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INSTALLATION HYDRAULIQUE PERFECTIONNEE DE FREINAGE.
La présente invention est relative aux installations hydrauli- ques de freinage pour véhicules, machines et autres engins, installations dans lesquelles un maitre-cylindre ou autre source d'un liquide sous pression sous le contrôle d'une pédale ou d'un levier est relié, par une canalisation étanche, à un ou plusieurs cylindres, dans le ou chacun desquels se déplace au moins un piston, lié à un organe de freinage pourvu d'une garniture de friction que le liquide sous une pression de commande P relativement élevée fonction de l'action sur la pédale ou le levier, permet d'appliquer contre la surface interne d'un tambour rotatif de roue ou autre organe mobile à freiner et ce, à l'encontre d'au moins un dispositif élastique de rappel.
Or, les garnitures de friction sont susceptibles d'usure de telle sorte que le tambour de frein étant supposé constituer une butée fixe dans le sens radial, la position avant de la ou de chaque garniture et de la mâchoire ou autre organe qui la porte et par suite du piston qui lui est liée varie avec cette usure. Malgré cette usure, la garniture, son support et le piston doivent, cependant, avoir une course de retour constante sous l'action du ou des ressorts de rappel, pour un frein donné, en vue de permettre toujours la même action de freinage pour une même course donnée de la pédale ou du levier de frein.
On a déjà proposé, dans le but d'obtenir une course de retour constante, d'intercaler sur la canalisation d'alimentation en liquide sous pression juste en amont du ou de chaque cylindre de frein un cylindre auxi- liaire, dans lequel se déplace entre deux positions limites amont et aval (par rapport au sens d'écoulement du liquide de commande) un piston; ce piston est pourvu d'un clapet s'ouvrant automatiquement lorsque ledit piston est dans sa position limite aval de sorte que :
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d'une part, le déplacement de ce piston entre ces deux positions amont et aval balaie dans le cylindre auxiliaire un volume qui est égal à la variation de volume dans le cylindre de frein correspondant à la course désirée de retour commandé de la ou des garnitures de freinage à partir de leur butée contre le tambour de frein.
et, d'autre part, une communication directe est assurée entre ledit cylindre auxiliaire et la source du liquide sous la pression de commande (P) en fin de course aval du piston, de manière à permettre, non seulement l'établissement de cette pression de commande dans le cylindre de frein mais encore l'écoulement éventuel, de l'amont vers l'aval, d'une quantité supplémentaire de liquide sous la pression de commande, cette quantité étant destinée à compenser le déplacement qu'à pu subir la position avant de la ou des garnitures de frein par suite de l'usure, lors du fonctionnement précédent, de la ou des dites garnitures.
Hais, les dispositifs à cylindre auxiliaire et piston à clapet connus présentent un inconvénient sérieux : s'ils tiennent compte - ce qui est leur raison d'être - de la variation de la position aval de la ou des garnitures de frein due à l'usure de la ou des surfaces entrant en contact de butée et de friction, ils ne tiennent, par contre, pas compte d'une augmentation éventuelle du diamètre du tambour de frein au cours d' une période de freinage, or une telle augmentation peut se produire dans certains cas. Ce tambour de frein peut, en effet, du fait des dilatations dues à son échauffement à la suite d'un freinage long et énergique et/ou/ de la pression de freinage (qui est d'ailleurs d'autant plus élevée que le freinage est plus énergique de telle sorte que les deux causes conjuguent leurs effets) subir une dilatation élastique.
Cette dilatation change donc provisoirement la position de la butée, position à partir de laquelle la ou les garnitures et leurs supports accomplissent à la fin du freinage la course fixe de retour. On voit tout de suite que cette course va se trouver réduite voire même supprimée par la contraction du tambour lors de son refroidissement ou de la cessation de la pression qui 1' a déformé. Si, après cette contraction, un jeu résiduel subsiste encore entre le tambour et les garnitures portées par les mâchoires ou autres supports il n'y pas de mal.
Si, par contre, la contraction du tambour a ab- sorbé toute la course de retour des garnitures, celles-ci vont se trouver au contact du tambour et pendant la course consécutive normale du véhicule ou autre engin muni du frein, course qui ne devrait pas être freinée, le frein continuera à fonctionner et ce avec d'autant plus d'énergie que la pression résiduelle régnant dans le cylindre récepteur ainsi que dans la canalisation qui relie ce cylindre au cylindre auxiliaire et dans ce cylindre lui-même derrière le piston à clapet est plus forte, cette pression étant due à l'action du ou des ressorts de rappel et, surtout, à 1' action du tambour qui se contracte.
Or, dans les dispositifs connus pour des raisons bien accessoires et sans caractère critique, en particulier en vue d'assurer l'étanchéité du clapet, le tarage du ressort de ce clapet est choisi tel que cette pression résiduelle peut atteindre du fait de la contraction du tambour de frein une valeur relativement élevée de l'ordre de plusieurs fois la valeur résiduelle que donnent le ou les ressorts de rappel des mâchoires. Il en résulte que si ce freinage résiduel et intempestif n'est pas grave en soi, il conduit cependant à une perte de puissance qui est loin d'être négligeable.
