Brevet FR2705741A1 — publié le 19941202

DISPOSITIF DE COMMANDE PNEUMATIQUE ASSISTE La présente invention concerne un dispositif de commande pneumatique comprenant : trois voies incluant une première entrée reliée à une première source de pression délivrant une pression relativement haute, une seconde entrée reliée à une seconde source de pression délivrant une pression relativement basse, et une sortie reliée à une chambre à pression contrôlée; un corps creux sensiblement cylindrique dans lequel débouche chacune des voies pour permettre l'établissement d'une communication sélective entre l'une quelconque des entrées et la sortie; un siège fixe annulaire formé à la périphérie interne du corps creux; un premier organe d'obturation, de forme tubulaire, mobile suivant une direction axiale du corps creux, élastiquement sollicité en direction du siège fixe, et propre à coopérer avec ce dernier pour interdire la communication entre les deux entrées; un second organe d'obturation, mobile suivant la direction axiale et propre à coopérer avec le premier organe d'obturation pour établir, en fonction de sa position, une communication sélective entre la sortie et l'une quelconque des deux entrées, tout en interdisant en combinaison avec ce premier organe d'obturation la communication entre les deux entrées; et des moyens d'actionnement propres à agir sur l'un des deux organes d'obturation pour le déplacer à l'encontre d'une force de rappel et pour provoquer le déplacement de l'autre organe d'obturation par entraînement. Des dispositifs de ce type, bien connus dans l'art antérieur, sont utilisés depuis longtemps pour la commande par pédale des servomoteurs à dépression intégrés aux systèmes de freinage assisté. Le développement de l'électronique et son usage de plus en plus fréquent sur les véhicules automobiles ont inspiré depuis de nombreuses années des projets divers visant à réaliser, par voie électrique et sans intervention directe du conducteur du véhicule, le pilotage auxiliaire du système de freinage, et notamment du servomoteur. Ces projets se heurtent, encore aujourd'hui, à des difficultés de nature non seulement technique mais aussi économique, qui en retardent l'aboutissement. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de commande du type précité, qui soit de structure simple, dont le fonctionnement ne requière qu'un faible apport d'énergie électrique, et dont le coût de fabrication soit corrélativement relativement bas. A cette fin, le dispositif de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que les première et seconde entrées s'ouvrent respectivement sur l'extérieur et sur l'intérieur du premier organe d'obturation, en ce que le siège fixe est tourné vers la seconde entrée et disposé entre les deux entrées d'une part et la sortie d'autre part, en ce que le second organe d'obturation est élastiquement sollicité par la force de rappel dans un sens qui tend à l'écarter du siège fixe et de la seconde entrée, et en ce que les moyens d'actionnement comprennent un piston creux s'ouvrant à l'opposé de la seconde entrée, délimitant avec le corps creux une chambre de commande à volume variable, et fermé par un fond qui est tourné vers cette seconde entrée et qui forme le second organe d'obturation, ce piston coulissant de façon étanche dans le corps creux avec lequel il est en contact par une première section ; un premier passage de section inférieure à cette première section et permettant de faire communiquer de façon sélective l'intérieur de la chambre de commande avec la première source de pression; un second passage de section inférieure à la première section, s'ouvrant à l'intérieur de la périphérie du premier organe d'obturation, et permettant de faire communiquer de façon sélective l'intérieur de la chambre de commande avec la seconde entrée; et un électroaimant propre à actionner un organe d'obturation double provoquant l'ouverture sélective de l'un seulement des deux passages à la fois. Grâce à cet arrangement, l'actionnement de l'organe d'obturation double, bien que ne requérant qu'un faible apport d'énergie électrique, fait apparaître une différence de pression à laquelle le piston se trouve soumis, ce dont résulte un déplacement de ce dernier qui provoque à son tour le changement d'état du dispositif. Selon un mode de réalisation possible, le second passage traverse le fond du piston et le premier passage traverse le corps creux à une extrémité de la chambre de commande qui est éloignée du second passage suivant la direction axiale. Par ailleurs, le second passage comprend avantageusement un conduit axial, fixe par rapport à la bobine de 7'électroaimant. Enfin, l'organe d'obturation double comprend de préférence des premier et second obturateurs montés aux extrémités d'une tige propre à adopter deux positions axiales différentes sous la commande de l'électroaimant, le premier obturateur fermant le premier passage tandis que le second obturateur ouvre le second passage dans une première position axiale de la tige, et le premier obturateur ouvrant le premier passage tandis que le second obturateur ferme le second passage dans une seconde position axiale de la tige. 