Brevet FR2560841A1 — publié le 19850913

La présente invention concerne un générateur de pression de freinage pour système de freinage hydraulique de véhicule automobile, comportant un piston amplificateur pouvant être déplacé, de préférence par une pression auxiliaire hydraulique dans la direction d'actionnement pour venir, en butée mécanique contre un piston annulaire et pour être déplacé dans la direction d'actionnement, un piston de maître-cylindre guidé avec étanchéité à l'intérieur du piston annulaire et délimitant au moins une chambre de travail qu'un dispositif de valve actionnable en fonction de la course peut isoler d'un réservoir d'alimentation sans pression, le piston annulaire étant réalisé sous la forme d'un piston étagé et comportant une portion & plus petit diamètre tournée vers les moyens d'actionnement par pédale. Un système ayant les caractéristiques précédentes est décrit dans la demande de brevet allemand P 33 25 424.9. Dans cette demande de brevet, le générateur de pression de freinage comporte un amplificateur hydraulique de force de freinage, dans la chambre de pression duquel une valve de freinage permet d'établir une pression hydraulique auxiliaire qui est à chaque fois proportionnelle à la force d'actionnement exercée sur la pédale de frein. Un composant de l'amplificateur hydraulique est constitué par un piston amplificateur monté coulissant avec étanchéité dans un alésage de cet amplificateur et qui déplace un piston du maître- cylindre dans la direction d'actionnement dès qu'une pression suffisamment élevée s'est établie dans la chambre de pression de l'amplificateur hydraulique. Le piston du maître-cylindre est lui-même guidé avec étanchéité dans un piston annulaire dans lequel il peut coulisser axialement. L'extrémité ouverte du piston annulaire, éloignée de la pédale, est disposée avec étanchéité contre un autre piston sur lequel elle peut coulisser axialement, de sorte que le piston annulaire, le piston du maitrecylindre et le piston venant au contact de l'extrémité ouvertre du piston annulaire délimitent une chambre de travail qui, normalement, est en communication avec un réservoir d'alimentation sans pression par une valve de freinage agencée dans le piston du maitre-cylindre. Par ailleurs, cette chambre de travail est reliée au frein d'une roue d'un véhicule à freiner. Si, dans le système de freinage décrit, une force d'actionnement est exercée sur la pédale de frein, une pression hydraulique s'établit alors, par la valve-de freinage, dans la chambre de pression de l'amplificateur hydraulique et, au-dessus d'un niveau de pression prédéterminé, cette pression a pour effet que le piston amplificateur se déplace dans la direction d'actionnement et provoque un mouvement axial du piston du maitre-cylindre à l'intérieur du piston annulaire. La valve centrale agencée à l'intérieur du piston du maître-cylindre est fermée dès qu'il y a un faible déplacement du maltre-cylindre, de sorte qu'une communication hydraulique entre le réservoir d'alimentation sans pression et la chambre de travail du générateur de pression de freinage se trouve fermée. Lors de la poursuite du déplacement du piston du maître-cylindre, la chambre de travail est mise sous pression, ce qui a pour effet qu'une pression hydraulique correspondante parvient au frein de la roue à freiner et provoque un freinage. Après que le piston amplificateur, donc le piston du maître-cylindre, a accompli un trajet prédéterminé par construction, et qu'une pression hydraulique correspondante s'est établie dans la chambre de travail du générateur de pression de freinage, le piston amplificateur arrive en butée contre un épaulement annulaire du piston annulaire qu'il déplace avec lui dans la direction d'actionnement. Le déplacement du piston annulaire n'oppose aucune force sensible au mouvement de la pédale, puisque la surface terminale du piston annulaire non tournée vers la pédale est exposée à un espace qui est normalement relié à un réservoir d'alimentation sans pression. Dans certaines situations de freinage, l'espace délimité par la face terminale du piston annulaire éloignée de la pédale peut être exposé à une pression hydraulique auxiliaire par l'intermédiaire de moyens de valve appropriés, de sorte que, dans certaines conditions, il peut y avoir un rappel du piston amplificateur de l'amplificateur hydraulique. De l'exposé précédent, il ressort que la pression hydraulique établie dans la chambre de travail est directement proportionnelle au trajet de déplacement du piston du mattre-cylindre. 