Brevet FR2759962A1 — publié le 19980828

VANNE PNEUMATIQUE NOTAMMENT POUR DISPOSITIF DE FREINAGE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE > L'invention concerne une vanne, destinée à être utilisée notamment dans les dispositifs de freinage pneumatiques de véhicules automobiles, en particulier de véhicules poids lourd. La vanne pneumatique doit assurer la distribution de l'air du compresseur du véhicule aux divers circuits de freinage, qui comprennent o habituellement un circuit de frein avant, un circuit de frein arrière, un circuit de frein de stationnement, un circuit des servitudes et un circuit de régénération d'un filtre dessicant. Pour avoir un dispositif de freinage fiable, même en cas de fuite dans l'un des circuits pneumatiques, il faut pouvoir provoquer par la vanne I l'ouverture et la fermeture de chaque circuit et, en cas de fuite, isoler le circuit défaillant des autres circuits. Comme les systèmes actuels de freinage fonctionnent entièrement mécaniquement, I'ouverture et la fermeture des circuits pneumatiques n'obéissent qu'aux pressions régnant dans les circuits et dans le compresseur. 2) Les pressions d'ouverture et de fermeture étant prescrites en fonction de paramètres mécaniques du dispositif, comme par exemple de la constante de raideur des ressorts présents dans la vanne, qui sont fixés de manière irréversible lors du montage de la vanne, on ne peut guère agir sur l'ouverture et la fermeture des circuits qu'en augmentant ou en abaissant la pression par le compresseur. Les vannes actuelles, bien qu'étant de structure relativement simple, présentent donc une grande inertie, ce qui se traduit par le fait que les temps de fonctionnement du dispositif, comme le temps d'alimentation des circuits, ne peuvent pas être contrôlés, ce qui peut nuire gravement à la sécurité du 3o freinage. L'invention vise une vanne qui peut être commandée de l'extérieur et ce de telle sorte qu'elle ouvre ou ferme rapidement les circuits pneumatiques, après que la commande lui en a été donnée. On y parvient par une vanne comprenant deux disques en céramique à poli spéculaire accolés par l'une de leurs faces et ayant chacun au moins une lumière et des moyens pour déplacer un disque l'un par rapport à l'autre, en sorte que les lumières viennent en coïncidence, les moyens de déplacement comprenant un transducteur électromécanique qui transforme du courant électrique en le déplacement de la partie mécanique du transducteur Ie électromécanique, laquelle est solidaire en déplacement de l'un des disques. La vanne suivant l'invention permet de commander électriquement, en temps réel et de l'extérieur le passage ou non de fluide dans la vanne. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le transducteur électromécanique transforme une impulsion de courant électrique en un pas de déplacement et le disque déplacé dans son plan comporte plusieurs lumières avec, entre certaines d'entre elles, un intervalle égal au pas de déplacement ou à un multiple entier de celui-ci. Tout en bénéficiant des avantages de simplicité de fonctionnement et de fiabilité des vannes à disques en céramique, liés notamment au faible coefficient de frottement et à l'étanchéité des disques accolés, ce mode de réalisation permet de commander de manière discrète donc bien contrôlable, l'ouverture et la fermeture des divers circuits pneumatiques. Ce mode de réalisation permet à la vanne d'ouvrir ou de fermer des circuits pneumatiques simultanément. 2^5 Dans un mode de réalisation de l'invention, le transducteur transforme du courant en un mouvement de translation de sa partie mécanique et il est prévu un mécanisme transformant ce mouvement de translation en un mouvement de rotation du disque, ce qui permet de contrôler électriquement l'ouverture et la fermeture des circuits par l'angle de rotation du disque, une 3o relation prescrite existant entre le courant et le mouvement en translation d'une part et entre le mouvement en translation et celui en rotation d'autre part. Un autre mode de réalisation de l'invention, qui tient peu de place, prévoit que la partie mécanique du transducteur électromécanique soit le s35 noyau