêmement rapi- de ou de l'application des freins en urgence, le rapport "établi" n'est plus satisfaisant et doit être changé pour obtenir une efficacité de freinage maximum Plus la décé- lération est élevée, plus grande doit être la différence entre la pression régnant dans les freins avant et la pres- sion régnant dans les freins arrière Alors qu'une simple mesure de la pression appliquée par les freins n'est pas un indice totalement précis de la décélération du véhicu- le, on a trouvé qu'il constituait un guide pratique pou- vant être utilement employé dans la détermination du point auquel la pressurisation relative des cylindres de freins 12 avant et arrière doit être modifiée Le dispositif de la présente invention fait appel à la pression appliquée des -freins à cette fin. Dans la présente invention, une soupape de dosa- ge de courant axial est décrite La soupape comprend un carter allongé, contenant un élément de clapet en élastomè- re et un piston qui se déplace axialement dans le carter, ce carter en coopération avec l'élément de clapet formant le mécanisme de dosage Le piston de la soupape comprend un canal axial de passage de fluide qui s'étend à partir de l'extrémité d'entrée du clapet et sort en amont de l'élément de clapet en élastomère La soupape de dosage de la présente invention convient particulièrement pour être montée en ligne avec d'autres composants du système de freinage Par exemple, la soupape de la présente inven'- tion convient particulièrement dans une installation à "vissage" direct sur l'orifice de sortie du maître-cylin- dre. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les des- sins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue d'une soupape de dosage à débit axial; La figure 2 est une vue en coupe prise le long 3 2536147 2-2 de la figure 1, représentant le positionnement rela- tif des éléments de la soupape; La figure 3 est une vue éclatée des divers com- posants de la soupape; La figure 4 est une vue,à grande échelle, en partie en coupe et en'partie en élévation; de l'élément de clapet; La figure 5 est une vue partielle de dessus de l'élément de clapet de la figure 4; La figure 6 est une vue en coupe prise le long de la ligne 6-6 de la figure 4; et La figure 7 est une vue en coupe prise le long de la ligne 7-7 de la figure 4. En liaison avec les figures 1,2 et 3, une soupa- pe de dosage perfectionnée 10 comprend un corps principal ayant un bossage d'entrée fileté extérieurement 6, en saillie axialement sur le corps Vissé sur le corps prin- cipal 5, à l'opposé de l'orifice d'entrée, se trouve un bouchon de sortie 4. A l'intérieur du corps principal 5 se trouve une chambre ou alésage central 52 communiquant avec un alésage en gradins 53 qui communique à son tour avec un alésage d'en- trée 56. Le bouchon de sortie 4 comprend une saillie cy- lindrique 42, en saillie dans le sens axialayant un diamè- tre extérieur inférieur au diamètre intérieur de l'alésage central 52 et s'étendant axialement dans l'alésage Le dia- mètre intérieur de la saillie cylindrique 42 est suffisant pour permettre une translation axiale libre de la saillie 22 d'une tête de piston La combinaison constituée d'un alésage et d'une fente 44 s'étend diamétralement à travers la saillie 42 et une surface 43 en aboutement avec la tête de piston du bouchon 4. Placés à l'intérieur du corps principal 5 et s'étendant à travers la chambre centrale 52, l'alésage à gradins 52 et l'alésage d'entrée 56 se trouve un piston à gradins 25 reçu en coulissement à l'intérieur de l'alésa- ge 53 et de la partie d'entrée de fluide 26 qui s'étend 4. axialement à travers le bossage d'entrée 6, et reçu en coulissement à l'intérieur de l'alésage d'entrée 56, Des joints toriques 18 et 19 assurent l'étanchéité hydrauli- que entre le piston 25 et le corps principal 5, évitant que le courant de fluide n'entre dans la chambre 14 qui est ventilée vers l'atmosphère via une conduite 51 Un joint torique 15 est assis dans une gorge 54 en V et a pour fonc-. tion d'éviter l'entrée de saletés et de corps étrangers dans la chambre atmosphérique 14 Tout autre moyen de filtrage connu dans l'art peut être utilisé également. Le piston à gradins 25 comprend un canal d'entrée 21 qui s'étend à partir de l'orifice d'entrée 20 et traver- se axialement le piston pour déboucher radialement dans l'alésage central 52 Un ressort en spirale 16 entourant le piston 25 est comprimé entre une rondelle 12 et un flasque 27 du piston, sollicitant la tête de piston 22 vers la sur- face d'aboutement 43 du bouchon de sortie 4 Un élément de clapet 84 est placé autour du piston 25 dans un évidement annulaire 