2560-841 Comme, du fait du couplage mécanique avec le piston amplificateur de l'amplificateur hydraulique, ce trajet de déplacement du piston du maîtrecylindre est aussi proportionnel au trajet de déplacement du piston amplificateur, il en résulte, d'une part, que le piston amplificateur de l'amplificateur hydraulique doit avoir de grandes courses de déplacement et qu'il faut, d'autre part, adopter des diamètres relativement grands pour le piston du maître-cylindre, afin de fournir un volume de fluide de pression approprié aux freins des roues. La présente invention a donc pour but d'aménager un générateur de pression de freinage du type mentionné au début, de manière que, lorsque la source d'énergie extérieure est intacte, la montée en pression dans la chambre de- travail du générateur - de pression de freinage soit relativement forte dès qu'il y a un faible déplacement du piston amplificateur. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que la portion du piston annulaire située du c8té pédale présente un diamètre plus petit que celui du piston amplificateur et délimite une chambre annulaire reliée à la chambre de travail par une valve anti-retour pouvant être ouverte vers cette chambre de travail, et par le fait qu'à la chambre annulaire est raccordée une valve à deux voies/deux positions, normalement ouverte, apte à être mise en position fermée en réponse à la pression régnant dans la chambre de l'amplificateur, cette valve étant elle-même reliée au réservoir d'alimentation sans pression. Avec une telle configuration, la valve centrale agencée dans le piston du maitre- cylindre est fermée, d'une manière connue, dès qu'il y a un faible déplacement du piston amplificateur et une pression correspondante dans la chambre de l'amplificateur, de sorte que la chambre de travail du générateur de pression de freinage est hydrauliquement isolée du réservoir d'alimentation sans pression. Si le piston amplificateur de l'amplificateur hydraulique est déplacé plus avant dans la direction d'actionnement, le volume de la chambre annulaire diminue alors, et le volume excédentaire est envoyé à la chambre de travail via la valve antiretour pcuvnant ouvrir vers cette chambre de travail. Avec un tel actionnement des freins, le piston annulaire est lui aussi déplacé dans la direction d'actionnement. Le volume prélevé à la chambre annulaire, parvenant à la chambre de travail du générateur de pression de freinage via la valve anti-retour, a en outre pour effet que le piston du maîtrecylindre se déplace relativement au piston annulaire, en accomplissant, par rapport au piston amplificateur, un trajet comparativement plus grand. Il en résulte alors avantageusement que le système de freinage utilisant l'invention peut être minimisé pour ce qui est des diamètres des pistons du maître-cylindre, puisqu'il y a lieu de se baser sur le fait que la pression de la source d'énergie extérieure, lorsque cette source est intacte, suffira pour déplacer le piston à petit diamètre du maîtrecylindre dans la direction d'actionnement. En cas de défaillance de la source de pression auxiliaire, aucune pression ne va s'établir dans la chambre de pression de l'amplificateur hydraulique, de sorte que la valve à deux voies/deux positions reliée à la chambre annulaire va conserver sa position ouverte, dans laquelle la chambre annulaire est reliée au réservoir d'alimentation sans pression. Il s'ensuit que le piston annulaire pourra alors être entraîné dans la direction d'actionnement sans opposer aucune force sensible à l'actionnement de la pédale. Le diamètre du piston du maître-cylindre est, dans le générateur de pression de freinage selon l'invention, choisi de manière que l'application d'un effort sur la pédale de frein suffise à établir dans la chambre de travail du générateur de pression une pression hydraulique qui sera dans tous les cas suffisante pour obtenir un minimum de freinage du véhicule. Le générateur de pression de freinage décrit peut être réalisé de manière particulièrement simple si c'est un joint d'étanchéité qui est utilisé comme valve anti-retour. Un tel joint d'étanchéité en forme de manchon est peu co teux, fonctionnellement fiable et facile à monter. Plusieurs possibilités s'offrent en principe pour commander la valve à deux voies/deux positions pouvant être manoeuvrée en fonction de la pression dans la chambre de pression de l'amplificateur hydraulique. Il est particulièrement simple et avantageux que cette valve à deux voies/deux positions puisse être commandée hydrauliquement, aux fins de quoi on peut alors avantageusement prévoir que l'entraînement de la valve est un piston communiquant, par un canal correspondant, avec la chambre de pression de l'amplificateur de force hydraulique, la valve à deux voies/deux positions étant précontrainte à sa position d'ouverture par une force de ressort. Dans un autre développement de l'objet de l'invention, il est prévu que le piston annulaire prend appui élastiquement contre le piston amplificateur. Dans ce cas, un dimensionnement approprié permet d'obtenir que la valve centrale soit fermée avant que le trajet de déplacement maximal possible contre la force élastique soit parcouru. Pour l'éventualité d'un système de freinage à plusieurs circuits, le générateur de pression de freinage selon l'invention peut être réalisé de façon qu'une autre