plongeur d'un électroaimant, le mécanisme comportant une rampe hélicoïdale qui est solidaire du disque et sur laquelle est calé le noyau plongeur. Un ressort intercalé entre le bâti de la vanne et le noyau plongeur, de sorte à faire prendre au noyau plongeur une position prescrite correspondant à une position prescrite du disque déplacé dans son plan, lorsque le ressort est dans sa position de plus faible contrainte, permet de mettre le disque déplacé dans son plan en une position prescrite de sécurité, lorsque le générateur ne produit pas de courant à cause d'une défaillance. Dans un mode de réalisation de l'invention, particulièrement adapté au o dispositif de freinage de véhicules automobiles, la vanne comprend un premier et un deuxième disques à poli spéculaire accolés par l'une de leur face et ayant plusieurs lumières et des moyens pour déplacer dans son plan le premier disque par rapport au deuxième disque, en sorte que certaines lumières viennent en coïncidence. La vanne comporte un conduit d'alimentation en fluide, un conduit de mise à l'atmosphère et un troisième disque à poli spéculaire, qui est accolé à la face du premier disque, opposée à celle accolée au deuxième disque. Le deuxième disque comporte cinq lumières réparties sur un cercle de celui-ci. Le conduit d'alimentation en fluide communique avec un premier évidement de la face du troisième disque tournée vers le premier disque, lequel s'étend de sorte à couvrir quatre lumières du deuxième disque et la vanne comporte un conduit de mise à l'atmosphère qui communique avec un second évidement de la face du troisième disque tournée vers le premier disque, le second évidement couvrant la cinquième lumière. Dans un mode de réalisation de l'invention permettant d'alimenter d'abord en fluide les circuits de freinage avant et arrière avant les autres circuits de freinage, de compenser l'un des circuits de freinage, de régénérer le dessicant et d'isoler l'un des circuits par rapport aux autres en cas de défaillance de celui-ci, la vanne comportant un premier conduit de circuit de frein avant, un deuxième conduit de circuit de frein arrière, un troisième conduit de circuit de frein de stationnement, un quatrième conduit de circuit des servitudes, un cinquième conduit de circuit de régénération, un sixième conduit d'alimentation, un septième conduit de mise à l'atmosphère, les lumières des premier et deuxième disques sont disposés et les moyens de déplacement sont commandés électriquement de manière telle, qu'en une première position du premier disque, la vanne ne fait communiquer que les premier et deuxième conduits avec le sixième conduit d'alimentation, qu'en une deuxième position du premier disque, la vanne ne fait communiquer que les premier, deuxième, troisième et quatrième conduits avec le sixième conduit d'alimentation, qu'en une troisième position du premier disque, la vanne ne fait communiquer que le premier conduit de circuit de frein avant avec le sixième conduit d'alimentation, In qu'en une quatrième position du premier disque, la vanne fait communiquer les premier, deuxième, troisième et quatrième conduits avec le sixième conduit d'alimentation et le cinquième conduit de circuit de régénération avec le septième conduit de mise à l'atmosphère, qu'en une cinquième position du premier disque, la vanne ne fait communiquer aucun conduit, qu'en une sixième position du premier disque, la vanne fait communiquer les premier, deuxième et quatrième conduits avec le sixième conduit d'alimentation et le cinquième conduit de circuit de régénération avec le septième conduit de mise à l'atmosphère. Dans un perfectionnement avantageux de l'invention, les premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième conduits communiquent avec les première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième lumières du deuxième disque disposées suivant un cercle en un pentagone régulier, dans un premier sens, I'ordre inverse des aiguilles d'une montre, vues de dessus. 