L'invention a pour objet une installation hydraulique de freinage, du type connu qui comporte, sur la canalisation reliant la source sous pression au cylindre récepteur de frein, un dispositif auxiliaire à cylindre dans lequel se déplace un piston pourvu d'un clapet destiné à déterminer la course de retour du ou des organes de freinage, cette installation étant perfectionnée en vue d'éviter l'inconvénient analysé plus haut, en rendant très faible le freinage résiduel dû à la contraction
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du tambour de frein après un échauffement ou une grande pression qui l'a dilaté.
Cette installation est remarquable notamment en ce que le res- sort de rappel du clapet sur son siège est taré de manière que la pression maximum (p1) pouvant régner en aval de ce clapet, lorsque la pédale ou autre organe de manoeuvre est dans la position de repos et par conséquent le cla- pet sur son siège, ne soit supérieure que de quelques centaines de grammes par centimètre carré à la pression (p1) que créent au repos, en aval dudit clapet, le ou les ressorts de rappel du ou des organes mobiles de freinage après l'usure maximum possible de la ou des garnitures de friction.
Grâce à cette caractéristique relative au tarage du ressort du clapet, même si le tambour de frein qui détermine la position "avant" du ou des organes mobiles et commandés de freinage ne reste pas fixe et re- vient, par une contraction consécutive à une dilatation, au contact de la ou des garnitures de friction, leur pression de contact reste limitée à cette pression réduite maximum (p1) et n'est pas en mesure d'être une gêne; la perte de puissance qui résulte du frottement intempestif de la ou des mâchoires sur le tambour de frein reste très réduite et est négligeable.
Bien entendu, du fait de la caractéristique ci-dessus, la pression différentielle qui appuie au repos le clapet sur son siège est réduite puisqu'elle n'est plus que de quelques centaines de grammes contre plusieurs kilos dans les installations précédemment proposées. Il importe donc que les surfaces de contact entre le clapet et son siège soient particulièrement soignées.
De préférence, une étanchéité rigoureuse entre le clapet et son siège est obtenue, suivant la présente invention et malgré la faible pression d'appui du clapet sur ledit siège, en prévoyant un joint annulaire d'étanchéité encastré dans une rainure, ménagée dans l'une des deux surfaces de contact prévues l'une sur le clapet et l'autre sur la pièce formant siège, et contre lequel prend appui une nervure annulaire ménagée sur l'autre desdites surfaces.
D'autres caractéristiques et avantages résulteront de la description qui va suivre.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple :
Fig. 1 est une vue schématique d'une installation connue de freinage à laquelle l'invention est applicable ;
Fig. 2 est une coupe longitudinale, dans la position de repos, du dispositif auxiliaire avec piston à clapet de cette installation, ce dispositif étant perfectionné suivant l'invention :
Fig. 3 en est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2;
Figs. 4, 5 sont des coupes longitudinales de variantes du piston dudit dispositif auxiliaire;
Fig. 6 est une vue en élévation avec coupe longitudinale partielle d'une variante de ce dispositif, dans laquelle des moyens accessibles de l'extérieur permettent de modifier, à volonté, le tarage du ressort du clapet;
Fig. 7 est une coupe partielle suivant la ligne 7-7 de la Fig.
6, mais à plus grande échelle.
L'installation de freinage représentée à la Fig. 1 est d'un type connu. Elle comporte une pédale 1 oscillant autour d'un axe fixe 2 et reliée par une tige 3 au piston 4 d'un maître-cylindre 5 alimenté en huile ou autre liquide à partir d'un réservoir en charge 5a. Ce maître-cylindre usuel est tel que, sous l'action du piston 4, ledit maitre-cylindre débite le liquide sous une pression P en parallèle dans quatre tuyauteries 6a,
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6b,6c, 6d afférentes aux quatre roues du véhicule. Chacune de ces tuyauteries aboutit, comme représenté pour la tuyauterie 6c au raccord 7 d'un dispositif auxiliaire D destiné à limiter la course de retour des mâchoi- res de frein, afférentes à l'une des roues. Ce dispositif D sera décrit plus loin en détail.
Le dispositif D est fixé sur le cylindre de frein 9 fixé luimême à la manière usuelle sur le plateau de roue non représenté. Dans ce cylindre se déplacent, en sens inverses,deux pistons 10. Ces pistons agissent par des poussoirs 11 sur les segments (ou mâchoires) de frein 12.
Ceux-ci sont montés oscillants autour d'axes 13 sur le plateau de roue 13a et sont rappelés dans la position de repos représentée par un ressort de rappel 14. Ces segments portent les garnitures de friction 15 sujettes à usure et qui, après une course donnée a des segments, c'est-à-dire après une course donnée des pistons 10 et une augmentation donnée V du volume de la chambre 16 formée entre ces pistons, viennent presser sur le tambour de frein 7, fixé sur la roue à freiner.
