Brevet FR2716428A1 — publié le 19950825

L'invention concerne une soupape de freinage pour des installations de freinage à air comprimé de véhicules utilitaires, comportant une première soupape à siège double pour un premier circuit de freinage, une seconde soupape à siège double pour un second circuit de freinage, comportant également un piston secondaire entre les deux soupapes à siège double, qui comportent chacune un siège de soupape d'entrée, un siège de soupape de sortie, et un organe d'obturation mobile axialement, présentant une partie de guidage cylindrique creuse, l'ensemble comportant, par ailleurs, une conduite de liaison entre le côté de sortie de la seconde soupape à siège double et une surface active de l'organe d'obturation associé, située du côté opposé au côté siège de soupape. Une telle soupape de freinage est déjà connue (document DE-GM 83 18 143); dans celle-ci, la conduite de liaison a pour but de décharger en pression l'organe d'obturation. Le but de l'invention consiste à permettre de réduire l'usure des garnitures des freins de roues associés à l'un des circuits de freinage. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que dans la conduite de liaison se trouve une soupape d'inversion, dont une entrée peut être alimentée par la pression de réservoir, et dont l'autre entrée peut être alimentée par la pression de freinage délivrée par la seconde soupape à siège double, et dont la sortie est en communication avec la surface active de l'organe d'obturation associé à la seconde soupape à siège double. L'avantage d'une telle soupape de freinage conforme à l'invention, réside dans le fait qu'à l'aide d'une mise en oeuvre réduite, l'organe ou corps d'obturation peut être déchargé en pression de manière connue, ou bien être sollicité par la pression de réservoir plus élevée par rapport à la pression de freinage délivrée dans la plage de freinage partiel, pour augmenter la pression d'ouverture et ainsi la pression de réponse au niveau de la seconde soupape à siège double. La conséquence en est que la pression de freinage délivrée dans le second circuit de freinage subit, en-dessous de la valeur de la pression de réservoir pour un premier circuit de freinage non influencé, une réduction de pression, ce qui peut être mis à profit pour une réduction de l'usure des freins de roues du véhicule, associés au second circuit de freinage. Selon une configuration avantageuse de l'invention, la soupape d'inversion est un distributeur 3-2 (3 orifices, 2 positions) à commande électromagnétique, qui relie la sortie, à l'entrée conduisant la pression de freinage délivrée, lorsqu'il n'est pas alimenté en courant, et à l'entrée conduisant la pression de réservoir, lorsqu'il est alimenté en courant. L'avantage de cette configuration de l'invention réside dans le fait que la soupape d'inversion n'est alimentée en courant dans un but de réduction de l'usure, que pendant les périodes de freinage, qui sont courtes par rapport à la période de fonctionnement totale du véhicule, tandis que pendant le temps restant elle n'est pas alimentée. En outre, l'utilisation d'une soupape électromagnétique est avantageuse parce qu'elle ne nécessite que la commande de faibles quantités d'air. Selon une autre configuration avantageuse de l'invention, la soupape d'inversion est un distributeur 3-2 (3 orifices, 2 positions) à commande électromagnétique, qui relie la sortie, à l'entrée conduisant la pression de réservoir, lorsqu'il n'est pas alimenté en courant, et à l'entrée conduisant la pression de freinage délivrée, lorsqu'il est alimenté en courant. Ce développement de l'invention est avantageux lorsqu'une réduction de l'usure est souhaitée pour le plus grand nombre des freinages. Selon un mode de construction conforme à l'invention, la soupape d'inversion est disposée dans le carter de la soupape de freinage. Cette mesure permet d'obtenir des avantages quant à une réalisation simple de la conduite de liaison entre la seconde soupape à siège double et la soupape d'inversion. Une configuration avantageuse de la soupape de freinage conforme à l'invention, est caractérisée par les particularités suivantes: - la soupape d'inversion comprend une soupape à siège, qui comporte un siège de soupape et un organe d'obturation coopérant avec le siège de soupape, en étant sollicité par ressort, - la soupape à siège est en communication, côté organe d'obturation, avec l'entrée conduisant la pression de réservoir (raccord de branchement correspondant), et côté siège de soupape, avec la sortie (raccord de branchement correspondant), - l'organe d'obturation comporte un alésage longitudinal lui permettant d'être traversé longitudinalement par l'écoulement, et d'être en communication avec l'entrée conduisant la pression de freinage délivrée (raccord de branchement correspondant), - lorsqu'il est actionné