2'5 Les lumières du premier disque s'étendent, vues de dessus, dans le premier sens, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, sur des premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième arcs de cercle, compris respectivement dans les secteurs angulaires [O;0], [50;901, [100; 1301, [150;170], [200;220] d'un cercle du premier disque en coïncidence avec celui du deuxième disque, l'angle 0 correspondant à un pas de déplacement et étant sensiblement égal à 14 24' d'angle, le premier évidement du troisième disque (8) s'étend dans le premier sens, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, vu de dessus, sur un arc sensiblement de 216 , d'un cercle du troisième disque en coïncidence avec celui du deuxième disque et couvrant les première, deuxième, troisième et quatrième lumières du deuxième disque, et le second évidement du troisième disque s'étend sur un arc du cercle de ce troisième disque couvrant la cinquième lumière du deuxième disque. Au dessin, donné uniquement à titre d'exemple, la figure 1 est un synoptique modulaire d'un dispositif de freinage, suivant l'invention, pour un véhicule automobile poids lourd, la figure 2 est une vue en coupe schématique de la vanne suivant l'invention et, la figure 3 est une vue de dessus des disques de la vanne suivant l'invention. A la figure 1, le dispositif de freinage pneumatique du véhicule automobile comporte un compresseur C d'air relié à une extrémité d'un conduit A d'alimentation, dont l'autre extrémité débouche dans une vanne V. Un filtre F dessicant muni d'un capteur 36 d'humidité est interposé dans le conduit A d'alimentation entre le compresseur et la vanne. Un circuit 21 de frein avant, un circuit 22 de frein arrière, un circuit 23 de frein de stationnement, un circuit 24 des servitudes, sur chacun desquels est prévu un capteur de pression, respectivement 31,32,33,34, peuvent être reliés par l'intermédiaire de la vanne V au conduit A d'alimentation, sur lequel est prévu également un capteur 35 de pression entre le filtre F et la vanne V. Un circuit 25 de régénération sort de la vanne V et débouche dans le conduit A d'alimentation entre le compresseur C et le filtre F et peut communiquer par l'intermédiaire de la vanne V avec un conduit B de mise à l'atmosphère. Un calculateur électronique E est relié par ses entrées au capteur 36 d'humidité, aux capteurs de pression 31 à 35 et à la vanne V et est relié par une sortie à la vanne V et par une autre sortie au compresseur C. Le calculateur électronique E commande l'ouverture et la fermeture des circuits pneumatiques et la marche et l'arrêt du compresseur en fonction des informations fournies par les Go capteurs. A la figure 2, la vanne V comporte un bâti cylindrique 1 creux d'axe vertical, dans la face inférieure duquel sont ménagées cinq traversées pour les circuits pneumatiques 21 à 25 et dans la paroi latérale duquel sont ménagées d'un côté une traversée pour le conduit A d'alimentation et de l'autre côté une traversée pour le conduit B de mise à l'atmosphère. Un électroaimant 2 est fixé à l'intérieur du bâti 1 sur un support horizontal issu de la paroi latérale du bâti 1 et laissant subsister un passage cylindrique, et comporte un noyau plongeur 3 traversant le passage cylindre et mobile en translation verticale par rapport au bâti 1. Le noyau plongeur 3 est calé sur une rampe hélicoïdale 5 verticale traversant le passage du support du bâti. Une clavette 4 immobilise en rotation le noyau 3 plongeur par rapport à l'électroaimant 2. La rampe 5 hélicoïdale est solidaire d'un premier disque 6 horizontal céramique à poli spéculaire, dont la face inférieure est accolée à un deuxième disque 7 horizontal à poli spéculaire et dont la face supérieure est accolée à o un troisième disque 8 horizontal à poli spéculaire. Les deuxième et troisième disques 7,8 sont solidaires du bâti 1. Le troisième disque 8 comporte un trou central par lequel passe la rampe 5. Les trois disques et la rampe ont pour axe l'axe vertical du bâti 1. Le conduit A d'alimentation communique par sa traversée avec un premier évidement 81 de la face inférieure du troisième disque 8 et le conduit B de mise à l'atmosphère communique par sa traversée avec un second évidement 82 de la face inférieure du troisième disque 8. Un ressort 9 polyuréthanne de compression est intercalé entre la partie supérieure du noyau 3 plongeur et la face supérieure du bâti 1, de sorte à exercer une face verticale descendante sur le noyau plongeur 3. Des ressorts 10 polyuréthanne de compression sont également insérés entre le bas du support issu du bâti 1 et la face supérieure du troisième disque 8. Deux conducteurs électriques 11,12 reliés au calculateur électronique non représenté traversent la paroi latérale du bâti 1 et sont reliés chacun à une armature de l'électroaimant 2. 