Brevet FR2723712A1 — publié le 19960223

" Soupape à commande électromagnétique destinée aux instal- lations hydrauliques de freinage avec réglage du patinage des véhicules automobiles " Etat de la technique L'invention a pour objet une soupape à commande électromagnétique destinée notamment aux installations hy- drauliques de freinage avec réglage du patinage des véhicu- les automobiles, dans laquelle: - un induit magnétique baigné sur ses deux faces frontales par un fluide hydraulique sous pression, peut coulisser longitudinalement dans un capot de soupape, - le capot de soupape est entouré par une bobine magnéti- que, - l'induit est prolongé par un poussoir portant l'organe de fermeture d'une soupape à siège, - un corps de soupape portant le siège de la soupape est monté dans un alésage du boîtier de la soupape magnétique partant de l'entrée du fluide sous pression, - un canal de fluide sous pression part de la soupape à siège et pénètre dans le capot, - une douille cylindrique circulaire coaxiale au siège de soupape est logée dans l'alésage du boîtier, - lorsque la bobine magnétique n'est pas excitée, la sou- pape à siège est ouverte sous l'action d'un ressort de rappel. Une telle soupape est connue par le brevet DE 39 34 771 C1, figure 3. Elle comporte un piston de com- mande monté dans le capot de la soupape et servant de butée à l'induit. Ce piston de commande peut coulisser le long d'une tige partant du corps de la soupape à siège et tra- versant l'induit. Le piston de commande délimite, par son fond le plus éloigné de l'induit, une chambre de commande reliée, par l'intermédiaire d'un canal de pression traver- sant la tige et le piston, à l'entrée de fluide sous pres- sion de la soupape. Etant donné que l'induit est équilibré en pression sur ses deux faces frontales, la pression com- mandée de la chambre permet de déplacer axialement le pis- ton de commande contre une butée. Ainsi, la course de l'induit est limitée à une valeur donnée, ce qui a pour conséquence d'étrangler la section de passage de la soupape à siège. Ce mode de fonctionnement de la soupape connue est utilisable dans les installations hydrauliques de frei- nage avec antipatinage, dont l'entrée du fluide sous pres- sion est reliée au maître-cylindre tandis que la sortie de fluide sous pression est reliée au cylindre du frein de roue. Si par exemple, en régulation de patinage au frei- nage, la soupape par excitation de la bobine, est amenée en position de fermeture et que, par réduction de la pression dans le cylindre de roue, il apparaît une chute de pression suffisante entre l'entrée et la sortie du fluide sous pres- sion, le coulissement indiqué plus haut du piston de com- mande se produit avec pour conséquence qu'à l'ouverture de la soupape l'étranglement de la section de passage devient effectif et le reste aussi longtemps que dure la différence de pression entre l'entrée et la sortie de la soupape. La réduction de la section de passage du fluide, du fait de la réduction du gradient de pression lors de la remontée de pression faisant suite à une baisse de cette pression dans la régulation de patinage au freinage, agit favorablement sur les qualités de régulation et sur le bruit produit par l'installation de freinage. Lors d'un freinage normal sans risque de blocage, par contre on dispose de toute la sec- tion de passage de la soupape, nécessaire pour que le temps de réponse de l'installation de freinage, lorsqu'on freine, ait la brièveté exigée. Toutefois, dans la soupape connue, le réglage fixe de la section de passage étranglée est un inconvé- nient, dans la mesure o le débit est soumis à des oscilla- tions en fonction des différences de pression. Par ailleurs, le débit dépend essentiellement de la valeur ab- solue de la section de passage, autrement dit la butée doit être positionnée à l'intérieur de tolérances très étroites. Avantages