Brevet FR2690716A1 — publié le 19931105

COMPENSATEUR A PLUSIEURS PENTES La présente invention concerne un dispositif, notamment utilisable dans un circuit hydraulique, pour faire varier une pression de sortie en fonction d'une pression d'entrée, comprenant - un corps allongé percé d'un alésage partagé en au moins deux chambres de pression remplies de fluide dont la première est soumise à la pression d'entrée et la seconde à la pression de sortie - un premier piston coulissant dans l'alésage et servant à délimiter les première et seconde chambres, ce piston présentant des première et seconde sections de pression respectivement exposées aux pressions des première et seconde chambres, - un clapet porté par le premier piston et coopérant avec un élément solidaire du corps allongé pour être ouvert ou fermé par cet élément en fonction de la position du premier piston dans l'alésage, ce clapet étant ouvert en permanence pour toute valeur de la pression d'entrée inférieure à une valeur limite, pour permettre un équilibre des pressions de fluide dans les première et seconde chambres, par un libre déplacement volumique entre ces chambres, - des moyens d'appui exerçant sur le premier piston une force élastique dont dépend ladite valeur limite de pression et qui sollicite ce piston vers une position d'ouverture permanente pour laquelle le clapet est ouvert en permanence, et - des moyens de réaction pour exercer sur le premier piston une force croissante avec la pression d'entrée à l'encontre de la force élastique et dans un sens qui tend à écarter ce piston de sa position d'ouverture permanente, et pour opposer une résistance au moins partielle à tout déplacement volumique depuis la première chambre vers la seconde pour des valeurs de la pression d'entrée supérieures à la valeur limite. Des dispositifs de ce type sont connus sous le nom de compensateurs et sont utilisés depuis de nombreuses années dans les circuits hydrauliques de freinage pour les véhicules à moteur. Plus précisément les compensateurs sont interposés sur les circuits hydrauliques en amont des actionneurs de freins de roues arrière de manière à ne transmettre à ces derniers, aux fortes pressions de freinage, qu'une partie seulement de la pression alimentant les actionneurs de roues avant et empêcher ainsi le blocage intempestif des roues arrière. Les compensateurs permettent traditionnellement de faire varier la pression de sortie non seulement en fonction de la pression d'entrée mais aussi en fonction de la charge appliquée par les moyens d'appui sur le premier piston, cette charge dépendant elle-même de la charge supportée par les roues arrière du véhicule. En revanche, les compensateurs classiques ne permettent, pour une charge donnée, l'évolution de la pression de sortie que suivant deux fonctions affines de la pression d'entrée, c'est-à-dire suivant une loi représentée par deux segments de droites. Bien qu'il existe par ailleurs des compensateurs permettant une évolution de la pression de sortie suivant trois régimes différents, ces compensateurs présentent à ce jour une complexité structurelle qui rend leur fabrication assez délicate et relativement coûteuse. Dans ce contexte, le but de la présente invention est de proposer un compensateur permettant une évolution de la pression de sortie suivant une loi à plus de deux pentes et dont la réalisation soit néanmoins relativement simple. A cette fin, le dispositif de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que les mayens de réaction comprennent - un second piston coulissant par rapport au premier et présentant une section de pression exposée à la pression de la première chambre au moins, - un organe déformable en appui sur le second piston au moins pour recevoir un effort qui déforme cet organe en fonction de la pression d'entrée au moins et pour permettre, par sa déformation, un déplacement relatif des deux pistons vers une position relative extrême sous l'effet d'une augmentation de la pression d'entrée, et - des moyens de blocage propres à empêcher tout déplacement relatif supplémentaire des pistons dès que ceux-ci ont atteint leur position relative extrême. Selon un premier mode possible de réalisation de l'invention (Figure 1), les moyens