2i Lorsque l'électroaimant 2 de la vanne reçoit des impulsions de courant du calculateur électronique par l'intermédiaire des conducteurs électriques 11,12, le noyau 3 plongeur se translate verticalement, ce qui provoque une rotation correspondante de la rampe hélicoïdale 5 et du premier disque 6 dans son plan horizontal. 3() En cas de défaillance de la partie électrique de la vanne, des conducteurs 11, 12 ou du calculateur, le ressort 9 fait descendre le noyau plongeur 3 dans sa position la plus basse, ce qui met le premier disque 6 dans une position prescrite de sécurité. A la figure 3, le deuxième disque 7 comporte cinq lumières cylindriques > 5 verticales, 71,72,73,74,75, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, disposées sur un cercle imaginaire du disque figuré par des tirets, en un pentagone régulier, qui communiquent respectivement avec les traversées pour les circuits 21,22,23,24,25 pneumatiques. Le premier disque 6 comporte 25 positions d'indexage figurées par les petits disques blancs et noirs et réparties régulièrement sur un cercle imaginaire, figuré par des tirets, en coïncidence avec celui du deuxième disque 7. Chaque position d'indexage correspond à un angle du deuxième disque 6 de 360 /25 soit 0 = 14 24'. Le premier disque 6 comprend cinq groupes de lumières, dont le premier occupe une première position d'indexage io repérée à la figure par le chiffre 0, dont le deuxième occupe les sixième, septième, huitième et neuvième positions d'indexage, dont le troisième groupe occupe les onzième, douzième et treizième positions d'indexage, dont le quatrième groupe occupe les seizième et dix-septième positions d'indexage et dont le cinquième occupe les vingtet-unième et vingt-deuxième positions d'indexage, en partant de la première position d'indexage dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, les lumières étant figurées par les disques noirs. Le premier évidement 81 du troisième disque s'étend de manière continue sur un arc d'un cercle imaginaire de ce disque en coïncidence avec celui du deuxième disque 7, dans un secteur angulaire en vis-à-vis des 2o première, deuxième, troisième et quatrième lumières 71,72,73,74 du deuxième disque 7. Le deuxième évidement 82 du troisième disque 8 est en vis-à-vis de la cinquième lumière 75 du deuxième disque 7. Suivant la position angulaire du premier disque 6, commandée par pas d'angle 0 par les impulsions de courant appliquées par le calculateur E électronique à l'électroaimant 2 de la vanne, il vient en coïncidence des lumières 71,72,73,74,75 du deuxième disque 7 une lumière ou une partie pleine du premier disque 6, ce qui ouvre ou ferme le circuit pneumatique correspondant 21,22,23,24,25. En mettant la lumière en huitième position d'indexage du premier disque 6 en coïncidence avec la première lumière 71 du deuxième disque 7 sous la commande du calculateur électronique, on alimente seulement les circuits 21,22 de frein avant et arrière en fluide, le circuit 23 de frein de stationnement, le circuit des servitudes 24 et le circuit 25 de régénération étant obturés par le premier disque 6. En mettant la lumière en septième position d'indexage du premier disque 6 en coïncidence avec la première lumière 71 du deuxième disque 7, sous la commande du calculateur électronique, on alimente en fluide à la fois le circuit 21 de frein avant, le circuit 22 de frein arrière, le circuit 23 de stationnement et le circuit 24 des servitudes, le circuit 25 de régénération restant obturé par le premier disque 6. Pour compenser si nécessaire le circuit 21 de frein avant, on met la lumière en neuvième position d'indexage du premier disque 6 en coïncidence avec