Brevet FR3081010A1 — publié le 20191115

Description Titre de l'invention : Installation de freins d'une machine mobile de travail combinant des freins à commande directe et à commande indirecte Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à une installation de freins d'une machine mobile de travail comportant au moins deux circuits de frein de service. Technique antérieure [0002] Les machines mobiles de travail selon la présente invente englobent les engins de transports au sol, les appareils agricoles ou forestiers mobiles ainsi que les machines mobiles de constructions. Les véhicules de transport au sol comprennent notamment les chariots élévateurs à fourche, les tracteurs et les véhicules à plateau. De telles machines de travail, mobiles, disposent en général d'un frein de service et d'un frein de fonctionnement. [0003] Les freins de service des machines mobiles de travail comportent en général des freins à tambour, des freins à disque ou des freins à lamelles. On applique ainsi deux principes de freinage différents : [0004] 1. Les freins à commande directe (par exemple à commande hydraulique ou mécanique) se composent d'un ou de deux circuits de freins. Les deux variantes peuvent être équipées d'un amplificateur de force de freinage (force hydraulique, électrique ou pneumatique) ; [0005] 2. Les freins à actionnement indirect (par exemple hydrauliques ou mécaniques) sous la forme d'un système de frein à force extérieure agissant sur tous les circuits de frein de la même manière. Dans les systèmes de frein à force de freinage extérieure, l' actionnement de la pédale de frein sert de manière hydraulique ou mécanique, dans une soupape, comme grandeur de commande, pour transmettre une pression d'un accumulateur hydraulique de force de freinage qui est proportionnelle pour l'appliquer au frein de roue. [0006] Les systèmes à actionnement direct sont plutôt utilisés pour des véhicules légers alors que les systèmes à actionnement indirect sont utilisés pour des véhicules lourds. En général la décision s'appuie sur des exigences de pression et de volume et en tenant compte de la longueur des conduites du système de frein. [0007] Les deux systèmes ont toutefois chacun des inconvénients particuliers. [0008] 1. Inconvénients des freins à actionnement direct : [0009] - Le couplage direct créé un conflit d'objectif entre une force de pédale aussi faible que possible et une course de pédale aussi courte que possible. Ce conflit de des- 2 tination peut être résolu par un amplificateur de force de freinage. [0010] - Les systèmes à deux circuits sont difficiles à concevoir car les volumes et les pressions sont souvent différents dans les circuits de freins respectifs. [0011] - L'implémentation de systèmes de frein assistés dans le circuit hydraulique est compliquée (par exemple pour le freinage de secours). [0012] - En cas de défaillance de l'alimentation en énergie dans les systèmes équipés d'amplificateurs de force de freinage, les forces importantes qu'il faut exercer sur la pédale, compliquent le freinage (suivant l'utilisation et le dimensionnement des accumulateurs d'énergie). [0013] 2. Inconvénients des freins à commande indirect : [0014] - Si l'alimentation en énergie est coupée, le nombre d'opérations de freinage encore disponibles dépend du dimensionnement et du niveau de remplissage de l'accumulateur d'énergie, qui est par exemple un accumulateur de pression hydraulique. [0015] - Il n'est pas possible de freiner lorsque l'accumulateur d'énergie est vide par exemple, un accumulateur de pression hydraulique. Cela constitue une difficulté sur les longues rampes de circulation ou pour des opérations de remorquage ou pour la fuite que prend un véhicule arrêté. Il en résulte une plus forte dépendance entre la capacité de fonctionnement et la capacité de dosage du frein de stationnement. [0016] - Dans le cas d'un accumulateur d'énergie vide, par exemple d'un accumulateur de pression hydraulique, le frein de stationnement reste le seul frein disponible dans le système de freinage. [0017] - Le véhicule n'est pas prêt à circuler avant que l'accumulateur d'énergie notamment un accumulateur de pression hydraulique ne soit chargé. [0018] - Dans un système à double circuit, il est nécessaire d'avoir dans chaque circuit de frein un accumulateur d'énergie par exemple un accumulateur de pression hydraulique. [0019] - La sensibilité satisfaisante et la possibilité de dosage nécessitent une mise en oeuvre de moyens importants. [0020] -Si dans le cas d'un système à circuit unique, la force extérieure (accumulateur d'énergie) disparait, on ne pourra pas freiner (pour un actionnement positif) ou encore on ne pourra faire un freinage complet commandé (lors d'un