d'appui comprennent un disque de réaction qui constitue l'organe déformable. Dans ce cas, il est souhaitable que le second piston coulisse à l'intérieur du premier et se trouve en contact avec l'organe déformable par une surface dont le rapport à la section de pression de ce piston est supérieur au rapport des première et seconde sections de pression du premier piston. D'autre part, les moyens de blocage comprennent alors par exemple une broche transversale solidaire du second piston et une surface d'arrêt d'une lumière radiale pratiquée dans le premier piston et traversée par la broche. Selon un second mode possible de réalisation de l'invention (Figure 2), le second piston peut coulisser à l'extérieur du premier et les moyens de blocage peuvent alors comprendre au moins deux surfaces d'arrêt en regard l'une de l'autre et respectivement solidaires des premier et second pistons. Dans ce cas, la section de pression du second piston, qui est exposée à la pression de la première chambre, présente de préférence une surface au plus égale à la première section de pression du premier piston. De préférence, dans les premier et second modes de réalisation de l'invention, le clapet comprend essentiellement une bille logée dans le premier piston et poussée par un ressort contre le bord interne d'un orifice traversant ce piston, et l'élément coopérant avec ce clapet est un doigt solidaire du corps et susceptible de traverser l'orifice pour repousser la bille. Selon un troisième mode possible de réalisation de l'invention (Figure 3), le clapet comprend par exemple un bord annulaire formé par une extension radiale externe du premier piston et l'élément coopérant avec ce clapet est un joint formant siège pour ce bord annulaire. Dans ce cas, on peut avantageusement prévoir que le second piston coulisse à l'intérieur du premier piston en présentant la même section de pression aux première et seconde chambres, et que les moyens de blocage comprennent au moins une face axiale du second piston qui est tournée vers l'extérieur du premier piston. Dans les second et troisième modes de réalisation de l'invention, l'organe déformable est par exemple un ressort qui repousse le second piston dans un sens qui tend à s'opposer au déplacement relatif de ce second piston par rapport au premier en direction de la position relative extrême de ces pistons. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, parmi lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif conforme à un premier mode de réalisation de l'invention - la Figure 2 est une vue schématique en coupe d'un dispositif conforme à un second mode de réalisation de l'invention - la Figure 3 est une vue schématique en coupe d'un dispositif conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, et - la Figure 4 est un schéma représentant l'évolution de la pression de sortie (P1) en fonction de la pression d'entrée (Po) dans un dispositif conforme à l'invention. Pour des raisons de clarté et de simplicité, les éléments assurant les mêmes fonctions sont, sur les différentes Figures 1 à 3, affectés des mêmes chiffres de référence. Le dispositif de l'invention (Figures 1 à 3) est destiné à permettre de faire varier une pression de sortie P1 en fonction d'une pression d'entrée Po et d'une force de consigne F. Ce dispositif comprend un corps allongé 1 percé d'un alésage la, épaulé ou non et partagé en deux chambres 2 et 3 remplies de fluide, la première chambre 2 étant soumise à la pression d'entrée Po et la seconde chambre 3 étant soumise à la pression de sortie P1. Un premier piston 4 est monté coulissant dans l'alésage la et un second piston 5 est monté coulissant par rapport au premier. Le premier piston 4 présente des première et seconde sections de pression S4a et S4b dans les chambres 2 et 3 respectives et le second piston 5 présente une section de pression S5a exposée au moins à la pression de la première chambre 2. Le premier piston 4 porte un clapet 6 coopérant avec un élément 7 qui est solidaire du corps 1 et détermine l'ouverture ou la fermeture de ce clapet en fonction de la position du premier piston 4 dans l'alésage la. Comme le montrent les Figures 1 et 2, ce clapet peut être constitué par une bille 14 logée à l'intérieur