Brevet FR2540573A1 — publié le 19840810

La présente invention concerne un procédé de manoeuvre de la pression d'un fluide refoulé par une pompe en direction d'un circuit principal et d'un circuit secondai- re, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Plus précisément, le procédé selon l'invention consiste à réduire, jusqu'à éventuellement interrompre, le débit d'un premier fluide vers le circuit principal pour en augmenter la pression dans le circuit secondaire, en réponse à une force extérieure. Cette force extérieure peut être la pression d'un second fluide, lorsque celle-ci excède un seuil prédétermi- né. Le procédé selon l'invention est applicable dans les systèmes de commande de pression de fluides, les ralentis- seurs, les systèmes de graissage' sous pression, les systèmes d'injection de carburant et, plus particuliè- rement, les systèmes d'assistance de freinage. On a proposé des systèmes d'assistance de freinage assisté par centrale hydraulique ou par compresseur pneuma- tique dont le prix de revient est élevé. On a également imaginé des systèmes d'assistance à dépression sur véhicules équipés de moteur à essence qui, bien que la dépression existant dans le collecteur d'admis- sion soit gratuite, nécessitent des cylindres de grand diamètre, des vannes et détendeurs compliqués, le tout formant un ensemble encombrant, lourd et d'un prix de revient non négligeable - D'autres véhicules, -en particulier équipés de moteur Diesel, sont pourvus du même système d'assistance à dépres- sion mais avec, en plus, afin de créer la dépression, une pompe à vide avec poulies, courroies et tuyauterie Il s'ensuit que, pour ces véhicules, le volume, le poids et le prix de revient d'un système d'assistance de freinage sont importants. On a enfin proposé un système d'assistance de freinage alimenté en parallèle avec le circuit de graissage et à la même pression que celui-ci par la pompe à huile du moteur. Ce dernier système a connu un échec commercial du fait qu'il était trop onéreux, trop encombrant, peu sûr et surtout du fait qu'il était cause d'une augmentation de la consommation du moteur En effet, lorsque l'on demande à une pompe à huile de débiter davantage à une pression égale ou légèrement supérieure, il est nécessaire de lui fournir une énergie supplémentaire et, cela, en permanence Ce système, bien qu'il soit moins encombrant que le système à dépression n'utilisait que des pressions de 3 à 4 atmosphè- res qui nécessitent encore des diamètres de cylindre dépassant le décimètre et, comme les précisions d'usinage sont à comparer à celles des vannes détendeurs, le prix s'en ressentait et les inconvénients l'emportaient sur les avantages. La présente invention s'est donc fixé pour but de remédier aux inconvénients des systèmes connus, but qui est atteint en ce sens qu'elle apporte un procédé de manoeuvre de la pression d'un fluide refoulé à débit constant par une pompe en direction d'un circuit principal et d'un circuit secondaire, tel que décrit plus haut, lequel procédé peut être appliqué à la réalisation d'un circuit d'assistance de freinage d'un véhicule pourvu, d'une part, d'un circuit de freinage comportant une pédale de freins agissant, par l'intermédiaire d'un levier, sur un maître cylindre utili- 2 Ssant le second fluide comme liquide de freinage et, d'autre part, un circuit de graissage comprenant une pompe à huile dont l'huile constitue le premier fluide. A cet effet, le procédé consiste à alimenter, à débit constant, à l'aide du premier fluide, le circuit de grais- sage ou circuit principal et un circuit d'assistance de freinage ou circuit secondaire et, lorsque la pression du second fluide dépasse un seuil prédéterminé, à réduire, jusqu'à éventuellement interrompre, le débit du premier fluide vers le circuit principal pour en augmenter la pression dans le circuit secondaire, lequel comporte des moyens d'assistance de freinage sensibles à cette pression lorsqu'elle excède un seuil prédéterminé. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on utilise un dispositif comprenant une chambre pourvue, d'une part, d'un premier orifice d'entrée et d'un orifice de sortie pour le premier fluide, ledit orifice d'entrée étant réuni au refoulement d'une pompe à débit constant alimen- tant également un circuit secondaire et ledit orifice de sortie débouchant sur le circuit principal et, d'autre part, un second orifice d'entrée pour un second fluide, ladite chambre renfermant, d'une part, des moyens obtura- teurs susceptibles de fermer au moins partiellement ledit orifice de sortie lorsque lesdits moyens obturateurs sont soumis à une pression en direction de cet orifice et, d'autre part, des moyens d'actionnement soumis à la pres- sion dudit second fluide et agissant, sur lesdits moyens obturateurs en réponse à cette pression lorsqu'elle excède un seuil prédéterminé, pour augmenter la pression dudit premier fluide dans ledit circuit secondaire. Plus précisément, le circuit principal est le circuit de graissage du véhicule et le circuit secondaire, le circuit d'assistance de freinage, le premier fluide étant l'huile de graissage et le second fluide le liquide de freinage. Dans une forme d'exécution pratique, les moyens obturateurs prévus dans la chambre du dispositif sont constitués par un pointeau et les moyens d'actionnement des moyens obturateurs sont constitués par un séparateur de fluides déformable, renfermant un ressort de rappel - Le seuil de pression à surmonter correspond donc à la force du ressort de rappel. Avantageusement, le circuit d'assistance de freinage ou circuit secondaire, comprend une chambre haute pression présentant un orifice d'entrée pour le premier fluide et dans laquelle est logé un séparateur de fluides déformable renfermant un ressort de rappel, ledit séparateur de fluides comportant une tubulure d'entreée et de sortie pour un troisième fluide débouchant à l'extérieur de la chambre haute pression. La tubulure d'entrée et de sortie du séparateur de fluides de la chambre haute pression met ce séparateur de fluides en communication avec un autre séparateur de fluides logé dans un cylindre et qui en constitue le piston, la tige dudit piston agissant sur le levier de commande -du piston du ma tre cylindre du circuit de freina- ge, dans le même sens que la pédale de freins. Le troisième fluide évoqué ci-dessus peut être de même nature que le second fluide Dans tous les cas, on utilise un fluide ayant des caractéristiques telles qu'il supporte les températures auxquelles peut s'élever le premier fluide dans des conditions de fonctionnement normales. La présente invention, comparée aux systèmes d'assis- tance par centrale hydraulique indépendante présente 'l'a- vantage d'un gain de poids, d'une réduction de la consomma- tion (de l'ordre de 0,6 litre/heure), d'un gain en simplicité, d'une plus grande fiabilité et d'un prix de revient attrayant. Comparée à un système d'assistance à dépression sur moteur à essence, elle fait diminuer le poids de 1,5 à 3 kg, dégage un volume de plusieurs dm 3 dans le compartiment moteur, abaisse le centre de gravité, augmente la sécurité et réduit le prix de revient d'environ FF 150,00 par véhicule (valeur 1983) En cas de défaillance de l'assis- tance, 'le système proposé par l'invention a encore une efficacité de 90 % d'un système-non assisté. Comparée au système d'assistance -par dépression sur véhicule équipé d'un moteur Diesel avec pompe à vide, l'invention fait économiser encore plus de place et plus de poids; l'abaissement du prix de revient est environ trois fois plus important En effet, il y a suppression d'une poulie à gorge sur vilebrequin, d'une courroie trapézolda- le, d'une autre poulie à gorge sur pompe à vide de la pompe à vide ellemême, 'de son système de tension de courroie et de l'énergie nécessaire pour entraîner cette pompe en permanence, de la réserve de vide avec ses supports et sa tuyauterie, avantages auxquels il convient d'ajouter les avantages déjà cités à propos de l'assistance par dépres- sion fournie par la tubulure d'admission des moteurs à essence. Comparée au système d'assistance par la pression de graissage, l'invention contrairement à la technique con- nue ne fait pas augmenter la consommation du moteur car elle n'exige pas de débit supplémentaire de la pompe à huile et elle permet une réduction très importante du poids, du volume et du prix du système. De plus, avec l'invention, la pompe à huile se comporte en tant que ralentisseur au moment du freinage en absorbant plus de quinze fois plus d'énergie que lorsque le frein n'est pas sollicité et venant ainsi coopérer à la décéléra- tion du véhicule, ce qui n'est pas le cas avec les systèmes d'alimentation en parallèle Selon l'invention, il n'est plus besoin de vanne de modulation coûteuse pour adapter l'intensité du freinage