chambre de travail soit délimitée par une face frontale que le piston du maître-cylindre comporte du côté éloigné de la pédale. Dans le cas d'une telle forme de réalisation, le piston du maîtrecylindre peut avantageusement être quasiment symétrique, la valve centrale tournée vers la deuxième chambre de travail étant agencée au fond de l'alésage du maître-cylindre du générateur de pression de freinage. Une autre forme de réalisation avantageuse de l'objet de l'invention prévoit, entre le piston amplificateur et le piston annulaire, l'interposition d'au moins un ressort du genre rondelle Belleville, par lequel, à la position de relâchement des freins, le piston amplificateur et le piston annulaire sont maintenus séparés l'un de l'autre par un intervalle axial défini. 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 à la figure unique du dessin annexé qui représente un générateur de pression de freinage selon l'invention. Sur la figure, la référence 1 désigne un maître-cylindre en tandem actionnable par un amplificateur hydraulique de force de freinage, 2. Le maltre-cylindre en tandem 1 et l'amplificateur hydraulique de force de freinage 2 sont agencés dans un carter 3. Représenté à la partie droite du dessin, l'amplificateur hydraulique de force de freinage 2 consiste, pour l'essentiel, en une valve de freinage 4 et en une chambre de pression 5 dans laquelle une pression hydraulique peut être établie par l'intermédiaire d'une pédale de frein 6, cette pression étant à chaque fois proportionnelle à la force d'actionnement F exercée sur la pédale 6. La valve de freinage 4 est réalisée sous la forme d'une valve à tiroir et est constituée, pour l'essentiel, par un corps de valve 7 recevant un tiroir de commande 8. Le tiroir de commande 8 peut coulisser dans un alésage du corps de valve 7. Par un double levier, 9, le tiroir de commande est en liaison mécanique avec une tige de poussée 10 qui peut être directement sollicitée en poussée par la pédale de frein 6. Un premier levier ll du mécanisme 9 d'actionnement à leviers est, d'une part, monté à pivotement dans le carter 3, et, d'autre part, engagé dans un évidement de la tige de poussée. Sur le premier levier 11 est monté pivotant, un deuxième levier 12 qui prend appui, d'une part, contre le tiroir de commande 8 de la valve de freinage 4 et, d'autre part, contre le piston amplificateur 13 de l'amplificateur hydraulique de force freinage 2. L'extrémité supérieure du premier levier ll est ici réalisée sous la forme d'une bille reçue dans une pièce filetée 14 qui est vissée à poste fixe dans le carter 3, en présence d'un joint d'étanchéité 15. Le piston amplificateur 13 est guidé de manière étanche, avec possibilité de coulissement étanche, dans un alésage 16, et prend appui, par l'intermédiaire de ressorts 17 du genre rondelle Belleville, contre un piston annulaire 18. Ce piston annulaire 18 est réalisé sous forme de piston étagé et comporte une portion de plus petit diamètre, 19, située côté pédale, et une portion de plus grand diamètre, 20, éloignée de la pédale. Les deux portions 19 et 20 du piston annulaire 18 sont étanchées l'une vis-à-vis de l'autre, et par rapport au carter, par un joint d'étanchéité annulaire 21. La portion 19 du piston annulaire 18 présente un diamètre extérieur plus petit que le diamètre du piston amplificateur, de sorte que cette portion 19 à moindre diamètre du piston, le carter 3 et le piston amplificateur délimitent ensemble une chambre annulaire 22 dont le volume décroît lors d'un déplacement du piston amplificateur 13 et du piston annulaire 18 dans la direction d'actionnement. Dans le maître-cylindre en tandem 1 sont en outre prévues deux chambres de travail 23 et 24 qui sont toutes les deux délimitées par un piston 25 du ma tre-cylindre. La chambre de travail 23 est en communication hydraulique, par des conduites de pression appropriées, avec des freins 26 et 27 de roues d'un véhicule automobile. La chambre de travail 24 est en communication hydraulique, par des conduites de pression appropriées, avec des freins 28 et 29 du véhicule automobile. A titre d'exemple, les freins 26 et 27 sont disposés sur un essieu du véhicule, et le freins 28 et 29 sur un autre essieu du véhicule. Il est d'ailleurs également possible de prévoir que les freins de roues 28 et 29, ainsi que les freins de roues 26 et 27 sont diagonalement opposés sur le véhicule. Un insert 30 qui est un composant d'une valve centrale 31 est vissé dans l'extrémité du piston amplificateur 13 de l'amplificateur hydraulique 2 située du c8té éloigné de la pédale. La valve centrale 31 a pour fonction d'interrompre, dès qu'il y a un faible déplacement du piston amplificateur 13, une communication hydraulique entre la chambre de travail 23 et un réservoir d'alimentation sans pression 32. Entre 1 'insert et la portion 19 du piston annulaire 18 est agencé un joint d'étanchéité en forme de manchon 33 qui agit en tant que valve anti- retour et qui