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 à la figure unique, qui est une vue en coupe d'un dispositif conforme à l'invention. Le dispositif de commande pneumatique de l'invention comprend essentiellement trois voies 1, 2, 3 débouchant dans un corps creux cylindrique 4. La première voie 1, qui constitue une première entrée, se trouve reliée à une première source de pression A délivrant une pression relativement haute, par exemple la pression atmosphérique et débouche latéralement dans le corps creux 4. La seconde voie 2, qui constitue une seconde entrée, se trouve reliée à une seconde source de pression D délivrant une pression relativement basse, par exemple la dépression qui alimente le servomoteur destiné à être commandé par le dispositif, et débouche dans le corps creux 4 suivant l'axe X de ce dernier. La troisième voie 3, qui constitue une sortie, se trouve reliée à une chambre C dont la pression est à contrôler, par exemple la chambre arrière du servomoteur, et débouche latéralement dans le corps creux. Ce dernier présente à sa périphérie interne un siège fixe annulaire 5 tourné vers la seconde entrée 2 et disposé entre les deux entrées 1 et 2 d'une part et la sortie 3 d'autre part. Un ressort 6, logé dans le corps 4 et prenant appui sur le fond 4a de ce dernier du côté de la seconde entrée 2, sollicite contre le siège fixe 5 un premier organe d'obturation 7, de forme essentiellement tubulaire, mobile suivant la direction de l'axe X du corps creux, et interdisant la communication entre les deux entrées 1 et 2. Comme le montre la figure, la première entrée 1 s'ouvre sur la périphérie de la partie tubulaire que forme ce premier organe d'obturation 7, c'est-à-dire à l'extérieur de ce dernier, tandis que la seconde entrée 2 s'ouvre sur l'intérieur de ce premier organe d'obturation 7. Un second organe d'obturation 8, mobile suivant la direction axiale X et propre à coopérer avec le premier organe d'obturation 7, permet d'établir, en fonction de sa position dans le corps 4, une communication sélective entre la sortie 3 et l'une quelconque des deux entrées 1 et 2. Plus précisément, ce second organe d'obturation 8 est sollicité par une force de rappel élastique exercée par un ressort 9 dans un sens qui tend à l'écarter du siège fixe 5 et de la seconde entrée 2, et lui permettant d'adopter une première position, telle que représentée sur la figure, dans laquelle la sortie 3 se trouve en communication avec la seconde entrée 2. Toutefois, ce second organe d'obturation 8 est également susceptible, sous l'action de moyens d'actionnement qui seront détaillés ultérieurement, d'être déplacé en direction du premier organe d'obturation 7, et de décoller celui-ci du siège fixe 5. Dans cette seconde position, le second organe d'obturation 8 vient en appui sur une portion annulaire 7a du premier organe d'obturation 7, et la sortie 3 communique alors avec la première entrée 1, toute communication entre les deux entrées 1 et 2 restant néanmoins interdite par le contact étanche des organes d'obturation 7 et 8 l'un sur l'autre. Les moyens d'actionnement précédemment évoqués comprennent essentiellement un piston creux 10, ainsi qu'un électroaimant 11 propre à actionner un organe d'obturation double. Le piston creux 10 s'ouvre à l'opposé de la seconde entrée 2, délimite avec le corps creux une chambre de commande 12 à volume variable, et est fermé par un fond qui est tourné vers cette seconde entrée et qui constitue le second organe d'obturation 8. Ce piston coulisse de façon étanche dans le corps creux 4, avec lequel il est en contact par une première section transversale S1 au voisinage de son extrémité ouverte. Un premier passage 13, présentant une section S2 nettement inférieure à la première section S1, traverse le corps creux à l'extrémité de la chambre de commande 12 qui est éloignée du second passage suivant la direction axiale X et permet de faire communiquer de façon sélective l'intérieur de cette chambre de commande avec la première source de pression A. Un second passage 14, présentant lui-même une section nettement inférieure à la première section S1 et par exemple égale à S2, traverse le fond 8 du piston 10 pour s' ouvrir à l'intérieur de la périphérie annulaire 7a du premier organe d'obturation 7, et permet de faire communiquer de façon sélective l'intérieur de la chambre de commande 12 avec la seconde entrée 2. Comme le montre la figure, le second passage comprend par exemple un conduit axial 15 sur lequel le fond du piston 10 peut coulisser de façon étanche, qui est fixe par rapport à la bobine lia de l'électroaimant, et qui débouche dans la chambre de commande 12 par des canaux latéraux 15a eux-mêmes reliés au premier passage 13. L'ouverture sélective des deux passages 13 et 14, dont un seul est ouvert à la fois, est réalisée par un organe d'obturation double 16 solidaire du noyau mobile 11b de l'électroaimant 11, la bobine lia de ce dernier étant fixée au corps 4. A cette fin, l'organe d'obturation double 16 comprend des premier et second obturateurs 16a et 16b montés aux extrémités d'une tige 16c propre à adopter deux positions axiales différentes sous la commande de l'électroaimant 11. Dans la première position axiale de la tige 16c, qui est celle représentée sur la figure, le premier obturateurl6a ferme le premier passage 13 tandis que le second obturateur 16b ouvre le second passage 14. Dans la seconde position axiale de la tige 16c, le premier obturateur 16a ouvre le premier passage 13 tandis que le second obturateur 16b ferme le second passage 14. Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant. Dans la première position axiale de la tige 16c, telle que représentée sur la figure, la sortie 3 est en communication avec la seconde entrée 2, laquelle est reliée à la source de pression D délivrant une pression relativement basse. L'excitation électrique de l'électroaimant 11 provoque le déplacement, à l'encontre de la force exercée par un ressort de rappel 17, du noyau iib et corrélativement de la tige 16c, donc aussi des obturateurs 16a et 16b dont le premier ouvre le premier passage 13 et dont le second vient fermer le second passage 14. La chambre de commande 12 étant ainsi mise à la pression relativement haute de la première source de pression A, par exemple à la pression atmosphérique, le piston 10 est soumis à une différence de pression qui provoque son mouvement en direction de la seconde entrée 2. Le second organe d'obturation 8 repousse alors le premier organe d'obturation 7 du siège fixe 5, et la sortie 3 se trouve désormais reliée à la première entrée 1. Lorsque l'électroaimant 11 cesse d'être excité, le ressort 17 ramène l'organe d'obturation double 16 dans la position qu'il occupe sur la figure. Dans ces conditions, la chambre de commande 12 se trouve à nouveau reliée, à travers le second passage 14, à la source D délivrant une pression relativement basse, de sorte que le piston creux 10 cesse d'être soumis à la pression différentielle initiale et peut retourner à sa position de repos, telle que représentée sur la figure, sous l'effet au moins du ressort 9. Le dispositif décrit permet ainsi une commande pneumatique mettant en jeu des sections importantes, bien que l'électroaimant 11 n'ait quant à lui besoin que de fournir l'énergie nécessaire pour vaincre une pression différentielle s'exerçant sur la section S2, de surface aussi petite que souhaitée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande pneumatique comprenant : trois voies incluant une première entrée (1) reliée à une première source de pression (A) délivrant une pression relativement haute, une seconde entrée (2) reliée à une seconde source de pression délivrant une pression relativement basse (D), et une sortie (3) reliée à une chambre à pression contrôlée (C) ; un corps creux sensiblement cylindrique (4) dans lequel débouche chacune des voies pour permettre l'établissement d'une communication sélective entre l'une quelconque des entrées et la sortie un siège fixe annulaire (5) formé à la périphérie interne du corps creux; un premier organe d'obturation (7), de forme tubulaire, mobile suivant une direction axiale (X) du corps creux, élastiquement sollicité en direction du siège fixe (5), et propre à coopérer avec ce dernier pour interdire la communication entre les deux entrées (1, 2) ; un second organe d'obturation (8), mobile suivant la direction axiale (X) et propre à coopérer avec le premier organe d'obturation (7) pour établir, en fonction de sa position, une communication sélective entre la sortie et l'une quelconque des deux entrées, tout en interdisant en combinaison avec ce premier organe d'obturation la communication entre les deux entrées ; et des moyens d'actionnement propres à agir sur l'un des deux organes d'obturation pour le déplacer à l'encontre d'une force de rappel et pour provoquer le déplacement de l'autre organe d'obturation par entraînement, caractérisé en ce que les première et seconde entrées (1, 2) s'ouvrent respectivement sur l'extérieur et sur l'intéri~eur du premier organe d'obturation (7), en ce que le siège fixe (5) est tourné vers la seconde entrée (2) et disposé entre les deux entrées (1, 2) d'une part et la sortie (3) d'autre part, en ce que le second organe d'obturation (8) est élastiquement sollicité par la force de rappel dans un sens qui tend à l'écarter du siège fixe et de la seconde entrée, et en ce que les moyens d'actionnement comprennent : un piston creux (10) s'ouvrant à l'opposé de la seconde entrée (2), délimitant avec le corps creux une chambre de commande à volume variable (12), et fermé par un fond qui est tourné vers cette seconde entrée (2) et qui forme le second organe d'obturation (8), ce piston coulissant de façon étanche dans le corps creux avec lequel il est en contact par une première section (S1); un premier passage (13) de section (S2) inférieure à cette première section et permettant de faire communiquer de façon sélective l'intérieur de la chambre de commande (12) avec la première source de pression (A); un second passage (14) de section (S2) inférieure à la première section, s'ouvrant à l'intérieur de la périphérie du premier organe d'obturation (7), et permettant de faire communiquer de façon sélective l'intérieur de la chambre de commande (12) avec la seconde entrée (2); et un électroaimant (11) propre à actionner un organe d'obturation double (16) provoquant l'ouverture sélective de l'un seulement des deux passages à la fois. 2. Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le second passage (14) traverse le fond du piston et en ce que le premier passage (13) traverse le corps creux à une extrémité de la chambre de commande qui est éloignée du second passage suivant la direction axiale (X). 3. Dispositif de commande suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second passage comprend un conduit axial (15), fixe par rapport à la bobine (lia) de l'électroaimant. 4. Dispositif de commande suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'obturation double (16) comprend des premier et second obturateurs (16a, 16b) montés aux extrémités d'une tige (16c) propre à adopter deux positions axiales différentes sous la commande de l'électroaimant, le premier obturateur (16a) fermant le premier passage (13) tandis que le second obturateur (16b) ouvre le second passage (14) dans une première position axiale de la tige, et le premier obturateur (16a) ouvrant le premier passage (13) tandis que le second obturateur (16b) ferme le second passage (14) dans une seconde position axiale de la tige.