Brevet FR2621655A1 — publié le 19890414

La présente invention se rapporte à un amplifica- teur hydraulique d'effort, destiné en particulier à actionner un maîtrecylindre de freinage appartenant à un système de freinage de véhicule automobile, comportant un piston d'amplification qui est mobile axialement dans un alésage cylindrique d'un corps d'amplificateur et qui délimite, par sa surface périphérique, une chambre de pression pouvant être raccordée à une source de pression hydraulique, et par une surface d'extrémité, une chambre d'amplification qui peut être raccordée à la chambre de pression à travers un premier passage de valve obturable et à un réservoir sans pression à travers un deuxième passage de valve obturable, ces deux passages de valves formant une valve de freinage servant à réguler la pres- sion à l'intérieur de la chambre d'amplification, qui peut être actionnée au moyen d'un piston de réaction qui pénètre de l'extérieur dans la chambre d'amplification. Dans un amplificateur d'effort destiné à actionner un mattre-cylindre de freinage appartenant à un système de freinage de véhicule-automobile, il est déjà connu (demande de brevet allemand 32 18 194) d'agencer la valve de freinage dans le piston d'amplification et de relier son deuxième passage de valve au réservoir sans pression du système d'alimentation en énergie, à travers une cham- bre d'alimentation disposée entre le piston d'amplifica- * tion et le piston de maitre-cylindre. Pour cela, il s'est révélé nécessaire de munir le piston tiroir de la valve de freinage d'un alésage central à travers lequel la chambre d'amplification peut être reliée alternativement au premier ou au deuxième passage de valve de la valve de freinage. Pour cela, le piston tiroir de la valve de freinage doit posséder un diamètre relativement grand. Ceci a des effets préjudiciables sur la sensibilité de la réponse de l'actionnement de la valve et se traduit par la nécessité de répondre à des spécifications sévères rela- tives à la précision de la fabrication du piston tiroir et de l'alésage de la valve. Cette précision de fabrica- tion ne peut être obtenue qu'au prix d'efforts considéra- bles, en particulier dans le cas de la fabrication en grande série. On connaît par ailleurs, de la demande de brevet allemand 34 40 991.2, un amplificateur d'effort destiné à l'actionnement d'un maître-cylindre de freinage apparte- nant à un système de freinage de véhicule automobile, dans lequel le premier passage de valve de la valve de freinage disposée dans le piston d'amplification est muni d'un siège de soupape qui peut être fermé par un élé- ment obturateur de valve en forme de manchon et qui peut coulisser axialement. Sur sa surface d'extrémité proche de la chambre d'amplification, cet élément obturateur de valve présente un siège de valve qui forme le deuxième passage de valve et qui coopère avec une bille de valve prévue dans la surface d'extrémité du piston de réaction. Ici aussi, le deuxième passage de valve commandant l'alé- sage de l'élément obturateur de valve en forme de manchon et un perçage de liaison ménagé dans le piston d'ampli- fication sont reliés à la chambre d'alimentation délimitée entre le piston d'amplification et le piston du maître- cylindre, qui est en communication avec le réservoir sans pression. Cet amplificateur d'effort connu présente, lui aussi, l'inconvénient consistant en ce que le diamètre de la valve de freinage est relativement grand, de sorte qu'il nécessite l'utilisation de joints étanches de grands diamètres qui induisent des forces de frottement d'autant plus grandes sur la valve de freinage et sur le piston d'amplification. Un autre inconvénient réside en ce que la valve de freinage n'a pas de course à vide à la transition entre la fermeture du deuxième passage de valve et l'ouverture du premier passage de valve, et inversement, de sorte qu'il peut se produire un battement incontrôlé de l'élément obturateur de la valve. Ceci est désavantageux, à la fois pour la durée de vie de la valve de freinage et pour la demande en fluide de pression pendant le fonctionnement. Un but de la présente invention est donc de réduire la dépense de moyens de construction nécessaires pour un amplificateur d'effort du type mentionné au début et d'améliorer le fonctionnement de cet amplificateur. Selon la présente invention, ce but est atteint par le fait que le piston de réaction est monté de maniè- re étanche et guidé dans un alésage du corps en ce que, par sa surface périphér/iqu. il délimite une chambre de compensation communiquant avec le réservoir sans pression, en ce que le deuxième passage de valve est relié à la chambre de compensation et en ce qu'un alésage formé dans le piston de réaction relie le deuxième passage de valve à la chambre de compensation et/ou à la chambre d'ampli- fication. L'amplificateur d'effort selon