permet d'établir une communication hydraulique entre la chambre annulaire 22 et la chambre de travail 23 du maltre-cylindre en tandem 1. La chambre de travail 24 du maître-cylindre en tandem 1 est délimitée par un autre insert 34 faisant partie d'une autre valve centrale 35. Contre le fond 36 de l'alésage du maître-cylindre en tandem prend appui une douille 38 dans laquelle l'extrémité du piston du maître- cylindre non-tournée vers la pédale de frein 6 est guidée à coulissement, avec étanchéité. La douille 38, le piston 25 du maître-cylindre et le carter 3 délimitent une autre chambre annulaire 39 qui est en communication ydrauliqu2 avec une chambre annulaire 41, par un canal 40, A la chambre annulaire 22 est raccordée une valve à deux voies/deux positions qui peut être commandée par la pression régnant dans la chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique 2, et qui prend normalement, lorsque la pression atmosphérique règne dans la chambre de pression 5, une position dans laquelle la chambre annulaire 22 est reliée au réservoir d'alimentation sans pression 32. La commande de la valve 42 à deux voies/deux positions communique, par un canal 43 du carter, avec la chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique 2, de sorte qu'en cas d'application de pression à cette chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique, cette valve 42 à deux voies/deux positions prend une position dans laquelle la chambre annulaire 22 est isolée du réservoir d'alimentation sans pression 32. Le mode de fonctionnement du système de freinage décrit est expliqué dans ce qui suit, en admettant en partant de la position initiale freins relâchés dans laquelle toutes les parties mobiles du générateur de pression de freinage sont à la position représentée au dessin. Dans la position freins relâchés, la chambre de pres- sion 5 de l'amplificateur hydraulique de force de freinage 2 est reliée au réservoir d'alimentation sans pression 32, de sorte que, d'une part, le piston amplificateur 13 reste à sa position de repos et que, d'autre part, le tiroir de commande 8 de la valve de freinage ferme la communication entre une source de pression 44 et la chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique 2. Si une force d'actionnement F est exercée sur la pédale de frein 6, la tige de poussée 10 de l'amplificateur hydraulique 2 se déplace alors dans la direction d'actionnement, et l'extrémité inférieure du premier levier 11 est soumise à un pivotement dans le sens horaire, autour de son point de portée à l'extrémité supérieure. Comme le deuxième levier 12 est monté, par un axe 45, sur le premier levier et prend appui sur le tiroir de commande 8 de la valve de freinage 4 ainsi que sur le piston amplificateur 13, il en résulte que ce deuxième levier 12 du double levier 9 pivote dans le sens antihoraire lors d'un déplacement axial de la tige de poussée 10, de sorte que le tiroir de commande 8 de la valve de freinage accomplit un mouvement correspondant dans la direction d'actionnement. Un déplacement du tiroir de commande 8 a d'abord pour effet d'établir une séparation entre la chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique 2 et le réservoir d'alimentation sans pression 32. La poursuite du déplacement du tiroir de commande 8 de la valve de freinage 4 a pour effet d'ouvrir des canaux de fluide pression entre la source de pression 44 et la chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique 2, de sorte qu'il s'établit, dans la chambre de pression 5, une pression hydraulique correspondant à la force d'actionnement F exercée sur la pédale de frein 6, et donc également sur la tige de poussée 10. Lorsque la pression établie dans la chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique 2 excède une valeur prédéterminée, la position de la valve 42 à deux voies/deux positions est modifiée, de manière que la chambre annulaire 22 soit isolée du réservoir d'alimentation sans pression 32. De plus, le piston amplificateur 13 de l'amplificateur hydraulique 2 va se déplacer dans la direction d'actionnement, ce qui a pour effet que la valve centrale 31 ferme et que la pression peut croître dans la chambre de travail 23 du maître-cylindre en tandem. Dans l'éventualité d'une montée de la pression dans la chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique 2, le piston annulaire 18 est déplacé, avec le piston amplificateur 13, dans la direction d'actionnement, et le volume de la chambre annulaire 22 diminue. L'excédent de volume de fluide de la chambre annulaire 22 s'échappe, par le joint d'étanchéité souple 33, dans la chambre de travail 23 du maître- cylindre en tandem, de sorte que le piston 25 de ce maLtre-cylindre se déplace dans la direction d'actionnement et que la valve centrale associée à la deuxième chambre de travail 24 du maître-cylindre en tandem 1 est fermée. Il convient ici de remarquer que le piston 25 du maître- cylindre se déplace plus rapidement