23 pratiqué entre le flasque 27 et la tête de piston 22. Les détails de construction de l'élément de cla- pet 84 sont représentés en figures 4-7 On verra que l'élé- ment de clapet 84 comporte une lèvre en une pièce 86 qui, à l'état libre de l'élément 84, est inclinée angulairement vers l'amont et radialement vers l'extérieur Lorsque l'élément de clapet 84 est monté dans l'alésage 52, la lè- vre 86 est déviée radialement vers l'intérieur par contact de sa périphérie extérieure avec l'alésage 52 Cela évite l'écoulement aval du fluide à partir de l'alésage 52 autour de la lèvre 86 La périphérie extérieure de l'élément-de clapet 84 en aval de la lèvre 86 comporte une pluralité de nervures 88 s'étendant axialement, espacées circonférentiel- lement et ayant en coupe une forme généralement semi-cylin- drique Les nervures 88 sont en contact avec la paroi de l'alésage 52 en aval de la lèvre 86 Le flasque de piston 27 se trouve en partie à l'intérieur de la lèvre 86 et est en contact avec une pluralité de bossages semi-sphériques , espacés les uns des autres et en saillie en amont de 5. l'élément de clapet 84 Le diamètre extérieur du flasque de piston 27 est inférieur au diamètre intérieur de la lèvre 86, ce qui permet au fluide de s'écouler dans les espaces entre bossages 90 Le diamètre de l'évidement 23 pratiqué dans le piston 25 est inférieur au diamètre inté- rieur de la surface périphérique intérieure 92 de l'élé- ment de clapet 84, de sorte qu'un trajet ouvert de fluide est créé à partir de l'espace entre bossages 90 jusqu'au canal 44 du bouchon de sortie 4 lorsque le piston 25 est placé dans la position représentée en figure 2. Le côté aval de l'élément de clapet 84 comporte une pluralité de bossages 94, espacés angulairement les uns des autres,qui sont en contact avec la saillie cylin- drique 42 du bouchon de sortie 4 et alignés angulairement avec les nervures 88, ce qui a pour effet de créer des es- paces entre eux pour l'écoulement de fluide en amont du canal 44, au droit de la tête de piston 22, et à l'exté- rieur de la partie située entre la portion cylindrique 42 et l'élément de clapet 84, jusqu'aux espaces entre nervure res 88 Ainsi, la pression du fluide à l'orifice de sortie existe également à la périphérie extérieure de la lèvre 86 de sorte que, si la pression à l'orifice de sortie 45 est supérieure à la pression du fluide à l'orifice d'entrée après fermeture de la soupape, la pression de sortie amènera la lèvre 86 à se déplacer radialement vers l'inté- rieur, permettant un écoulement inverse de fluide entre l'orifice de sortie et la chambre 52 On verra que l'élé- ment de clapet 84 a un siège arrondi 96 qui est disposé à l'extrémité aval de sa surface périphérique intérieure 92, Le siège 96 est en contact avec la tête de piston 22 lors du mouvement amont du piston 25 contre le ressort 16 En cas d'un tel mouvement amont, l'élément de clapet 84 est maintenu en position sous l'effet du contact par frotte- ment entre la lèvre 86 et l'alésage central 52. Ainsi, on peut voir que le fluide entre dans l'alésage 52 via l'orifice d'entrée 20 et le canal 21 A partir de la chambre 52, le fluide s'écoule radialement vers l'intérieur entre les bossages 90 de l'élément de cla- pet 84,axialement entre la surface périphérique intérieure 92 de l'élément de clapet 84 et l'évidement 23 du piston 25, pour entrer dans l'orifice de sortie 45 via un passage 41. Le fluide s'écoule aussi vers l'orifice de sortie 45 en suivant un trajet situé radialement à l'extérieur entre les bossages 94, axialement entre la partie cylindrique 42 du bouchon 4 et à travers l'alésage 44 et le passage 41. ce trajet de fluide reste ouvert jusqu'à ce que la pression d'entrée atteigne une valeur prédéterminée A ce moment là,la tête de piston 22 s'appuiera contre le siège 96 de l'élément de clapet Si l'on fait la somme des forces agis- sant sur le piton 25 lorsque le trajet de fluide est ou- vert et si l'on suppose que les forces agissant dans-la di- rection amont sont positives, on peut voir que ( 1) F = P 1 A 1S P 1 A 2 o: F = Force résultante agissant sur le piston 25 lorsque le trajet de flui- de est ouvert. Pl Al = Force résultante due à la pressiand'en- trée Pl agissant sur la surface de piston A 1. S = Tension du ressort. Pl A 2 = Force résultante due à la pressiond'en- trée Pl agissant sur la surface de piston A 2. La pression atmosphérique n'entre pas dans l'équation des forces agissant sur le piston 25 car elle agit également sur tous les composants du système et le système n'utilise pas de cavités sous vide. Pendant les périodes d'inactivité des freins, F est négatif et les éléments