de manière électromagnétique, l'organe d'obturation est soulevé du siège de soupape, l'alésage longitudinal étant obturé. Un exemple de réalisation de l'invention va être explicité plus en détail dans la description qui va suivre, et est représenté de manière simplifiée sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une coupe longitudinale d'une soupape de freinage à deux circuits, comportant une soupape d'inversion associée au second circuit de freinage, Fig. 2 une coupe longitudinale de la soupape d'inversion, et Fig. 3 un diagramme de l'allure de la pression, côté sortie, de la soupape de freinage. La soupape de freinage 10 représentée sur la figure 1 est destinée à être utilisée dans des installations de freinage à air comprimé de véhicules utilitaires. Mise à part la configuration conforme à l'invention, le mode de construction et le mode d'action de la soupape de freinage, sont d'un principe connu et divulgué par la publication mentionnée en introduction, et ne seront donc que brièvement exposés dans la suite. La soupape de freinage 10 possède un carter 11 en deux parties, dans la partie de carter supérieure 12 duquel, sont disposés un poussoir 13, un ensemble de ressort de déplacement 14, et un piston d'actionnement 15. Au piston d'actionnement 15 est associée une première soupape à siège double 16, qui se situe, dans le parcours d'un premier circuit de freinage I, entre un réservoir d'air comprimé 17 et au moins un cylindre de frein 18 de l'essieu arrière du véhicule utilitaire. Dans la partie de carter inférieure 21 de la soupape de freinage 10, se trouve un piston secondaire 23 coopérant avec une seconde soupape à siège double 22. La seconde soupape à siège double 22 se trouve dans un second circuit de freinage II, entre un réservoir d'air comprimé 24 et au moins un cylindre de frein 25 de l'essieu avant du véhicule utilitaire. La soupape à siège double 22 possède un organe d'obturation 28, qui comporte une partie de guidage 29 cylindrique creuse, et qui est guidé longitudinalement dans la partie de carter inférieure 21, en étant mobile axialement à l'encontre d'un ressort de fermeture 30. Comme cela est représenté, l'organe d'obturation 28 s'appuie sur un siège 31 d'une soupape d'entrée 28, 31, réalisé sur le carter. L'organe d'obturation 28 coopère, en outre, avec un siège 32 d'une soupape de sortie 28, 32, situé sur le piston secondaire. L'organe d'obturation 28 s'appuyant sur le siège de soupape 31, délimite une chambre de réservoir 33, qui est en communication, par l'intermédiaire d'un raccord de branchement 34 de la partie de carter 21, avec le réservoir d'air comprimé 24. En direction du piston secondaire 23, la soupape de freinage 10 présente une chambre de variation de pression 35, qui est reliée au cylindre de frein 25, par l'intermédiaire d'un raccord de branchement 36. Comme cela est représenté, la soupape de sortie 28, 32 ouverte de la soupape à siège double 22, réalise une liaison entre la chambre de variation de pression 35 et une sortie 37 de la soupape de freinage 10, vers l'atmosphère. La première soupape à siège double 16 est d'une configuration similaire pour le premier circuit de freinage I. L'organe d'obturation 28 possède, sur son côté opposé au côté siège de soupape, une surface active 39 formée par la face frontale libre de la partie de guidage 29 cylindrique creuse, et située en-dehors de la chambre de réservoir 33 à l'encontre de laquelle la partie de guidage est rendue étanche par une bague d'étanchéité 40. A l'aide d'une seconde bague d'étanchéité 41, on réalise l'étanchéité de la partie de guidage 29 par rapport à la sortie 37 de la soupape de freinage 10. Celle-ci possède, dans le circuit de freinage II, une conduite de liaison 42 entre le côté sortie vers le cylindre de frein, de la seconde soupape à siège double 22, et la surface active 39 de l'organe d'obturation 28 associé. La conduite de liaison 42 est formée, à l'intérieur de la partie de carter inférieure 21, par un perçage 44 communiquant avec un raccord de branchement 43; à l'extérieur de la soupape de freinage 10, elle est représentée par un trait continu 45. Dans la conduite de liaison 42 se trouve une soupape d'inversion 46, représentée par le symbole d'un distributeur 3-2 (3 orifices, 2 positions). Une première entrée 47 de la soupape d'inversion, est en communication avec le réservoir d'air comprimé. A une seconde entrée 48 est raccordée la partie de la conduite de liaison 42 en provenance du cylindre de frein 25. Une sortie 49 de la soupape d'inversion 46 communique avec la surface active 39 de l'organe d'obturation 28, par l'intermédiaire du raccord de branchement 43 et du perçage 44. La soupape d'inversion 46 prend, en étant sollicité par ressort, sa position initiale, dans laquelle la première entrée 47 est obturée, la seconde entrée 48 étant, par