dans la direction d'actionnement, puisque du fluide pression supplémentaire est soutiré de la chambre annulaire 22 et amené, via le joint d'étanchéité souple 33, à la chambre de travail 23 du maître-cylindre en tandem. La pression ainsi engendrée dans les chambres de travail 23 et 24 du maître-cylindre en tandem 1 parvient aux freins 26, 27, 28,29 des roues du véhicule et y provoque un freinage correspondant. Lors d'un tel freinage, une compensation de volume est possible entre les chambres 39 et 41, via le canal 40. Dans ce qui suit, on va admettre que la pression de la source de pression 44 est absente. Si un tel défaut survient dans le système de freinage décrit, la chambre de pression 5 de l'amplificateur hydraulique 2 ne peut pas être mise sous pression, de sorte que la valve 42 à deux voies/deux positions, commandée hydrauliquement, conserve une position d'ouverture, dans laquelle la chambre annulaire 22 communique en permanence avec le réservoir d'alimentation sans pression 32. Si, alors qu'il y a une telle défaillance, une force d'actionnement F est exercée sur la pédale de frein 6, cette force est transmise - par la tige de poussée 10 - au piston amplificateur qui, après que le frottement des joints d'étanchéité en contact avec luisoit surmonté, est déplacé dans la direction d'actionnement. Apres un relativement faible déplacement du piston amplificateur 13 de l'amplificateur hydraulique 2, ce piston 13 rencontre le piston annulaire 18, alors que la valve centrale 31 est fermée. Il en résulte que la chambre de travail 23, donc aussi les freins 26 et 27, sont mis sous pression. La pression engendrée dans la chambre de travail 23 du maître-cylindre en tandem a pour effet qu'il se produit en outre un déplacement du piston 25 du maître-cylindre dans la direction d'actionnement, de sorte que la valve centrale 35 se ferme aussi et permet une montée de la pression dans la chambre de travail 24. Ainsi, même en cas de défaillance de la source de pression auxiliaire 44, une montée en pression est possible dans la chambre de travail 24 du mattre-cylindre en tandem 1, autrement dit dans les freins de roues 28 et 29 raccordés à la chambre de travail 24. Lors de la cessation du freinage, les processus cinématiques décrits s'inversent, jusqu'à ce que tous les composants aient repris la position représentée sur le dessin. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. ll REVENDICATIONS: 1. Générateur de pression de freinage pour système de freinage hydraulique de véhicule automobile, comportant un piston amplificateur pouvant être déplacé, de préférence par une pression auxiliaire hydraulique dans la direction d'actionnement, pour venir en butée mécanique contre un piston annulaire et pour être déplacé dans la direction d'actionnement, un piston de mantre-cylindre guidé avec étanchéité à l'intérieur du piston annulaire et délimitant au moins une chambre de travail qu'un dispositif de valve actionnable en fonction de la course peut isoler - d'un réservoir d'alimentation sans pression, le piston annulaire étant réalisé sous la forme d'un piston étagé comportant une portion de plus petit diamètre tournée vers les moyens d'actionnement par pédale, caractérisé en ce que la portion (19) du piston annulaire (18) située du côté pédale présente un diamètre plus petit que celui du piston amplificateur (13) et délimite une chambre annulaire (22) reliée à la chambre de travail (23) par une valve anti-retour (33) pouvant être ouverte vers cette chambre de travail (23), et en ce qu'à la chambre annulaire (22) est raccordée une valve (42) à deux voies/deux positions, normalement ouverte, pouvant être mise en position fermée en réponse à la pression régnant dans la chambre (5) de l'amplificateur, cette valve (42) étant elle-même reliée au réservoir d'alimentation sans pression (32). 2. Générateur de pression de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que c'est un joint d'étanchéité_en forme de man- chon qui est utilisé comme valve anti-retour (33). 3. Générateur de pression de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valve à deux voies/deux positions (42) est commandée hydrauliquement. 4. Générateur de pression de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston annulaire (18) prend appui élastiquement contre le piston amplificateur (13). 5. Générateur de pression de freinage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une autre chambre de travail (24) est délimitée par une face frontale que le piston (25) du maître-cylindre comporte du c8ôté éloigné de la pédale. 6. Générateur de pression de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre le piston amplificateur (13) et le piston annulaire (18) est interposé au moins un ressort du genre rondelle Belleville (17), par lequel, dans la position de relâchement des freins, le piston amplificateur (13) et le piston annulaire (18) sont maintenus séparés l'un de l'autre d'un intervalle axial défini.