du piston 4 et poussée par un ressort 15 contre le bord interne d'un orifice traversant ce piston, l'élément coopérant avec ce clapet étant alors constitué par un doigt 7 solidaire du corps 1 et susceptible de traverser l'orifice pour repousser la bille 14 hors de son siège. Comme le montre la Figure 3, le clapet 6 peut aussi être constitué par un bord annulaire formé par une extension radiale externe du premier piston 4, l'élément coopérant avec ce clapet étant alors un joint formant siège pour ce bord annulaire. Quel que soit le mode de réalisation, le clapet 6 est ouvert en permanence, pour les valeurs basses de la pression d'entrée Po et jusqu'à une valeur limite Po,l de celle-ci. Initialement, le fluide présent dans la première chambre 2 communique donc librement avec le fluide présent dans la seconde chambre 3 et tout accroissement de la pression d'entrée Po s'accompagne d'un accroissement identique de la pression de sortie P1 par libre déplacement volumique de fluide de la première chambre 2 vers la seconde 3. Le premier piston 4 est sollicité vers la droite sur les Figures 1 à 3, en direction d'une position d'ouverture permanente pour laquelle le clapet est ouvert en permanence, par une force élastique transmise à ce premier piston par des moyens d'appui 8, 80, 81 qui seront détaillés ultérieurement. Cependant le premier piston 4 se trouve aussi sollicité, dans la direction opposée, par des moyens de réaction qui tendent à écarter ce piston de sa position d'ouverture permanente et opposent une résistance au moins partielle à tout déplacement de volume depuis la première chambre vers la seconde dès que la pression d'entrée Po est supérieure à sa valeur limite Pro,1. Ces moyens de réaction, qui comprennent le second piston 5, un organe déformable 8 ou 9, et des moyens de blocage 10, 11, seront détaillés en référence à chaque mode de réalisation illustré. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, représenté sur la Figure 1, le second piston 5 est cylindrique, plein, et coulisse de façon étanche à l'intérieur du premier piston 4, ce dernier étant cylindrique, creux et coulissant de façon étanche dans une partie non épaulée de l'alésage la. La première chambre 2 est formée à l'intérieur du premier piston 4 et communique, à travers un orifice 4a et un espace annulaire 4b de ce piston, avec une source de fluide à la pression d'entrée Po. Le second piston 5 est traversé par une broche 10 appuyée vers un épaulement interne lb du corps 1 par un ressort 12 contraint par une bague 16 vissée sur le corps 1. La broche 10 traverse une lumière radiale 13 pratiquée dans le premier piston 4 de manière à permettre un certain déplacement relatif des pistons 4 et 5, ce déplacement étant limité par la possibilité offerte à la broche 10 de venir en contact avec la surface d'arrêt 11 formant la périphérie de la lumière 13. La face axiale du second piston 5 qui se trouve à l'extérieur de la première chambre 2 s'appuie sur un disque de réaction 8 enserré dans une coupelle rigide 81 et dont la surface restante est en appui contre la face annulaire axiale que présente le premier piston 4 à l'opposé de la seconde chambre 3. Le disque de réaction 8, qui reçoit par l'intermédiaire de la coupelle 81 une force de consigne F dont l'intensité fait varier la valeur limite Pro,1, peut par exemple être réalisé en un matériau élastomère, se comporte comme un organe déformable et incompressible, et joue avec le ressort 12 le rôle de moyen d'appui. Le fonctionnement du dispositif représenté sur la Figure 1 peut être compris de l'examen des Figures 1 et 4 et des explications suivantes. Pour une force F minimale et pour des valeurs initialement nulles des pressions effectives d'entrée Po et de sortie P1, le clapet 6 est ouvert en permanence, de sorte que tout accroissement de Po s'accompagne d'un accroissement identique de P1, et que P1 est égal à Po. L'égalité de P1 et Po se maintient ainsi sur toute une plage des valeurs basses de Po et P1. Néanmoins, l'élévation de pression dans les chambres 2 et 3 s'accompagne d'une force croissante exercée vers la gauche sur le premier piston qui subit cette pression sur sa section S4a, et sur le second piston qui subit cette pression sur sa section