la première lumière 71 du deuxième disque 7, sous la commande du o calculateur électronique, ce qui permet de réalimenter seulement le circuit 21 de frein avant en obturant les autres circuits par le premier disque 6. En mettant la lumière en sixième position d'indexage du premier disque 6 en coïncidence avec la première lumière 71 du deuxième disque 7, sous la commande du calculateur électronique, et en débrayant le compresseur sous la commande du calculateur électronique, on régénère le dessicant du filtre par l'air provenant des circuits 21,22,23,24. En mettant en coïncidence la partie pleine en dixième position d'indexage du premier disque 6 avec la première lumière 71 du deuxième disque 7, sous la commande du calculateur électronique, on obture tout les 2) circuits par le premier disque 6. En cas de défaillance d'un circuit, par exemple du circuit 23 de frein de stationnement, on isole celui-ci des autres circuits en mettant en coïncidence sous la commande du calculateur électronique la lumière en dix-septième position d'indexage du premier disque 6 avec la première lumière 71 du deuxième disque 7, pour pouvoir continuer à régénérer le dessicant. Les deuxième, troisième, quatrième et cinquième groupes de lumières du premier disque 6 peuvent également couvrir entièrement respectivement les arcs de cercle compris entre les sixième et neuvième positions d'indexage, entre les onzième et treizième positions d'indexage, entre les seizième et dix- n septième positions d'indexage et entre les vingt-et-unième et vingtdeuxième positions d'indexage. REVENDICATIONS 1. Vanne comprenant deux disques (6,7) en céramique à poli spéculaire accolés par l'une de leurs faces et ayant chacun au moins une lumière et des moyens (2,3,4,5) pour déplacer dans son plan un disque (6) par rapport à l'autre (7), en sorte que les lumières viennent en coïncidence, caractérisée ce que les moyens (2,3,4,5) de déplacement comprennent un transducteur (2,3) électromécanique transformant du courant électrique en le déplacement de la partie mécanique (5) du transducteur électromécanique, laquelle est solidaire o en déplacement de l'un (6) des disques. 2.- Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le transducteur (2,3) électromécanique transforme une impulsion de courant électrique en un pas (0) de déplacement et le disque (6) déplacé dans son plan comporte plusieurs lumières, avec, entre certaines d'entre elles, un intervalle égal au pas de déplacement ou à un multiple entier du pas (0) de déplacement. 3.- Vanne suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le transducteur (2,3) transforme du courant en un mouvement de translation de sa partie (3) mécanique et il est prévu un mécanisme transformant ce mouvement de translation en un mouvement de rotation du disque (6). 4.- Vanne suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie mécanique (3) du transducteur (2,3) est le noyau plongeur d'un électroaimant (2), le mécanisme comportant une rampe hélicoïdale (5) qui est solidaire du disque (6) et sur laquelle est calé le noyau plongeur (3). 5. Vanne suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'un ressort est intercalé entre le bâti (1) de la vanne et le noyau plongeur (3), de sorte à faire prendre au noyau plongeur (3) une position prescrite correspondant à une position prescrite du disque (6) déplacé dans son plan, lorsque le ressort est 0 dans sa position de plus faible contrainte. o10 6.- Vanne comprenant un premier disque (6) et un deuxième disque (7) à poli spéculaire, accolés par l'une de leurs faces et ayant plusieurs lumières et des moyens (2,3,4,5) pour déplacer dans son plan le premier disque (6) par rapport au deuxième disque (7), en sorte que certaines lumières viennent en coïncidence, caractérisée en ce que la vanne comporte un conduit (A) d'alimentation en fluide, un conduit (B) de mise à l'atmosphère et un troisième disque (8) à poli spéculaire, qui est accolé à la face du premier disque (6), opposée à celle accolée au deuxième disque (7), le deuxième disque (7) comporte cinq lumières (71, 72,73,74,75) réparties sur un cercle de celui-ci et o le conduit (A) d'alimentation en fluide communique avec un premier évidement (81) de la face du troisième disque (8) tournée vers le premier disque (6), lequel s'étend de sorte à couvrir quatre lumières du deuxième disque (7), et le conduit (B) de mise à l'atmosphère communique avec un second évidement de la face du troisième disque (8) tournée vers le premier disque (6), le second évidement couvrant la cinquième lumière (75). 