actionnement négatif en particulier pour un frein d'accumulateur à ressort qui ne se libère pas de manière hydraulique). [0021] BUT DE L'INVENTION [0022] La présente invention a pour but de développer une installation de freins du type défini ci-dessus et qui remédie aux inconvénients cités. [0023] EXPOSE ET AVANTAGES DE L'INVENTION [0024] A cet effet, l'invention a pour objet une installation de frein du type défini ci-dessus 3 caractérisée en ce que l'un des circuits de frein comprend un frein à force musculaire à actionnement direct et l'autre circuit de frein comprend un frein à force de freinage extérieure à actionnement indirect. [0025] L'idée essentielle de l'invention est ainsi la combinaison d'un actionnement de frein indirect et d'un actionnement de frein direct dans un système à deux circuits de frein. Ainsi un circuit dépend de l'action de frein à commande directe et l'autre circuit de frein dépend du frein à commande indirecte. La combinaison des deux systèmes permet de disposer très largement des avantages respectifs tout en réduisant de manière considérable inconvénients cités. [0026] De façon avantageuse, le circuit de frein à force musculaire à actionnement direct est réalisé comme circuit de frein hydraulique avec amplification de la force de freinage. Ainsi pour le frein à actionnement direct, on résout le conflit d'objectif entre une force de pédale aussi faible que possible et la course de pédale aussi courte que possible. Comme amplificateur de la force de freinage, on peut par exemple utiliser un amplificateur à dépression, usuel, qui génère la force auxiliaire par une différence de pression (pression atmosphérique par rapport à une dépression). [0027] Le circuit de frein équipé du frein à force de freinage à actionnement ou commande indirect est réalisé de préférence comme circuit de frein hydraulique comportant un accumulateur de pression hydraulique comme accumulateur de force extérieure. L'accumulateur de pression hydraulique est relié par une soupape au frein à tambour, au frein à disque et au frein à lamelles. En ouvrant la soupape, le liquide hydraulique sous pression arrive au frein et pousse par exemple le piston de frein contre le tambour de frein, le disque de frein et les lamelles de frein. Cela permet d'exercer des pressions de frein particulièrement élevées. [0028] L'actionnement des freins peut se faire de deux différentes manières : [0029] Selon une variante, le frein à actionnement indirect par une force extérieure est réalisé comme frein à actionnement positif dont l'actionnement déclenche la force de freinage. Ainsi, l'actionnement de la pédale de frein produit la détente d'un agent sous pression dans un accumulateur de force de freinage, en fonction de la course de la pédale de sorte que dans le frein, on a une pression de frein proportionnelle à la course de la pédale. Dans le cas d'un circuit de frein hydraulique, la soupape du circuit hydraulique s'ouvre proportionnellement à la course de la pédale de sorte que le liquide de frein arrive de l'accumulateur hydraulique sous pression, de manière dosée et de façon correspondante et crée la pression dans le frein. [0030] Selon une autre variante, le frein à commande indirecte de la force de frein est réalisée comme frein à commande négative dont l'actionnement produit la libération de la force. De tels freins à force extérieures sont par exemple des freins à ressort accumulateurs déclenchés hydrauliquement. L'actionnement du frein est alors utilisé 4 uniquement pour diminuer la pression de libération hydraulique pour déclencher la pression de frein que l'installation de ressort peut appliquer. Dans le cas d'un circuit de frein hydraulique, la soupape s'ouvre dans le circuit hydraulique par l'actionnement de la pédale de frein en fonction de la course de la pédale de sorte que la pression de libération hydraulique diminue et la pression de frein générée par l'installation à ressort exercée sur le frein diminue. Cette forme d'actionnement de frein convient notamment pour les freinages de secours. [0031] Selon un développement particulièrement préférentiel de l'invention, la machine mobile de travail comporte au moins un essieu moteur à entraînement électrique et au moins un essieu non moteur ou non entraîné. Le frein à force musculaire à actionnement direct est associé à l'essieu moteur et le frein à force extérieure actionné indirectement est associé à l'essieu non moteur. Comme le frein à force extérieure à actionnement indirect peut exercer une pression de frein plus élevée, il est avantageusement utilisé pour l'essieu non moteur car cet essieu n'a pas d'autres capacité de freinage. En revanche, l'essieu à entrainement électrique peut assurer en plus une