de l'invention La soupape électromagnétique est caractérisée en ce que: - la douille est fixée de manière étanche au corps de la soupape, à son extrémité éloignée du poussoir, - par l'extrémité, la douille est reliée à une sortie de fluide hydraulique de la soupape, - lorsque la soupape est fermée, le poussoir pénètre dans la douille en laissant une faible fente radiale, - la sortie de la soupape est reliée par le premier canal de pression à la face frontale, la plus éloignée de la soupape, de l'induit magnétique, - un second canal de pression relie la sortie de la douille à la face frontale, la plus proche de la soupape de l'induit magnétique, - l'induit magnétique est équipé d'une étanchéité périphé- rique, et a par contre l'avantage que la section de passage de la soupape à siège, lorsque celle-ci passe de la position fer- mée à la position ouverte, assure un débit largement cons- tant du fait de la pression d'accumulation provoquée, en ouverture partielle, à l'intérieur de la douille devant la fente constituant l'étranglement et transmise par le pre- mier canal conduisant le fluide sous pression à la face frontale de l'induit le plus distant de la soupape, produit sur cet induit un équilibrage de pressions qui fait agir sur la soupape une force dans le sens de fermeture, en com- pensant les forces d'ouverture exercées sur l'induit par le poussoir et l'organe de fermeture. Le coût technique pour faire fonctionner la soupape selon l'invention comme sou- pape de régulation est extraordinairement faible. D'autres améliorations sont caractérisées en ce que: - le poussoir et la douille, dans leur zone d'interaction, sont limités par des parois parallèles à l'axe du poussoir ainsi que, perpendiculairement à cet axe, par des parois frontales, - la face frontale du poussoir constitue le fond d'une rainure croisant perpendiculairement l'axe du poussoir et de laquelle part le premier canal de pression aboutissant à la face frontale de l'induit, la plus éloi- gnée de la soupape. Dessin Un exemple de réalisation de l'invention est représenté schématiquement par le dessin annexé et décrit plus en détail ci-après. - la figure 1 est une vue en coupe longitudi- nale d'une soupape à commande électromagnétique, montée dans l'installation de freinage, schématiquement indiquée, d'un véhicule automobile, - la figure 2 montre la partie de la figure 1 portant la référence II, agrandie, contenant une soupape à siège partiellement ouverte, - la figure 3 correspondant à la figure 2, mon- tre la soupape étant totalement ouverte. Description de l'exemple de réalisation La figure 1 montre, simplifiée, une installa- tion hydraulique de freinage 10 avec régulation de patinage au freinage, comprenant un maître-cylindre 11 à double cir- cuit, d'o part une canalisation de freinage 12 aboutissant à un cylindre de roue 13. Sur cette canalisation 12 est montée une soupape 14 à commande électromagnétique, agis- sant dans le cadre de l'antipatinage comme soupape d'entrée. Près du cylindre de roue, part de la canalisation 12 une canalisation de retour 15 contournant la soupape 14 et raccordée, près du maître-cylindre, à la canalisation de freinage 12. La canalisation de retour 15 porte une soupape de sortie 16 et une pompe de retour 17 refoulant en retour le fluide hydraulique sortant du cylindre de roue 13. Un accumulateur 18 est raccordé à la canalisation de retour , entre la soupape 16 et la pompe 17. Il est prévu égale- ment une canalisation de dérivation 19 contournant la sou- pape 14 et équipée d'une soupape anti-retour s'ouvrant dans le sens allant du cylindre de roue 13 au maître-cylindre 11. La soupape magnétique possède un boîtier 23 percé d'un alésage traversant 24. Sur le noyau polaire 25 constitué par le boîtier 23 est emmanché un capot de sou- pape 26 en forme de douille, relié au boîtier avec étan- chéité à la pression. Le capot 