de la soupape se trouvent dans la position représentée en figure 2, Tant que F est néga- tif, le trajet du fluide autour de l'élément de clapet 84 reste ouvert, et la pression à l'orifice de sortie est éga- le à la pression à l'orifice d'entrée Cependant, avec l'augmentation de la pression à l'orifice d'entrée jusqu'à ce que F devienne positif, le piston 25 se déplace en amont 7. jusqu'à ce que sa tête 22 vienne en contact avec le siège 96 de l'élément de clapet 84, d'o il résulte la fermeture du trajet de fluide autour de l'élément de clapet 84, Une fois que la tête 22 du Piston 25 ferme le trajet de fluide autour de l'élément de clapet 84, les for- ces agissant sur le piston 25 deviennent ( 2)F 1 = P 1 A+ p 2 A 3S PPA 2Pl A o F 1 = Force résultante agissant sur le piston 25 lorsque le trajet de f 1 uide de est fermé. P 2 A 3 = Force résultante due à la pression à l'orifice de sortie P 2 agissant sur la surface A 3 de la tê- te de piston. p A = Force résultante due à la pression d'entrée Pl agissant sur la surface du piston A 1 i S = Tension du ressort P 1 A 3= Force résultante due à la pression d'entrée Pl agissant sur la surface A 3 de la tête de piston. Tant que F 1 est positif, le piston 25 se dépla- ce en amont et le trajet de fluide autour de l'élément de clapet 84 reste fermé Cependant, lorsque la pression P augmente de façon que F devienne négatif, le piston 25 se déplace en aval, ouvrant le trajet de fluide L'équation ( 1) s'applique-alors Ainsi, grâce au déplacement du pis- ton 25 en amont et en aval, la pression de fonctionnement du fluide traversant la soupape est dosée. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 2536147 ' REVENDICATIONS 1 Soupape de dosage de pression pour systèmes de fluide, caractérisée en ce qu'elle comprend: un carter allongé ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie et comportant une chambre interne axiale qui fait communiquer l'orifice d'entrée avec l'ori- fice de sortie; un élément de piston allongé contenu dans le carter et pouvant y coulisser axialement, ayant un premier diamètre définissant une partie de corps près de l'orifi, ce de sortie du carter et ayant un second diamètre plus petit qui entre dans l'orifice d'entrée de la chambre, le piston comportant une gorge circonférentielle extérieure près de l'orifice de sortie du carter qui définit une tête de piston, le piston comportant d'autre part un alésage qui fait communiquer l'orifice d'entrée avec la surface de la partie du corps de piston; un moyen d'étanchéité à l'intérieur du carter qui permet un déplacement axial du piston interposé entre les ouvertures de l'alésage du piston, le piston étant sol- licité vers l'orifice d'entrée lorsque la pression d'entrée augmente, un moyen de clapet retenu par la gorge annulaire du piston qui coopère avec la tête de piston de façon que le courant de fluide allant de l'orifice d'entrée vers l'orifice de sortie soit empêché lorsqu'une pression d'en- trée prédéterminée est atteinte et destinée à libérer la pression à l'orifice de sortie lors d'une réduction de pression à l'orifice d'entrée. 2 Soupape selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que le moyen de clapet comprend: un élément de clapet unitaire circulaire en *Ilastomère, ayant une pluralité de saillies espacées cir- conférentiellement sur ses surfaces circulaires planes:ainsi que sur ses surfaces radialement extérieures, et comportant un épaule- ment chanfreins dirigé vers l'orifice d'entrée du carter, ces saillies créant des espaces entre elles pour la libre circulation du fluide entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie lorsque le piston se déplace vers l'orifice de 9 2536147 sortie et la tête de piston mobile contre l'élément de clapet de manière à limiter le courant de fluide lorsque le piston est déplacé vers l'orifice d'entrée. 3 Soupape selon la revendication 1, caractéri- sée en ce qu'elle comprend: un moyen de ressort sollicitant le piston vers l'orifice de sortie de façon que la relation entre la pres- sion à l'entrée et la pression à la sortie soit modifiée, 4 Soupape hydraulique de dosage du type compor- tant un carter contenant un élément de piston pouvant cou- lisser, o la pression de fluide à l'orifice d'entrée est supérieure, suivant un rapport désiré, à la pression de fluide à l'orifice de sortie, caractériséeen ce que l'élé- ment de piston comprend une partie allongée qui est en saillie dans l'orifice d'entrée,et en ce qu'il comporte en outre un passage qui conduit le fluide de l'orifice d'en- trée à une surface à l'intérieur du carter séparé de cet orifice d'entrée par un moyen d'étanchéité.