S5a. Cette force, exercée à l'encontre de celle qu'exercent les moyens d'appui 8, 12, 81, repousse le premier piston 4 sur la gauche et met fin, pour la valeur limite Po,1 de la pression d'entrée, à l'ouverture permanente du clapet 6. L'équilibre ultérieur est alors régi par l'équilibre des forces qu'exercent l'un sur l'autre les premier et second pistons par l'intermédiaire du disque de réaction 8. Comme le second piston 5 s'appuie sur le disque par une surface égale à sa section de pression S5a, il apparait que Po.S5a = p.S5a où p est la pression dans le disque de réaction 8. Comme par ailleurs, si l'on néglige la section du clapet 6, PI.S4b = p.S4a, il en résuTte que P1 = PO.S4a / S4b. Comme enfin S4a est inférieur à S4b, la pente de la loi P1 = f (Po) est inférieure à 1 au-delà de la valeur limite Pro,1, ce que montre la Figure 4. Cette situation se poursuit jusqu'à ce que la pression Po atteigne une seconde valeur limite Po,2 pour laquelle la surface d'arrêt 11 vient en appui contre la broche 10. Le mouvement relatif des pistons 4 et 5 étant bloqué, ces derniers se comportent alors comme s'ils étaient constitués d'une seule pièce ne présentant, dans le mode de réalisation de la Figure 1, aucune surface soumise à la pression d'entrée Po et toute élévation ultérieure de la pression P1 devient impossible. Dans le second mode de réalisation de l'invention, représenté sur la Figure 2, le second piston 5 est cylindrique, creux et coulisse entre une première partie de l'alésage la et une première partie du premier piston 4. Le premier piston 4 est lui-même partiellement creux pour pouvoir loger un clapet à bille 14 et à ressort 15, du type déjà décrit en référence à la Figure 1, et coulisse de façon étanche dans une seconde partie de l'alésage la, de même diamètre que la première partie, ou de diamètre supérieur. Les moyens d'appui comprennent un patin 81 recevant la force de consigne F et un ressort 80 tendant à écarter le premier piston 4 du patin 81. Les moyens de blocage comprennent au moins deux surfaces d'arrêt 10 et 11, placées en regard l'une de l'autre pour pouvoir coopérer, et respectivement solidaires des premier et second pistons. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. Pour les valeurs basses de la pression d'entrée Po, y compris pour la valeur minimale de la force de consigne F, le clapet 6 est ouvert en permanence, de sorte que la pression de sortie P1 est égale à la pression d'entrée Po. Cette pression commune dans les première et seconde chambres agit sur le premier piston 4 qui, outre la force exercée par le ressort 80, reçoit donc une force P1.S4b - Po.S4a qui le repousse vers la gauche. Pour une valeur limite Po,l de la pression d'entrée Po, qui dépend de la force F, le clapet 6 cesse d'être ouvert en permanence et l'équilibre des forces engendre une évolution des pressions telle que tout accroissement unitaire de Po s'accompagne d'un accroissement de P1 égal à S4a / S4b, si l'on néglige la section du clapet 6. Pendant ce temps, le second piston 5, qui est maintenu à distance du patin 81 par un ressort 9 et qui subit par la pression dans la première chambre une force Po.S5a, est repoussé en direction du patin 81 jusqu'à ce que les butées 10 et 11 viennent en contact l'une de l'autre. Dès cet instant, qui intervient pour la seconde valeur limite Po,2 de la pression d'entrée, les premier et second pistons se comportent comme s'ils étaient constitués d'une seule pièce, l'évolution ultérieure de la pression P1 en fonction de Po ne dépendant plus alors que des valeurs respectives des sections de pression S4a et S5a des premier et second pistons. Plus précisément, si ces sections de pression sont égales, la pression de sortie est bornée par sa valeur limite P1,2. Si en revanche la section de pression S5a du second piston est inférieure à la première section de pression S4a du premier piston, le dispositif se transforme en un compensateur classique et la pression de sortie P1 continue d'évoluer, comme le montre la Figure 4, d'une façon qui dépend du rapport de ces sections de pression. Dans le troisième mode de réalisation de l'invention, représenté sur la Figure 3, le piston 5 est cylindrique, plein et coulisse de façon étanche à l'intérieur