puissance de freinage dynamique (freinage avec génération d'électricité) par un ou plusieurs moteur(s) électrique(s) de déplacement ou de circulation. Par exemple un moteur électrique de circulation transforme au freinage, l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique. Le moteur de circulation électrique fonctionne alors comme générateur. Du fait de cette puissance de freinage supplémentaire, le frein de service équipant cet essieu à moteur électrique peut être dimensionné plus faiblement. La force de freinage musculaire à actionnement direct est suffisante dans ce cas. [0032] De façon préférentielle, l'essieu non entraîné est l'essieu directeur. On évite de la sorte que l'entraînement influence le guidage. [0033] De façon avantageuse, l'essieu entraîné est l'essieu arrière et l'essieu non entraîné est l'essieu avant de la machine mobile de travail. Dans ces conditions, le frein à force musculaire à actionnement direct est associé à l'essieu arrière alors que le frein à force extérieure à actionnement indirect et qui peut exercer des pressions de frein plus élevées est associé à l'essieu avant. Cela est également avantageux car dans un véhicule, en général les forces de freinage demandées au niveau de l'essieu avant sont plus élevées que celles demandées au niveau de l'essieu arrière. [0034] Un développement de l'idée de l'invention prévoit que le circuit de frein comportant le frein à force extérieure à commande indirecte comporte au moins une installation d'assistance au freinage. Les installations d'assistance au freinage s'intègrent d'une manière particulièrement élégante dans de tels circuits de freins. [0035] En particulier la réalisation du circuit de frein comme circuit de frein hydraulique permet d'intégrer l'installation d'assistance au freinage d'une manière techniquement très simple. L'installation d'assistance de freinage comporte de préférence une soupape à commande électrique qui est intégrée dans le circuit de frein hydraulique. La soupape à commande électrique est de préférence entre l'accumulateur de pression hydraulique et le frein à tambour, le frein à disque ou le frein à lamelles, en parallèle à la soupape commandée par la pédale de frein. De cette manière la soupape à commande électrique peut déclencher une phase de freinage indépendamment de l' actionnement de la pédale de frein. La soupape à commande électrique coopère ainsi avec l'installation de commande d'un système d'assistance de freinage. L'installation de commande peut par exemple déclencher un freinage de secours lorsqu'il y a des situations de danger. [0036] L'invention convient pour tout type de machine mobile de travail notamment des chariots transporteurs, des machines agricoles et forestières mobiles ainsi que des machines mobiles de constructions. L'invention convient tout particulièrement pour des tracteurs ou des véhicules à plateau. [0037] L'invention offre une série d'avantages : [0038] En cas de défaillance d'alimentation en énergie, par exemple d'un accumulateur hy- draulique de pression, dans le circuit de frein à commande indirecte, le circuit à commande directe permet toujours un freinage illimité. La capacité de freinage du véhicule est indépendante de l'état de charge de l'accumulateur d'énergie car on dispose encore du circuit de frein direct. Ainsi le démarrage est possible directement après la mise en route du véhicule. De plus un véhicule hors service peut toujours être freiné de façon illimitée par le circuit de frein à commande directe même lorsque l'accumulateur d'énergie de freinage est vide. Cela est particulièrement important pour les phases de remorquage. De plus cela augmente la sécurité de fonctionnement car même lorsque l'accumulateur d'énergie est vide, on dispose de deux systèmes de freinage indépendants (circuit de frein direct du frein de service et du frein de stationnement). Un seul actionnement de la pédale permet de fournir de manière simple des volumes de liquide de frein et des pressions différentes aux deux circuits de freins de service. Pour les systèmes d'assistance de freinage, on a une implémentation simple d'organes d'actionnement supplémentaires à commande automatique, par exemple des soupapes dans le circuit de frein à commande indirect. Cela s'applique simplement par une soupape à commande électrique, supplémentaire en parallèle à la soupape à commande préalable du même accumulateur hydraulique de pression. On a en outre une économie de coût et une réduction d'encombrement car il n'est pas nécessaire d'avoir un accumulateur d'énergie dans le circuit de frein à actionnement indirect. Brève description des dessins [0039] La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemple de réalisation représenté