l'invention ést en particulier caractérisé par des composants simples, qui se prêtent à une fabrication peu coûteuse et à un assemblage facile. Toutes les surfaces de précision usinées de l'amplificateur d'effort selon l'invention sont situées à l'intérieur du corps et ne risquent donc pas d'être endommagées facilement. En divisant l'alimen- tation en fluide de pression de la chambre d'amplifica- tion, à savoir, du côté haute pression par l'intermédiaire du piston d'amplification et sur le côté basse pression par l'intermédiaire de la chambre de compensation, on peut principalement réduire le diamètre du piston d'amplification et, de cette façon, améliorer le comportement de réponse de l'amplificateur d'effort. Par ailleurs, un avantage de l'amplificateur d'effort selon l'invention consiste en ce que le joint d'étanchéité coulissant est sans pres- sion à l'endroit o le piston de réaction pénètre dans l'amplificateur, ce qui se traduit par une qualité d'étanchéité considérablement améliorée et par l'élimi- nation du risque d'échappement de fluide de pression pendant l'actionnement. Finalement, l'amplificateur d'effort selon l'invention offre au constructeur la pos- sibilité de simplifier la valve de freinage et d'améliorer son fonctionnement. On fait en sorte, selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, que le premier passage de valve soit prévu dans le piston d'amplification et que le deuxième passage de valve soit prévu dans le piston de réaction, et que les éléments obturateurs de valves affectés aux deux passages de valves puissent être inter- connectés par une tige d'actionnement qui pénètre dans la chambre d'amplification. Dans cet agencement, le piston de réaction peut posséder un siège de valve qui est tourné vers la chambre d'amplification et sur lequel peut venir s'appliquer un élément obturateur de valve qui prend appui sur le piston d'amplification de telle manière qu'il soit retenu à distance du siège de valve dans la position initiale des deux pistons. En outre, selon l'in- vention, le premier passage de valve peut être formé par un siège de valve prévu dans le piston d'amplification à distance de la chambre d'amplification, siège sur lequel un élément obturateur de valve peut venir s'appuyer, tandis qu'une tige d'actionnement, qui prend appui sur le piston de réaction, traverse le siège de valve et soulève l'élément obturateur de son siège de valve lorsque le piston de réaction se rapproche du piston d'amplification. Ces formes de réalisation comportent, de façon inhérente, l'avantage consistant en ce que les sièges de valves peu- vent avoir une très petite section, de sorte qu'ils ne nécessitent que de faibles forces d'actionnement et qu'on peut obtenir une bonne sensibilité de manoeuvre de l'amplificateur. Surtout, les forces de réaction de l'amplificateur d'effort peuvent être maintenues à une valeur minime lorsque la valve de freinage est réalisée conformément à l'invention. Selon une autre caractéristique encore plus avantageuse de l'invention, il existe une course à vide entre la tige d'actionnement et l'élément obturateur de valve agencé dans le piston d'amplification pour fermer le premier passage de valve. Ceci réduit la susceptibilité de la valve de freinage, en particulier sa susceptibilité aux vibrations et permet à cette valve de conserver une position moyenne stable dans laquelle les deux passages de valves sont fermés lorsqu'on maintient constante la pression d'actionnement exercée sur le piston de réaction. Dans le fonctionnement pratique, on a constaté que l'on peut obtenir par ce moyen une réduction de la consommation de fluide de pression pendant le fonctionnement de l'am- plicateur d'effort. Selon une caractéristique avantageuse, dans l'amplificateur d'effort selon l'invention, le piston d'amplification peut être d'un seul tenant avec le piston côté poussoir du maltre cylindre qui peut être actionné par l'amplificateur, et les pistons de l'amplificateur et du maître- cylindre peuvent être logés dans un alésage cylindrique, dans un corps commun. Ceci apporte une sim- plification considérable de fabrication et permet une plus petite longueur hors tout de l'unité composée de l'amplificateur et du mattre-cylindre. Selon l'invention, on peut faire en sorte que, dans cette construction d'un amplificateur à martre- cylindre que la portion du piston d'amplification qui isole la chambre de pression de la chambre d'amplifica- tion possède un plus grand diamètre que la portion qui isole la chambre de pression de la chambre d'alimentation du mattre-cylindre. De cette façon, l'alésage du cylindre présente un petit épaulement qui est avantageux pour sa fabrication. En outre, il se développe une force de rappel hydraulique sur le piston d'amplification de sorte qu'on peut utiliser des ressorts de rappel plus faibles. Selon une autre proposition