du premier piston 4. Le premier piston 4 coulisse lui-même de façon étanche, grâce à un joint 17, dans l'alésage la et reçoit la force de consigne F sur sa face axiale externe 81. Ce piston 4 est par ailleurs sollicité vers la droite par un ressort 80 prenant appui sur le corps 1 et exerçant sur ce piston une force de même direction que la force de consigne F. Le premier piston 4 est susceptible de se débattre, en fonction des forces qu'il subit, de part et d'autre d'un joint 7 retenu par une bague 18. Dans sa position de repos, correspondant aux valeurs basses de Po, le premier piston autorise un libre déplacement volumique de fluide de la première chambre 2 vers la seconde 3 à travers des orifices tels que 4a et 4c pratiqués dans ce piston 4. Le second piston 5 est repoussé vers l'intérieur du piston 4 par un ressort 9 prenant appui sur le premier piston 4. Le fonctionnement - du dispositif conforme à ce troisième mode de réalisation est le suivant. Le clapet 6 est initialement ouvert et la pression de sortie P1 suit la pression d'entrée Po jusqu'à ce que celle-ci atteigne sa première valeur limite Pro,1. Pendant tout ce temps, la pression d'entrée Po exerce sur la première section S4a du premier piston 4 une force qui le repousse vers l'extérieur en comprimant le ressort 80. Au point où la pression d'entrée Po atteint sa première valeur limite Pro,1, le clapet 6 se ferme totalement et tout déplacement volumique depuis la première chambre vers la seconde ne peut plus être réalisé que par déplacement du second piston 5. Comme cependant un tel déplacement rencontre la résistance du ressort 9, la pression de sortie P1 évolue moins vite, au delà du point P1,1, que la pression d'entrée Po. Lorsque la pression d'entrée Po atteint une seconde valeur limite Po,2, la face axiale 10 du piston 5 rencontre l'ergot fixe 11 ; tout mouvement ultérieur de ce second piston vers la doite est alors interdit et la pression de sortie se maintient à sa valeur finale P1,2. Comme le montrent les trois exemples des Figures 1 à 3, le concept général de l'invention, qui permet de réaliser un compensateur à plus de deux pentes en utilisant un corps percé d'un alésage unique, peut être mis en oeuvre de diverses manières. Chaque mode de réalisation particulier illustré a été choisi pour présenter un ou plusieurs avantages spécifiques. En particulier, le mode de réalisation de la Figure 1 est remarquable à la fois par sa simplicité et par le fait que la pente de la grandeur (P1,2 - P1,1) / (Po,2 - Pro,1) y est exclusivement déterminée par un rapport de sections. De son côté, le mode de réalisation de la Figure 2 est remarquable par le fait qu'il permet de continuer à faire évoluer la pression de sortie P1 au-delà de sa seconde valeur limite P1,2. Néanmoins, l'homme de l'art comprendra, à l'examen de ces modes de réalisation et de la présente description, que d'autres modes de réalisation particuliers peuvent être obtenus en combinant les caractéristiques décrites pour chacun des modes de réalisation illustrés. Par exemple il est possible, en créant, comme dans le second mode de réalisation, un épaulement dans l'alésage la du premier mode de réalisation, de manière que le premier piston 4 présente des sections annulaires différentes de part et d'autre de l'espace annulaire 4b, d'obtenir avec un dispositif ainsi modifié un comportement en pression identique à celui que représente la Figure 4 en référence au second mode de réalisation. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour faire varier une pression de sortie en fonction au moins d'une pression d'entrée, comprenant - un corps allongé (1) percé d'un alésage (la) partagé en au moins deux chambres de pression remplies de fluide dont la première (2) est soumise à la pression d'entrée (Po) et la seconde (3) à la pression de sortie (P1) ;; - un premier piston (4) coulissant dans l'alésage et servant à délimiter les première et seconde chambres, ce piston (4) présentant des première et seconde sections (S4a, S4b) de pression respectivement exposées aux pressions des première et seconde chambres, - un clapet (6) porté par le premier piston et coopérant avec un élément (7) solidaire du corps allongé pour être ouvert ou fermé par cet élément