26 est entouré d'une bobine magnétique annulaire 27, recouverte d'un boîtier 28 en forme de cloche. A l'intérieur du capot de soupape 26 peut se déplacer longitudinalement un induit magnétique 31 de forme cylindrique circulaire. A l'opposé du noyau, l'induit 31 délimite par sa face frontale 32 une première chambre 33. L'autre face frontale 34 de l'induit 31 délimite une se- conde chambre 35. A sa périphérie, l'induit 31 baigné sur ses deux faces 32 et 34 par du fluide sous pression, est équipé d'un joint d'étanchéité 36, indiqué simplement par un tracé en trait mixte, en appui contre le capot de sou- pape 36, de sorte qu'il n'y a pas communication de pression entre les chambres 33 et 35. De l'induit 31 part un poussoir 39, solidaire de l'induit et logé avec un faible jeu radial dans l'alésage 24 du boîtier. A son extrémité éloignée de l'induit, le poussoir 39 porte l'organe de fermeture 40, en forme de bille, d'un distributeur du type 2/2 voies. L'organe de fermeture représenté dans l'exemple considéré sous forme d'une bille complète 40 est lié naturellement au poussoir 39. Du côté, opposé à l'induit, de l'alésage 24 formant entrée du fluide hydraulique 42 dans la soupape ma- gnétique 14, un corps de soupape 43 est monté à la presse dans l'alésage du boîtier 24. Le corps de soupape 43 percé longitudinalement présente du côté du poussoir, un appen- dice 44 cylindrique dans lequel est creusé le siège 45, de forme sphérique, d'une soupape 41. Près de cette soupape, l'alésage 24 du boîtier croise un perçage transversal 46, constituant une sortie du fluide sous pression 47, reliée par la canalisation de freinage 12 au cylindre de roue 13. Comme le montrent plus nettement les figures 2 et 3, la soupape à siège 41 est entourée par une douille cylindrique droite 50; fixée de manière étanche, du côté du poussoir, à l'appendice 44 du corps de soupape 43. La douille 50 a une paroi interne parallèle à l'axe du pous- soir 51, se terminant perpendiculairement par une face frontale libre 52. L'extrémité cylindrique 53 du poussoir 39, portant l'organe de fermeture 40 de la soupape à siège 41, a également sa paroi externe parallèle à l'axe 51 du poussoir. Ce poussoir 39 pénètre par sa partie 53 dans la douille 50, et il est entaillé par une rainure 54, croisant perpendiculairement l'axe 51 du poussoir et dont la face frontale 55 est, comme la face frontale 52 de la douille , également perpendiculaire à l'axe 51. De la rainure 54 part un premier canal 56 de fluide sous pression, traver- sant le poussoir et l'induit 31 pour aboutir à la surface frontale 32 de l'induit, la plus éloignée de la soupape. Ce canal 56 est relié à la sortie de la soupape 41, par l'intermédiaire du volume interne 57 de la douille 50. Sur sa face extérieure, la douille 50 relie par un perçage transversal 46, la sortie du fluide sous pression de la soupape magnétique 14. De la sortie de la douille 50 un se- cond canal 58 de fluide sous pression, formé par un plat du poussoir 39, conduit à la face frontale 34 de l'induit 31, proche du siège de soupape. Enfin, il est prévu un ressort de rappel 59, en tension, entourant également la douille 50 et s'appuyant d'un côté sur le corps de soupape 43 et de l'autre sur le poussoir 39. Ce ressort maintient la soupape 41 ouverte, lorsque la bobine magnétique n'est pas excitée. La douille 50 et le poussoir 39 avec sa partie 53 situé du côté de l'organe de fermeture ont des diamètres accordés de manière qu'il subsiste entre ces deux éléments une fente radiale 62 faible. Cette fente joue le rôle de zone d'étranglement aussi longtemps que la face frontale 55 du poussoir 39 se trouve dans la chambre interne 57 de la douille ou au niveau de la face frontale 52 de cette douille. Tel est le cas dans la position d'ouverture par- tielle de la soupape de base 41 que montre la figure 2. Dans la position ouverte que montre la figure 