selon l'invention, on peut faire en sorte que l'alésage du cylindre contienne un manchon qui ferme la chambre d'amplification par rap- port à l'extérieur et qui reçoit le piston de réaction dans un alésage central. Ce manchon apporte un moyen simple pour monter le piston d'amplification et, si néces- saire, aussi le piston du mattre-cylindre, par le côté d'actionnement, et de cette façon, il contribue à donner à l'amplificateur d'effort selon l'invention des avantages de simplicité de structure et de rapidité de fabrication. En outre, en combinaison avec le piston de réaction, ce manchon apporte la possibilité de faire varier le rap- port d'amplification sans exiger de modifications des autres constituants de l'amplificateur. La surface usinée avec précision du piston de réaction guidé dans le manchon est protégée par le manchon, ce qui évite, dans une large mesure, le risque de détérioration pendant l'assemblage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exem- ple, représente, sur une figure unique, une coupe longi- tudinale d'un amplificateur d'effort selon l'invention qui constitue une unité de construction comportant un maitre-cylindre en tandem et qui est destiné à l'action- nement d'un système de freinage hydraulique de véhicule automobile. L'amplificateur de puissance 1 et le mattre- cylindre en tandem 2 possèdent un corps commun 3 dans lequel est formé un alésage cylindrique 4 qui est fermé à sa première extrémité. Dans l'alésage cylindrique 4 sont disposés pour coulisser axialement un piston flottant 5 et un piston d'amplification 6 qui délimitent par leurs surfaces terminales deux chambres de travail 7, 8. Le piston flottant 5 contient une valve centrale 9 par laquelle la chambre de travail 7 peut être mise en commu- nication avec une chambre d'alimentation 10 qui est formée par une gorge annulaire de la surface périphérique du piston flottant 5. La chambre d'alimentation 10 est en communication avec un orifice de réservoir 12 par l'in- termédiaire d'un perçage de liaison 11 ménagé dans la paroi du corps 3. Dans la position initiale du piston flottant 5 qui est représentée, la valve centrale 9 est maintenue ouverte par un ressort de rappel 13, par l'in- termédiaire d'un ensemble tige télescopique 14, à l'en- contre de la force d'un ressort de valve 15. Cet ensemble tige télescopique 14 prend appui contre le fond de l'alé- sage cylindrique 4 et détermine, de cette façon, une patin nive 4ie pour le piston flottant 5. De la même façon que la chambre de travail 7, la chambre de travail 8 peut être reliée, par une valve centrale 16 formée dans le piston d'amplification 6, à une chambre d'alimen- tation 17 qui est formée par une gorge creusée dans la surface périphérique du piston d'amplification 6 et qui communique avec un orifice de réservoir 19 par un perçage de liaison 18. Dans la position inactive représentée, un ressort de rappel 20 maintient la valve centrale 16 ouverte par l'intermédiaire d'un ensemble tige télésco- pique 21. Cet ensemble tige télescopique 21 prend appui contre le piston flottant et retient le piston d'ampli- fication 6 dans sa position de repos lorsque les freins sont relâchés. Le piston d'amplification 6 présente, dans sa surface périphérique, unedeuxième gorge annulaire qui forme un joint étanche avec l'alésage cylindrique 4 et délimite une chambre de pression 22, laquelle est en communication permanente avec une source de fluide sous pression et/ou avec un accumulateur de pression par l'intermédiaire d'un perçage de liaison 23. A la chambre de pression 22, est relié un alésage de valve 24 qui se termine dans une chambre d'amplification 25, qui est disposée sur le côté du piston d'amplificateur 6 qui est à l'opposé de la chambre de travail 8. Dans l'alésage de valve 24, est insérée une bague de valve 26 présentant un passage de valve qui peut être fermé par l'élément obtu- rateur 27 de la valve, lequel est sollicité par un ressort. Cet élément obturateur 27 est charge, dans le sens de la fermeture, par la pression régnant dans la chambre de pression 22, et il peut être ouvert au moyen d'une tige d'actionnement 28 qui émerge de la chambre d'amplification 25 en traversant la bague de siège de valve 26. Cette tige d'actionnement 28 est guidée dans un perçage central 29 formé dans un piston de réaction 30 et, dans cet alésage, elle porte à son extrémité un élément obturateur de valve 31 qui peut être appliqué sur une bague de siège de valve 32 prévu dans le fond de l'alésage central 29. Le passage de valve de la bague de siège de valve 32 est relié, par un perçage transversal 33, à une chambre de compensation 34 qui est formée par la surface périphérique du piston de réaction 30 et par un manchon 35 qui renferme le piston de réaction 30. Le manchon 35 est inséré dans l'extrémité ouverte de l'alésage cylindrique 4 et, de cette façon, par sa surface