en fonction de la position du premier piston dans l'alésage, ce clapet étant ouvert en permanence pour toute valeur de la pression d'entrée inférieure à une valeur limite, pour permettre un équilibre des pressions de fluide dans les première et seconde chambres, par un libre déplacement volumique entre ces chambres, - des moyens d'appui (8, 80, 81) exerçant sur le premier piston une force élastique dont dépend ladite valeur limite de pression et qui sollicite ce piston vers une position d'ouverture permanente pour laquelle le clapet est ouvert en permanence, et - des moyens de réaction pour exercer sur le premier piston une force croissante avec la pression d'entrée à l'encontre de la force élastique et dans un sens qui tend à écarter ce piston de sa position d'ouverture permanente, et pour opposer une résistance au moins partielle à tout déplacement volumique depuis la première chambre vers la seconde pour des valeurs de la pression d'entrée supérieures à la valeur limite, caractérisé en ce que les moyens de réaction comprennent - un second piston (5) coulissant de façon étanche par rapport au premier et présentant une section de pression (S5a) exposée à la pression de la première chambre au moins, - un organe déformable (8, 9) en appui sur le second piston au moins pour recevoir un effort qui déforme cet organe en fonction de la pression d'entrée au moins et pour permettre, par sa déformation, un déplacement relatif des deux pistons vers une position relative extrême sous l'effet d'une augmentation de la pression d'entrée, et - des moyens de blocage (10, 11), propres à empêcher tout déplacement relatif supplémentaire des pistons dès que ceux-ci ont atteint leur position relative extrême. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'appui comprennent un disque de réaction (8) qui constitue l'organe déformable. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le second piston coulisse à l'intérieur du premier et se trouve en contact avec l'organe déformable par une surface dont le rapport à la section de pression (S5a) de ce piston est supérieur au rapport (S4a/S4b) des première et seconde sections de pression du premier piston. 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de blocage comprennent une broche transversale (10) solidaire du second piston (5) et une surface d'arrêt (11) d'une lumière radiale (13) pratiquée dans le premier piston (4) et traversée par la broche (10). 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le second piston (5) coulisse à l'extérieur du premier et en ce que les moyens de blocage comprennent au moins deux surfaces d'arrêt (10, 11) en regard l'une de l'autre et respectivement solidaires des premier et second pistons. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la section de pression (S5a) du second piston (5), qui est exposée à la pression de la première chambre, présente une surface au plus égale à la première section de pression (S4a) du premier piston (4). 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le clapet (6) comprend essentiellement une bille (14) logée dans le premier piston (4) et poussée par un ressort (15) contre le bord interne d'un orifice traversant ce piston, et en ce que le dit élément (7) coopérant avec ce clapet est un doigt solidaire du corps et susceptible de traverser l'orifice pour repousser la bille. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet (6) comprend un bord annulaire formé par une extension radiale externe du premier piston (4) et en ce que l'élément (7) coopérant avec ce clapet est un joint formant siège pour ce bord annulaire. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le second piston (5) coulisse à l'intérieur du premier piston (4) en présentant la même section de pression (S5a) aux première et seconde chambres, et en ce que lesdits moyens de blocage comprennent au moins une face axiale (10) du second piston qui est tournée vers l'extérieur du premier piston. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'organe déformable (9) est un ressort qui repousse le second piston (5) dans un sens qui tend à s'opposer au déplacement relatif de ce second piston par rapport au premier en direction de la position relative extrême de ces pistons.