3, le fait que la rainure 54 du poussoir 39 se trouve au niveau de la face frontale 52 de la douille, l'effet d'étranglement a disparu. La soupape magnétique 14 fonctionne de la ma- nière suivante: Lorsque le conducteur du véhicule provoque un freinage en l'absence d'un risque de blocage, la soupape 14 prend sa position de repos, c'est-à-dire que la soupape de base 41 se trouve dans la position ouverte représentée par la figure 3. L'action exercée sur le maître-cylindre provo- que, par déplacement du liquide sous pression dans la cana- lisation de freinage 12, une montée de la pression dans le cylindre du frein de roue 13. Alors, le fluide sous pres- sion se déplace de l'entrée 42 à la sortie 47, en traver- sant le corps de soupape 43, le siège 45 et la soupape 41, la chambre interne 57 de la douille 50, la rainure 54 du poussoir 39 et le perçage transversal 46. La circulation du fluide sous pression ne subit aucun étranglement du fait de la soupape magnétique 14. Si le conducteur réduit la pres- sion de freinage on cesse de freiner, le fluide sous pres- sion part en sens inverse en traversant la soupape de base 41, et éventuellement la soupape anti-retour 20 montée en parallèle dans la canalisation de dérivation 19. Lorsqu'un freinage se produit quand un risque de blocage existe, la soupape magnétique 14 du fait de l'excitation de la bobine magnétique 27, passe en position de travail qui, par déplacement de l'induit magnétique 31 contre l'action du ressort de rappel 59, amène la fermeture de la soupape de base 41. En même temps, la soupape de sor- tie 16 montée sur la canalisation de retour 15 est ouverte et la pompe de retour est mise en route. Le débit de fluide hydraulique sortant du cylindre de roue 13 ainsi que son refoulement vers le maître-cylindre 11 font tomber la pres- sion au niveau du cylindre de roue de sorte que le risque de blocage se trouve diminué. Dans la phase qui suit cette baisse de pression, la soupape magnétique 14 reste en posi- tion de travail de manière à maintenir la pression dans le cylindre de frein 13, tandis que la soupape de sortie 16 montée sur la canalisation de retour est amenée en position de fermeture. Pour après son maintien, faire monter la pres- sion dans le cylindre de frein, la soupape de sortie 16 conserve sa position de fermeture, tandis que la soupape magnétique 14 n'est plus sous tension. La bobine magnétique 27 n'étant plus excitée, l'induit 31 se déplace longitudi- nalement vers le capot 26 de la soupape, par l'effet de la pression produite par le maître-cylindre 11 sur l'organe de fermeture 40 ainsi que par l'action du ressort de rappel 59. L'ouverture de la soupape de base 41 fait passer le fluide sous pression, de sa sortie dans le volume interne 57 de la douille 50, pour atteindre la fente 62 par rapport à la sortie 47 du fluide sous pression. L'effet d'étranglement de la fente 62 entre la douille 50 et le poussoir 39 abaisse la pression du fluide hydraulique, de sorte qu'il règne dans la chambre interne 57 de la douille une pression supérieure à celle existant sur la face ex- terne de cette chambre. Cette pression supérieure est transmise, par le premier canal 56 à la première chambre 33 et agit alors sur la face frontale 32 de l'induit 31, la plus éloignée de la soupape. La pression plus faible gagne, à travers le second canal 58, la seconde chambre 35 o elle agit alors sur la face frontale 34 proche de la soupape. Ce déséquilibre des pressions, au niveau de l'induit 31, en- gendre une force résultante agissant par l'intermédiaire du poussoir 39 en direction du siège 45 de la soupape 41 en opposition à la force hydraulique d'ouverture exercée sur l'organe de fermeture 40 ainsi qu'à l'action du ressort de rappel 59. Ces forces s'équilibrent au niveau d'une ouver- ture partielle de la soupape de base 41 dans laquelle, se- lon la représentation de la figure 