contre, reliée à la sortie 49. Dans une position de travail, actionnée de manière électromagnétique, la première entrée 47 est reliée à la sortie 49, tandis que la seconde entrée 48 est obturée. La soupape d'inversion 46 peut être disposée en-dehors de la soupape de freinage 10, et être raccordée par des conduites. Mais elle peut également être intégrée dans la carter 11 de la soupape de freinage 10. Un exemple de réalisation pour une soupape d'inversion 46 séparée, est représenté sur la figure 2. La soupape d'inversion 46 possède un carter 52 dans lequel sont logées une soupape à siège 53 et, en guise de moyen d'actionnement de celle-ci, une bobine d'électroaimant 54 comprenant une armature mobile 56 sollicitée par un ressort de rappel 55. La soupape à siège 53 possède un organe d'obturation 58 présentant un alésage longitudinal 59 et mobile longitudinalement, à l'encontre d'un ressort de fermeture 57. L'organe d'obturation 58 s'appuie sur un siège de soupape 60 fixe du carter. Le carter est, par ailleurs, pourvu de trois raccords de branchement 61, 62 et 63. Le raccord de branchement 61 constitue la première entrée 47, le raccord de branchement 62, la seconde entrée 48, et le raccord de branchement 63, la sortie 49 de la soupape d'inversion 46 selon la figure 1. La première entrée 47 est en communication avec la soupape à siège 53, du côté organe d'obturation, et la sortie 49, du côté du siège de soupape. Dans la position non actionnée, c'est à dire non alimentée en courant, de la soupape à siège 53, l'organe d'obturation 58 coopère de manière active avec le siège de soupape 60, sous l'effet du ressort de fermeture 57. La première entrée 47 est ainsi obturée. La seconde entrée 48 de la soupape d'inversion 46 est par contre en communication avec la sortie 49, par l'intermédiaire de l'alésage longitudinal 59 de l'organe d'obturation 58. Lorsque la bobine d'électroaimant 54 est excitée, c'est à dire dans la position de travail de la soupape d'inversion 46, l'organe d'obturation 58 est soulevé du siège de soupape 60, par l'armature mobile 56. A cette occasion, l'armature mobile 56 maintient obturé l'alésage longitudinal 59 dans l'organe d'obturation 58. La première entrée 47 est en communication avec la sortie 49, par l'intermédiaire de la soupape à siège 53 ouverte. Le mode de fonctionnement va être décrit dans la suite. En repoussant vers le bas le poussoir 13 dans la direction de la force d'actionnement F, le piston d'actionnement 15 est déplacé longitudinalement, en surmontant l'action de l'ensemble à ressort de déplacement 14. Sous l'effet conjugué du piston secondaire 23 par la pression du premier circuit, les soupapes de sortie 28, 32 des deux soupapes à siège double 16 et 22 sont obturées, et les soupapes d'entrées 28, 31 de celles-ci sont ouvertes pour délivrer la pression de freinage aux cylindres de frein 18 et 25 de l'essieu arrière ainsi que de l'essieu avant du véhicule. Dans le circuit de freinage II, la pression de freinage délivrée, parvient, par l'intermédiaire de la conduite de liaison 42, et de la soupape d'inversion 46 prenant sa position initiale, à la surface active 39, de sorte que l'organe d'obturation 28 de la seconde soupape à siège double 22 est compensée en pression. Par une adaptation appropriée de la soupape de freinage 10, la pression PI amenée aux cylindres de feins 18 de l'essieu arrière est en avance par rapport à la pression PII qui est délivrée aux cylindres de freins de l'essieu avant. L'allure de la courbe de pression dans le domaine des freinages partiels jusqu'au freinage total, dans les deux circuits de freinage I et II, est représentée sur la figure 3. La courbe caractéristique A indiquée parallèlement en-dessous de la ligne à 450 représentée en pointillés, représente les conditions de pression, lorsque la soupape d'inversion 46 prend sa position initiale, tel que cela a été décrit précédemment. Cette représentation ne tient pas compte du fait que très souvent, en amont des cylindres de freins 18 de l'essieu arrière, est monté un régulateur de pression de freinage, qui réduit la pression de freinage délivrée par la première soupape à siège double 16 de la soupape de freinage 10, en fonction de la charge. Pour de nombreuses raisons, les freins de roues du véhicule utilitaire sont sollicités de manière différente suivant les essieux, ce qui a pour conséquence une usure irrégulière des garnitures de frein. Pour réduire l'usure sur l'essieu avant du véhicule, la soupape d'inversion 46 est commutée dans sa position de travail, de sorte que la surface active 39 de l'organe d'obturation 28 est alimentée par la pression de réservoir du circuit de freinage II. La conséquence en est, lors du freinage, une augmentation de la force d'ouverture de la soupape d'entrée 28, 31 formée par la seconde soupape à siège double 22, et ainsi une