schématiquement dans les figures dans lesquelles : [0040] [fig.1] montre un tracteur, 6 [0041] [fig.2] montre un frein de service du tracteur de la figure 1 avec un système à deux circuits de freins avec une combinaison de freins à actionnement direct et actionnement indirect. [0042] DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION [0043] La figure 1 montre une machine mobile de travail 1 réalisée comme tracteur 1. [0044] Un châssis 2 reçoit les éléments principaux du tracteur 1. Il s'agit de l'essieu avant 3, directeur, non moteur et ainsi réalisé comme essieu non entraîné ou non moteur, un essieu arrière 4 réalisé comme essieu à entraînement électrique ou essieu non moteur et constituant l'essieu moteur ; il comporte des moteurs électriques d'entraînement non représentés. Le châssis a également un dispositif d'attelage 5, un plateau 6 pour recevoir une charge ainsi qu'un dispositif non représenté servant à la commande des fonctions électriques comme par exemple celles des moteurs d'entraînement pour le déplacement. L'opérateur se trouve dans la cabine de conducteur 7 et commande ainsi, le tracteur 1. Le dispositif d'attelage 5 permet d'atteler des chariots pour le transport de charges qui seront tirés par le tracteur 1. Le plateau 6 est prévu pour transporter de plus petites charges. Une batterie de traction 8 est installée dans l'espace entre les essieux 3, 4 sous le plateau 6. [0045] La figure 2 montre de manière détaillée l'essieu avant 3 et l'essieu arrière 4 du tracteur 1 représenté à la figure 1. Les deux essieux 3, 4 sont équipés d'un système de freins 9 à deux circuits constituant le frein de service ; ce système est commandé à partir de la pédale de frein commune 10. En outre le tracteur 1 est équipé d'un frein de stationnement non détaillé. [0046] Le système de freins à deux circuits 9 comporte deux circuits de freins hydrauliques 11, 12. Le circuit de freins 12 comporte un frein à force musculaire à actionnement direct 13 comprenant un paquet de lamelles 14 sur l'essieu arrière 4 du tracteur 1. La pression exercée par l'actionnement de la pédale de freins 10 est transmise par un cylindre hydraulique de frein 15 au liquide hydraulique du circuit de frein 12 pour pousser le piston de frein 16 contre le paquet de lamelles 14. [0047] L'autre circuit de freins 11 comporte un frein à force extérieure 17 à actionnement indirect ; ce frein 17 se compose d'un paquet de lamelles 19 à l'essieu avant 3 du tracteur 1. La pression exercée par l'actionnement de la pédale de frein 10 est transmise par un vérin hydraulique 20 à une conduite de commande 30 actionnant la soupape 21. [0048] Le frein à force extérieure 17 à actionnement indirect est présenté dans l'exemple de réalisation comme frein à commande positive équipé d'un dispositif de commande de frein déclenchant la force de freinage. En actionnant la pédale de frein 10, on ouvre la soupape 21 proportionnellement à la course de la pédale de frein 10 pour que le liquide hydraulique puisse sortir de façon dosée de l'accumulateur de pression hydraulique 22 7 et presser le piston de frein 18 contre le paquet de lamelles 19. [0049] En plus on peut prévoir une installation d'assistance de freinage 23 comprenant une soupape électrique 24 activée en parallèle avec la soupape 21 dans le circuit de frein 11. Cela permet à la soupape électrique 24 de lancer une phase de freinage indépendamment de l' actionnement de la pédale de frein 10. La soupape électrique 24 coopère ainsi avec une installation de commande d'un système de freinage assisté qui n'est pas représenté dans la figure. L'installation de commande peut ainsi, à titre d'exemple, déclencher automatiquement un freinage de secours lors de la détection de situations dangereuses. [0050] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0051] 1 Tracteur [0052] 2 Châssis [0053] 3 Essieu avant [0054] 4 Essieu arrière [0055] 5 Dispositif d'attelage [0056] 6 Plateau de réception de charge [0057] 7 Cabine de conducteur [0058] 8 Batterie [0059] 9 Système de freins à deux circuits [0060] 10 Pédale de frein commune [0061] 11 Circuit hydraulique de frein/autre circuit de frein [0062] 12 Circuit hydraulique de frein [0063] 13 Frein à force musculaire à actionnement direct [0064] 14 Paquet de lamelles [0065] 15 Cylindre hydraulique [0066] 16 Piston de frein [0067] 17 Frein à force extérieure à actionnement indirect [0068] 18 Piston de frein [0069] 19 Paquet de lamelles [0070] 20 Vérin hydraulique [0071] 21 Soupape [0072] 30 Ligne de commande [0073] 18 Piston de frein [0074] 22 Accumulateur hydraulique de pression [0075] 23 Station d'assistance de freinage [0076] 24 Soupape à commande électrique 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]