d'extrémité dirigée vers l'intérieur, il isole la chambre d'application 25 de l'extérieur. La chambre de compensation 34 est reliée à un orifice de réservoir 38 par un perçage 36 ménagé dans le manchon 35 et par un perçage 37 du corps. Sur le piston de réaction 30, s'articule une tige d'actionnement 39 qui peut être reliée à un levier de commande, tel que, par exemple, une pédale de frein. Un ressort de rappel 40, qui prend appui sur la tige d'actionnement 39, assure le mouvement de retour du piston de réaction à la position de relâchement des freins, dans laquelle il est en butée contre une bague de butée 41 prévue dans le manchon 35. De même, la tige d'actionnement 28 est sollicitée par un ressort 42, qui prend appui contre le piston d'amplifica- tion 6, contre un disque de butée 43 qui est fixé au piston d'amplification 6 et maintient la tige d'actionne- ment 28 à une petite distance de l'élément obturateur 27 de la valve. L'amplificateur d'effortlcombiné au maitre cylin- dre en tandem 2 qui est ainsi décrit est apte à alimenter en fluide un système de freinage hydraulique à deux ou trois circuits. C'est ainsi que, par exemple, chaque cir- cuit de freinage de roue avant peut être relié aux deux chambres de travail 7, 8 tandis qu'un circuit de freinage aaissant sur les freins des deux roues arrière peut être relié à la chambre d'amplification 25. Le mode de fonctionnement de l'amplificateur 1 combiné au maître-cylindre en tandem 2 décrit plus haut est le suivant: Dans la position de relâchement des freins qui est représentée sur le dessin, les deux valves centrales 9, 16 et le passage de valve formé dans la bague de siège de valve 32 sont ouverts. Les chambres de travail 7, 8 et la chambre d'amplification 25 communiquent à travers les valves ouvertes avec les orifices de réservoir 12, 19, 38, et avec un réservoir sans pression non représenté qui est relié à ces orifices. Seule la chambre de pression 22 est chargée par la pression d'une source de fluide de pression. Pour actionner l'amplificateur d'effort 1 et le maitre cylindre en tandem 2, on enfonce le piston de réaction 30 dans la chambre d'amplification 25, au moyen de la tige d'actionnement 39, et la bague de siège de valve 32 vient alors buter sur l'élément obturateur 31 de la valve de sorte que son passage de valve se ferme. La chambre d'amplification 25 est ainsi isolée de la chambre de compensation 34. Lorsqu'il poursuit son mouve- ment, le piston de réaction 30 entratne la tige d'action- nement 28, qui maintenant, prend appui, sur la bague de siège de valve 32, par l'intermédiaire de l'élément obtu- rateur 31 de la soupape, jusqu'à ce que, après que le jeu ait été rattrappé, la tige d'actionnement 28 sollicite l'élément obturateur 27 de la valve et le soulève de la bague de siège de valve 26. Ceci a pour effet que le fluide de pression passe de la chambre de pression 22 dans la chambre d'amplification 25 et détermine dans celle-ci une élévation de la pression qui est appliquée au piston d'amplification 6 et déplace ce dernier vers le maitre-cylindre tandem 2. Sous l'effet de ce mouvement, tout d'abord les valves centrales 9, 16 se ferment et les chambres de travail 7, 8 sont isolées des chambres d'ali- mentation 10, 17. En conséquence, il se développe une pression dans les chambres de travail 7, 8, ce qui pro- voque l'actionnement des freins de roues des circuits de freinage reliés à ces chambres. Le piston de réaction 30 accompagne le mouvement du piston d'amplification 6 et maintient l'élément obtu- rateur 27 de la soupape dans la position ouverte aussi longtemps que la force de la pression qui agit sur le piston de réaction 30 est inférieure à la force d'action- nement appliquée à la tige d'actionnement 39. Lorsque les forces s'équilibrent, le piston de réaction 30 s'immobi- lise, de sorte que l'élément obturateur 27 de la valve revient à sa position de fermeture et interrompt la poursuite de l'envoi du fluide de pression issu de la chambre de pression 22. La pression introduite dans la chambre d'amplification 25, ainsi que la pression de frei- nage régnant dans les chambres de travail 7, 8 sont, dans chaque cas, proportionnelles à la force d'actionnement exercée sur la tige d'actionnement 39. Pour relâcher les freins, on relâche la charge sur la tige d'actionnement 39. La pression qui règne dans la chambre d'amplification 25 et la force du ressort de rappel 40 obligent alors le piston de réaction 30 à revenir contre la bague de butée 41. L'élément obturateur 31 de la valve, couplé à la tige d'actionnement 28 ne peut pas accompagner le mouvement du piston de réaction 30 jusqu'à la fin mais il est, au contraire, retenu par le disque de butée 43 prévu dans le piston d'amplification 6. Par conséquent, l'élément obturateur 31 de la valve se soulève de la bague de siège de valve 32, de sorte que 1 1 la chambre