augmentation de la pression de réponse. Conformément à cela, il se produit une réduction de la pression délivrée aux cylindres de freins 25 de l'essieu avant, par rapport à un mode de fonctionnement à soupape d'inversion 46 non actionnée. La réduction de la pression dans le circuit de freinage II est visible au regard de la courbe caractéristique B du diagramme de la figure 3. La réduction de la pression de freinage est particulièrement effective dans la plage inférieure de pression, dans laquelle s'effectuent la plupart des freinages. Elle diminue de manière continuelle jusque dans la zone du freinage total, pour lequel la pression délivrée est égale à la pression de réservoir fournie. La commutation de la soupape d'inversion 46 dans la position de travail n'est effectuée que pendant les freinages pour lesquels on vise la réduction d'usure. La commutation de la soupape peut, par exemple, être déclenchée par un commutateur de feux de freinage. Pendant les périodes de fonctionnement sans freinages et pour lesquelles on ne recherche pas de réduction d'usure, la soupape d'inversion 46 n'est pas alimentée en courant. En variante à cela, il est toutefois également possible, dans la position non alimentée en courant de la soupape d'inversion 46, que l'entrée 47 conduisant la pression de réservoir, communique avec la sortie 49, de sorte que dans cette position de la soupape, on active la réduction d'usure lors des freinages. La soupape d'inversion 46 est alimentée en courant, lors des freinages, uniquement lorsqu'une réduction d'usure n'est pas souhaitée. Dans ce cas, l'entrée 47 est obturée, et la pression délivrée agit sur la surface active 39 de l'organe d'obturation 28. REVENDICATIONS. 1. Soupape de freinage (10) pour des installations de freinage à air comprimé de véhicules utilitaires, comportant une première soupape à siège double (16) pour un premier circuit de freinage (I), une seconde soupape à siège double (22) pour un second circuit de freinage (II), comportant également un piston secondaire (23) entre les deux soupapes à siège double (16, 22), qui comportent chacune un siège de soupape d'entrée (31), un siège de soupape de sortie (32), et un organe d'obturation (28) mobile axialement, présentant une partie de guidage (29) cylindrique creuse, l'ensemble comportant, par ailleurs, une conduite de liaison (42) entre le côté de sortie de la seconde soupape à siège double (22) et une surface active (39) de l'organe d'obturation (28) associé, située du côté opposé au côté siège de soupape, caractérisée en ce que dans la conduite de liaison (42) se trouve une soupape d'inversion (46), dont une entrée (47) peut être alimentée par la pression de réservoir, et dont l'autre entrée (48) peut être alimentée par la pression de freinage délivrée par la seconde soupape à siège double (22), et dont la sortie (49) est en communication avec la surface active (39) de l'organe d'obturation (28) associé à la seconde soupape à siège double (22). 2. Soupape de freinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape d'inversion (46) est un distributeur 3-2 (3 orifices, 2 positions) à commande électromagnétique, qui relie la sortie (49), à l'entrée (48) conduisant la pression de freinage délivrée, lorsqu'il n'est pas alimenté en courant, et à l'entrée (47) conduisant la pression de réservoir, lorsqu'il est alimenté en courant. 3. Soupape de freinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape d'inversion (46) est un distributeur 3-2 (3 orifices, 2 positions) à commande électromagnétique, qui relie la sortie (49), à l'entrée (47) conduisant la pression de réservoir, lorsqu'il n'est pas alimenté en courant, et à l'entrée (48) conduisant la pression de freinage délivrée, lorsqu'il est alimenté en courant. 4. Soupape de freinage selon la revendication 3, caractérisée en ce que la soupape d'inversion (46) est disposée dans le carter (11) de la soupape de freinage (10). 5. Soupape de freinage selon la revendication 3, caractérisée par les particularités suivantes: - la soupape d'inversion (46) comprend une soupape à siège (53), qui comporte un siège de soupape (60) et un organe d'obturation (58) coopérant avec le siège de soupape, en étant sollicité par ressort, - la soupape à siège (53) est en communication, côté organe d'obturation, avec l'entrée conduisant la pression de réservoir (raccord de branchement 61), et côté siège de soupape, avec la sortie (raccord de branchement 63), - l'organe d'obturation (58) comporte un alésage longitudinal (59) lui permettant d'être traversé longitudinalement par l'écoulement, et d'être en communication avec l'entrée conduisant la pression de freinage délivrée (raccord de branchement 62), - lorsqu'il est actionné de manière électromagnétique, l'organe d'obturation (58) est soulevé du siège de soupape (60), l'alésage longitudinal (59) étant obturé.