au désir du conducteur La sécurité est infiniment supérieure à celle offerte par le système d'assistance utilisant, selon l'art antérieur, la pression de graissage par un branchement en parallèle. L'invention est décrite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 illustre l'application de l'invention à la réalisation d'un circuit d'assistance de freinage, la figure 2 est une représentation graphique -de la courbe de pression fournie par la pompe à huile dans le circuit d'assistance et cela seulement lorsque la pédale de freins est sollicitée, laquelle pression est fonction de la vitesse de rotation du moteur, selon l'art antérieur, et la figure 3 est une représentation graphique de la courbe de pression de la pompe à huile en fonction de la vitesse de rotation du moteur, selon l'invention. Si l'on se reporte à la figure 1, on voit un ensemble comprenant un circuit de graissage, un circuit de freinage et un circuit d'assistance de freinage combinés. Plus précisément, le circuit de graissage comporte une pompe de graissage 1, dont le débit est fonction de la vitesse de rotation du moteur et dont le refoulement 2 alimente une tubulure 3 de répartition de l'huile. La tubulure 3 comporte une dérivation 4 débouchant dans un clapet de décharge 5 dont la bille 6, soumise à l'action du ressort 7, obture normalement la dérivation 4, tout en R 540573 étant susceptible d'être repoussée en libérant l'ouverture de cette dérivation 4 et en permettant le passage de l'huile vers le-tuyau de décharge 8 si la pression de cette huile, dans la tubulure 3, excède la force du ressort 7. Tel qu'il vient d'être décrit, ce circuit de graissage est classique. Selon lrinvention, cependant, il présente la particula- rité d'alimenter également un dispositif de manoeuvre de pression de fluide qui constitue la base de l'invention et qui est désigné, d'une manière générale, par la référence 9, et une chambre haute pression désignée dans son ensemble par la référence 10 A cet effet, il est prévu, entre le refoulement 2 de la pompe 1 et la tubulure 3 de répartition d'huile, une déviation il vers la chambre haute pression et une communication 13 avec l'intérieur de la chambre 14 du dispositif de manoeuvre de pression de fluide 9. Le circuit de freinage comporte une pédale de freins , réunie par l'intermédiaire d'un levier 16, pivotant autour d'un axe 17, à la tige 18 du piston 19 d'un ma tre cylindre 20 Ce dernier est alimenté en fluide de freinage par un réservoir 21 et il-comporte deux tubulures 22 et 23 de refoulement de fluide de freinage vers des récepteurs non représentés. Là encore, tel qu'il vient d'être décrit, le circuit de freinage est classique. Selon l'invention, cependant, le maitre cylindre 20 comporte une troisième tubulure de refoulement 24 qui est réunie au dispositif de manoeuvre de pression de fluide 9. Le reste de l'ensemble est également nouveau. La chambre 14 du dispositif de manoeuvre de pression de fluide 9 renferme un pointeau 25 susceptible de venir obturer partiellement ou totalement la communication 13 entre le refoulement 2 de la pompe 1 et la tubulure de répartition de l'huile de graissage 3 -Ce pointeau dépend d'un séparateur de fluides 26 déformable, maintenu comprimé par un ressort de rappel 27 et en communication avec la tubulure 24 du maître cylindre 20. La chambre haute pression 10, qui est en communication avec le refoulement de la pompe de -graissage 1 renferme également un séparateur de fluides déformable 28, normale- ment dilaté par un ressort de rappel 29 et en communication par la conduite 30 avec un séparateur de fluides 31 norma- lement comprimé par un ressort de rappel 35 Le séparateur de fluides 31 a une fonction de piston et il est logé dans un cylindre 32 La tige 33 de ce piston est réunie au levier 16 en un point opposé à celui de la tige 18 du maître cylindre 20 par rapport à l'axe de pivotement 17 du levier 16. Les chambres 14 et 28 sont pourvues, à leur partie supérieure, d'une pastille poreuse 34 formant purge dlair. Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant: Lorsque le moteur tourne sans que'le frein soit solli- té, le pointeau 25 est maintenu relevé par le ressort 27 et l'huile de graissage, refoulée par la pompe 1, d'une part, alimente le circuit de graissage par la tubulure 3 et, d'autre part, remplit les chambres 14 et 28 La pression de l'huile débitée par la pompe 1 est réglée par le clapet de décharge 5 à une valeur qui, pour une température normale de fonctionnement, peut monter jusqu'à 3,94 ou 4,05 bars. Cette pression est insuffisante pour comprimer le ressort 29 du séparateur de fluides de la chambre haute pression ; le force de ce ressort demande, en effet, pour être surmontée une pression de 8,10 à 10,13 bars. Lorsque l'opérateur sollicite la pédale de freins, la pression augmente dans le maître cylindre 20, le liquide freinage est refoulé dans les tubulures 22 et 23 qui alimentent les récepteurs et également dans la tubulure 24 en communication avec le séparateur de fluides 26 du dispositif de manoeuvre de pression de fluide 9 Il s'ensuit la dilatation de ce séparateur 26 et l'abaissement du pointeau 25 qui tend à obturer la communication 13 La pression d'huile augmente alors notablement dans la chambre haute pression 10, ce qui provoque la compression du séparateur de fluides 28 Le débit du clapet de décharge 5 diminue une fraction de seconde. Le fluide contenu dans le séparateur de fluides 28 est refoulé par la conduite 30 vers le séparateur de fluides 31 Celui-ci se dilate alors en repoussant la tige de piston 33 et, par suite, le levier 16 en le faisant pivoter dans le même sens que la pédale 15, et donc en coopérant au freinage. L'huile étant incompressible, le débit de la pompe 1- reste le même, mais la pression en aval de la pompe 1 étant plus de quinze fois supérieure à ce qu'elle est en l'absence de freinage, il faudra également une énergie quinze fois supérieure pour entraîner la rotation de la pompe à huile Celle-ci se comportera alors comme un ralentisseur, venant ainsi coopérer à la décélération du véhicule Le circuit de graissage situé en aval du clapet de décharge 5 aura une pression qui restera stabilisée. Comme on l'a indiqué plus haut, au lieu d'utiliser des pressions de 3,04 à 4,05 bars donnant une courbe de pression de la pompe à huile en fonction de la vitesse de rotation du moteur telle que représentée à la figure 2, on peut obtenir, selon l'invention, des pressions allant jusqu'à 50,65 bars au moment du freinage comme le montre la figure 3 Sur cette figure 3, la courbe de la figure 2 a été reportée La partie grisée par des pointillés et désignée par la lettre A correspond à la pression utilisa- ble selon l'art antérieur et la partie hachurée et désignée par la lettre B est la pression utilisée selon l'invention. Il est bien entendu que le mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention et la forme d'exécution du dispositif pour cette mise en oeuvre n'ont été décrits qu'à titre d'exemples et que diverses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention En particulier, les conduites raccordant respectivement le maître cylindre au dispositif de manoeuvre de pression de fluide et le cylindre d'assistance de freinage à la chambre haute pression peuvent être en plusieurs parties et elles peuvent comporter une boucle de dilatation pour absorber les vibrations. Par ailleurs, il est clair que l'on peut incorporer au circuit de freinage assisté tous les perfectionnements courants tels que les systèmes répartiteurs de freinage, vanne détendeur de modulation, accumulateur de pression, systèmes anti-blocage, pied déformable entre tige de commande du maître cylindre et pédale afin d'améliorer encore la sensation de dosage du freinage, etc Le dispositif de commande de pression peut être équipé ou non d'un piston en matière plastique afin d'en limiter le bruit de fonctionnement, le siège de ce même dispositif peut présenter ou non une rainure de fuite destinée à éviter le calage du moteur au ralenti lorsque le conducteur laisse le pied sur la pédale de freins et, donc, lorsque la pompe se comporte en ralentisseur Les séparateurs de fluides déformables peuvent aussi bien être remplacés par des cylindres, pistons et systèmes d'étanchéité L'assistance à la pédale de freins peut -aussi être réalisée directement sur le maître cylindre Le clapet de décharge, le disposi- tif de manoeuvre de pression de fluide et la chambre haute pression, d'une part, tout comme le maître cylindre et le cylindre d'assistance de freinage, pourraient respective- ment ne pas être regroupés en un seul bloc, -quoique c'est -là la solution que l'on préfère Enfin, on pourrait supprimer le séparateur de fluides de la chambre haute- pression et utiliser directement l'huile de graissage pour agir sur le séparateur de fluide 31 ou tout autre organe approprié. REVENDICATIONS 1 Procédé de manoeuvre de la pression d'un fluide, dit premier fluide, refoulé par une pompe en direction d'un circuit principal et d'un circuit secondaire, caractérisé en ce qu'il consiste à réduire, jusqu'à éventuellement interrompre, le débit dudit premier fluide vers le circuit principal pour en augmenter la pression dans le circuit secondaire, en réponse à une force extérieure. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force extérieure est la pression d'un second fluide, lorsque celle-ci excède un seuil prédéterminé. 3 Procédé selon la revendication 2 appliqué à la réalisation d'un circuit d'assistance de freinage d'un véhicule pourvu, d'une part, d'un circuit de freinage comportant une pédale de freins agissant, par l'intermé- diaire d'un levier, sur un maître cylindre et, d'autre part, un circuit de graissage comprenant une pompe à huile, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme premier fluide l'huile de graissage et comme second fluide le liquide de freinage et à-alimentér, à l'aide dudit premier fluide, le circuit de graissage ou circuit principal et un circuit d'assistance de freinage ou circuit secon- daire et, lorsque la pression dudit second fluide dépasse un seuil prédéterminé, à réduire, jusqu'à éventuellement interrompre, le débit dudit premier fluide vers le circuit principal pour en augmenter la pression dans le circuit secondaire, lequel comporte des moyens d'assistance au freinage ( 31, 32, 33) sensibles à cette pression lorsqu'elle excède un seuil prédéterminé. 4 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la -revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre ( 14) pourvue d'une part, d'un premier orifice d'entrée ( 13) et d'un orifice de sortie pour le premier fluide, ledit orifice d'entrée ( 13) étant réuni au refoule- ment d'une pompe ( 1) alimentant également un circuit secondaire et ledit orifice de sortie débouchant sur le circuit principal et, d'autre part, un second orifice d'entrée pour un second fluide, ladite chambre renfermant, d'une part, des moyens obturateurs ( 25) susceptibles de fermer au moins partiellement ledit orifice de sortie ( 13) lorsque lesdits moyens obturateurs ( 25) sont soumis à une pression en direction de cet orifice ( 13) et, d'autre part, des moyens d'actionnement ( 26) soumis à la pression dudit second fluide et agissant, sur lesdits moyens obturateurs ( 25) en réponse à cette pression lorsqu'elle excède un seuil prédéterminé, pour augmenter la pression dudit premier fluide dans ledit circuit secondaire. 5 Dispositif selon la revendication 4 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit principal est le circuit de graissage du véhicule et le circuit secondaire, le circuit d'assistance de freinage, le premier fluide étant l'huile de graissage et le second fluide le liquide de freinage. 6 Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caracté- risé en ce que les moyens obturateurs prévus dans la chambre ( 14) du dispositif ( 9) sont constitués par un pointeau ( 25). 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'actionne- ment des moyens obturateurs ( 25) sont constitués par un séparateur de fluides déformable ( 26), renfermant un ressort de rappel ( 27). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 5 à 7, caractérisé en ce que le circuit d'assistance de freinage, ou circuit secondaire, comprend une chambre haute pression ( 10) présentant un orifice d'entrée pour le premier fluide et dans laquelle est logé un séparateur de fluides déformable ( 28) renfermant un ressort de rappel ( 29), ledit séparateur de fluides ( 28) comportant une tubulure d'entrée et de sortie pour un troisième fluide débouchant à l'extérieur de la chambre haute pression ( 10). 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tubulure d'entrée et de sortie du séparateur de fluides ( 28) de la chambre haute pression ( 10) met ce séparateur de fluides ( 28) en communication avec un autre séparateur de fluides ( 31) logé dans un cylindre ( 32) et 12 ' qui en constitue le piston, la tige ( 33) dudit piston agissant sur le levier de commande ( 16) du piston ( 19) du maître cylindre ( 20) du circuit de freinage, dans le même sens que la pédale de freins ( 15). 10 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le troisième fluide est de même nature que le second fluide.