d'amplification 25 est ainsi reliée à la cham- bre de compensation 34. Sous cet effet, la pression inté- rieure de la chambre d'amplification 25 diminue, le fluide de pression étant renvoyé au réservoir à travers la chambre de compensation.34. Conjointement avec la diminution de pression qui règne dans la chambre d'ampli- fication 25, de même, la pression de freinage régnant dans les chambres de travail 7, 8 tombe tandis que le piston d'amplification 6 et le piston flottant 5 reviennent à leur position initiale, ce mouvement étant assisté par les ressorts de rappel 13 et 20. Juste avant que la po- sition initiale soit atteinte, les valves centrales 9, 16 sont amenées à leur position ouverte sous l'action des ensembles tiges télescopiques 14, 21, ce qui garantit une chute totale de la pression dans les chambres de travail 7,8. REVENDICATIONS I1 - Amplificateur hydraulique d'effort, en particu- lier destiné à actionner un maître-cylindre de freinage appartenant à un système de freinage de véhicule automo- bile possédant un piston d'amplification qui est mobile axialement dans un alésage cylindrique d'un corps d'ampli- ficateur et qui délimite, par sa surface périphérique, une chambre de pression pouvant être raccordée à une source de pression hydraulique, et, par sa surface d'extrémité, une chambre d'amplification qui peut être raccordée à la chambre de pression à travers un premier passage de valve obturable et un réservoir sans pression à travers un deuxième passage de valve obturable, ces deux passages de valves formant une valve de frinae ser- vant à réguler la pression intérieure de la chambre d'amplification, laquelle peut être actionnée au moyen d'un piston de réaction qui pénètre de l'extérieur dans la chambre d'amplification, caractérisé en ce que le piston de réaction (30) est monté de manière étanche et guidé dans un alésage du corps, en ce que, par sa surface périphérique, il délimite une chambre de compensation (34) communiquant avec le réservoir sans pression, en ce que le deuxième passage de valve (32) est relié à la chambre de compensation (34) et en ce qu'un alésage (29, 33) formé dans le piston de réaction (30) relie le deuxième passage de valve (32) à la chambre de compensa- tion (34) et/ou à la chambre d'amplification (25). 2 - Amplificateur d'effort selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier passage de valve (26) est prévu dans le piston d'amplification (6) et le deu- xième passage de valve (32) est prévu dans le piston de réaction (30), et en ce que les éléments obturateurs de valves (27, 32) affectés aux deux passages de valves (26, 32) sont interconnectés par une tige d'actionnement qui pénètre dans la chambre d'amplification (25). 3 - Amplificateur d'effort selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que le piston de réaction (30) porte un siège de valve (22) qui est tourné vers la chambre d'amplification (25) et sur lequel peut s'appliquer un élément obturateur de valve (31) qui prend appui sur le piston d'amplification (6) de telle manière qu'il soit placé à distance du siège (32) de la soupape dans la position initiale du piston d'amplifica- tion (6) et du piston de réaction (30). 4 - Amplificateur d'effort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier passage de valve est formé par un siège de valve (26) prévu dans le piston d'amplification (6) à distance de la chambre d'amplification (25), lequel siège de valve peut être fermé par un élément obturateur de valve (27) ledit élément obturateur de valve (27) étant adapté pour être soulevé du siège de valve (26) par une tige d'action- nement (28) qui peut prendre appui sur le piston de réaction (30) et qui s'étend à travers le siège de valve (27) lorsque le piston de réaction (30) se rapproche du piston d'amplification (26). - Amplificateur d'effort selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une course à vide existe entre la tige d'actionnement (28) et l'élément obturateur de valve (27) agencé dans le piston d'amplification (6). 6 - Amplificateur d'effort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston d'amplification (6) est conçu d'un seul tenant avec le piston c8té poussoir d'un mattre-cylindre de frein (2) qui peut être actionné par l'amplificateur d'effort (1). 7 - Amplificateur d'effort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion du piston d'amplification (6) qui isole la chambre de pression (22) de la chambre d'amplification (25) possède un plus grand diamètre que la portion qui isole la chambre de pression (22) de la chambre d'alimentation (17) du maitre-cylindre de freinage (2). 8 - Amplificateur d'effort selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alésage (4) renferme un manchon (35) qui ferme la chambre d'amplification (25) par rapport à l'extérieur et qui reçoit le piston de réaction (30) dans un alésage central (34).