2, la face frontale 55 du poussoir 39 occupe une position proche de la face fron- tale 52 de la douille 50, située du côté du poussoir. Il s'écoule alors, par rapport à la position d'ouverture de la soupape de siège 41, des débits beaucoup plus réduits de fluide sous pression, entre l'entrée 42 et la sortie 47 de la soupape électromagnétique 14. Dans cette position d'ouverture partielle, la soupape magnétique joue le rôle de soupape de régulation de débit. La régulation antipatinage continuant à fonc- tionner, la soupape magnétique 14 amène très vite, par une nouvelle excitation de la bobine magnétique 27, la soupape ,de base 41 en position de fermeture, ou, par coupure de l'excitation, dans la position d'ouverture partielle dé- crite précédemment. Lorsque la pression dans le cylindre de roue se rapproche de plus en plus de l'équilibre avec la pression dans le maîtrecylindre 11, le déséquilibre des pressions diminue au niveau de l'induit magnétique 31, de sorte que finalement la force hydraulique d'ouverture s'exerçant sur l'organe de fermeture 40 et la force du res- sort de rappel 59 deviennent prépondérantes et amènent la soupape de base 41 dans la position d'ouverture définie par la venue en butée de l'induit 31 sur le capot 26 de la sou- pape. La soupape électromagnétique 14 peut alors être tra- versée par le fluide sous pression, sans étranglement. R E V E N D I CATIONS 1) Soupape à commande électromagnétique (14), destinée notamment aux installations hydrauliques de frei- nage avec réglage du patinage (10) des véhicules automobi- les, dans laquelle: - un induit magnétique (31) baigné sur ses deux faces fron- tales (32, 34) par un fluide hydraulique sous pression, peut coulisser longitudinalement dans un capot de soupape (26), - le capot de soupape (26) est entouré par une bobine ma- gnétique (27), - l'induit (31) est prolongé par un poussoir (39) portant l'organe de fermeture (40) d'une soupape à siège (41), - un corps de soupape (43) portant le siège (45) de la sou- pape (41) est monté dans un alésage (24) du boîtier de la soupape magnétique (14) partant de l'entrée (42) du fluide sous pression, - un canal de fluide sous pression (56) part de la soupape à siège (45) et pénètre dans le capot (26), - une douille cylindrique circulaire (50) coaxiale au siège de soupape (45) est logée dans l'alésage (24) du boîtier, - lorsque la bobine magnétique (27) n'est pas excitée, la soupape à siège (41) est ouverte sous l'action d'un res- sort de rappel (50). soupape caractérisée en ce que: - la douille (50) est fixée de manière étanche au corps (43) de la soupape, à son extrémité éloignée du poussoir, - par l'extrémité, la douille (50) est reliée à une sortie de fluide hydraulique (47) de al soupape (14), - lorsque la soupape (41) est fermée, le poussoir (39) pé- nètre dans la douille (50) en laissant une faible fente radiale (62), - la sortie de la soupape (41) est reliée par le premier canal de pression (56) à la face frontale (32), la plus éloignée de la soupape, de l'induit magnétique (31), - un second canal de pression (58) relie la sortie de la douille (50) à la face frontale (34), la plus proche de la soupape de l'induit magnétique (31), - l'induit magnétique (31) est équipé d'une étanchéité pé- riphérique. 2) Soupape magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le poussoir (39) et la douille (50), dans leur zone d'interaction, sont limités par des parois parallèles à l'axe (51) du poussoir ainsi que, perpendicu- lairement à cet axe, par des parois frontales (52, 55). 3) Soupape magnétique selon la revendication 2, caractérisée en ce que la face frontale (55) du poussoir (39) constitue le fond d'une rainure croisant perpendicu- lairement l'axe (51) du poussoir et de laquelle part le premier canal de pression (56) aboutissant à la face fron- tale (32) de l'induit (31), la plus éloignée de la soupape.