7.- Vanne suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un premier conduit (21) de circuit de frein avant, un deuxième conduit (22) de circuit de frein arrière, un troisième conduit (23) de circuit de frein de stationnement, un quatrième conduit (24) de circuit des servitudes, un cinquième conduit (25) de circuit de régénération, un sixième conduit (A) d'alimentation, un septième conduit (B) de mise à l'atmosphère, les lumières des disques étant disposées et les moyens de déplacement sont commandés électriquement de manière telle, qu'en une première position du premier disque (6), la vanne ne fait communiquer que les premier et deuxième conduits (21, 22) avec le sixième conduit (A) d'alimentation, qu'en une deuxième position du premier disque (6), la vanne ne fait communiquer que les premier, deuxième, troisième et quatrième conduits (21,22,23,24) avec le sixième conduit (A) d'alimentation, 3o qu'en une troisième position du premier disque (6), la vanne ne fait communiquer que le premier conduit (21) de circuit de frein avant avec le sixième conduit (A) d'alimentation, qu'en une quatrième position du premier disque (6), la vanne fait communiquer les premier, deuxième, troisième, quatrième conduits avec le sixième conduit (A) d'alimentation et le cinquième conduit de circuit (25) de régénération avec le septième conduit (B) de mise à l'atmosphère, ll qu'en une cinquième position du premier disque (6), la vanne ne fait communiquer aucun conduit, qu'en une sixième position du premier disque (6), la vanne fait communiquer les premier, deuxième et quatrième conduits avec le sixième conduit (A) d'alimentation et le cinquième conduit (25) de régénération avec le septième conduit (B) de mise à l'atmosphère. 8.- Vanne suivant les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que les premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième conduits (21, 22,23,24,25) communiquent avec des première, deuxième, troisième, o quatrième et cinquième lumières (71,72,73,74,75) du deuxième disque (7) disposées suivant un cercle en un pentagone régulier, vues de dessus, dans un premier sens, les lumières du premier disque (6) s'étendent, dans le premier sens, vues de dessus, dans des premier, deuxième, troisième, quatrième et 1 5 cinquième arcs de cercle, compris respectivement dans les secteurs angulaires [O;0], [50; 90], [100;130], [150;170], [200;220] d'un cercle du premier disque (6) en coïncidence avec celui du deuxième disque (7), l'angle 0 correspondant à un pas de déplacement du premier disque (6) et étant sensiblement égal à 14 24' d'angle, le premier évidement du troisième disque (8) s'étend, dans le premier sens, vu de dessus, sur un arc sensiblement de 216 , d'un cercle du troisième disque en coïncidence avec celui du deuxième disque (7) et couvrant les première, deuxième, troisième et quatrième lumières (71,72,73,74) du deuxième disque (7), et le second évidement du troisième disque (8) s'étend sur un arc du cercle de ce troisième disque couvrant la cinquième lumière (75) du deuxième disque (7). 9.- Dispositif de freinage, comportant un compresseur (C), un filtre (F) dessicant, un circuit de frein avant, un circuit de frein arrière, un circuit de frein de stationnement, un circuit des servitudes, un circuit de régénération et une vanne (V), qui fait communiquer ou non les circuits avec le compresseur (C) par l'intermédiaire d'un conduit (A) d'alimentation, le filtre (F) dessicant étant interposé dans le conduit (A) d'alimentation entre le compresseur (C) et la vanne (V) et le circuit de régénération communiquant avec le conduit (A) d'alimentation entre le compresseur (C) et le filtre dessicant (F), caractérisé en ce que la vanne (V) est une vanne suivant l'une des revendications précédentes.