Le dispositif D comporte (Fig. 2) comme connu un corps cylindrique 13 dans lequel est fixé, par vissage en 19, le raccord taraudé 7, destiné à la fixation sur la canalisation 6c d'arrivée du liquide sous pression de commande ou de retour de ce liquide à sa source, un joint 20 assure l'étanchéité. Le raccord est percé d'un trou axial 21 qui débouche dans l'alésage du cylindre 18.
Cet alésage est obturé en aval par un bouchon vissé 22 et est traversé, de part en part, en avant de ce bouchon, par une vis 23 pourvue d'une tête 24 qui prend appui sur une portée circulaire plane 25 du cylindre 18, avec interposition d'un joint 26 d'étanchéité. Un repère 27 est ménagé sur la tête 24 en regard d'une graduation de la portée 26 ou réciproquement. L'autre extrémité de la vis 23 est filetée en 28 et permet la fixation de l'ensemble dans le trou taraudé du cylindre de frein 9. Un deuxième joint d'étanchéité 30 est disposé entre deux portées en regard des cylindres 18 et 9.
Dans sa partie située à l'intérieur du cylindre 13, la vis 23 comporte, toujours comme connu, une saignée en forme de croissant de telle sorte que la portion cylindrique restante 31 est excentrée. Cette portion excentrée comporte un certain nombre de trous radiaux 32, faisant communiquer l'alésage du cylindre 18 avec un canal 33, ménagé axialement dans cette vis.
L'alésage du cylindre 13 entre le raccord 7 et la portion excentrée de la vis 23 est formé de deux parties cylindriques 34 et 35 étagées, la partie 34 a un diamètre plus grand que la partie 35.
Dans cet alésage (34-35) est logé, comme déjà connu en soi, un piston étagé pourvu d'un clapet.
La présente invention est relative à des perfectionnements à ce piston, à ce clapet et aux dispositifs accessoires qui leur sont combinés c'est-à-dire à tout ce qui va maintenant être décrit.
Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Figs. 2 et 3, le piston est formé par la combinaison de deux pièces 36 et 37 réunies par vissage en 38. La pièce 36 est étagée et ses deux parties, de diamètres différents, coulissent, sans jeu appréciable, dans les parties 34 et 35 de l'alésage. L'étanchéité du piston est assurée par deux garnitures 33 et 39. Les deux parties du piston forment entre elles une cavité cylindrique 40 qui débouche sur les deux faces du piston par des canaux axiaux 41 et 42, ménagés respectivement dans les parties 36 et 37 de ce piston.
Le canal 41 est pourvu à son extrémité amont de créneaux latéraux 43 qui permettent au liquide sous pression qui arrive par le trou 21 du raccord 7 de gagner l'espace annulaire compris entre ce raccord et la garniture d'étanchéité 33 du piston, même lorsque ce dernier bute par les tranches d'extré-
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mité des créneaux contre le raccord 7 autour du trou 21. A son autre ex- trémité le canal 41 débouche librement dans la cavité 40. Par contre, le passage entre cette cavité et le canal 42 est contrôlé par un clapet. Ce- lui-ci comporte une tête de clapet 44 dans laquelle est ménagée une rai- nure qui contient un anneau 45 en caoutchouc ou autre substance élastique, destiné à assurer l'étanchéité de la fermeture lorsqu'il est en appui con- tre le siège de clapet.
Ce siège est constitué par l'extrémité en saillie 46 de la partie 37 du piston.
La tête du clapet se prolonge : d'une part, du côté opposé à l'anneau de joint 45, sous forme d'une jupe 47 dont la surface externe est de forme prismatique, par exemple à huit pans; cette jupe assure le guidage du clapet par coulissement dans la cavité cylindrique 40, tout en ménageant des passages longitudinaux
48 de section totale suffisante pour l'écoulement du liquide sous pression et d'autre part, du côté de l'anneau de joint 45, par une tige ou queue 49, montée avec jeu dans le canal 42 de manière à ménager un passage annulaire 50 suffisant pour l'écoulement du liquide sous pression. Cette queue a une longueur telle que, lorsque le joint 45 est sur le siège 46, elle dépasse d'une certaine longueur à (Fig. 2) l'extrémité de la partie 37 du piston.
Cette extrémité est pourvue de créneaux 51 permettant un libre écoulement latéral du liquide, tandis que la queue du clapet comporte à son extrémité une fente 52 pour tournevis.
Le clapet 43 est rappelé sur son siège par un ressort 53. Celui- ci prend appui, d'une part, contre la partie 36 du piston autour du canal 41 et, d'autre part, sur une butée réglable 54. Cette butée est constituée par un petit disque fileté, pourvu d'une fente 55 pour tournevis, et vissé dans un alésage cylindrique et taraudé 56 ménagé dans la jupe 47 du clapet.
On notera que la tranche amont de la jupe 47 du clapet est, lors- que le clapet 44 est sur son siège, à une distance 12 du fond amont de la cavité 40, supérieure à la quantité .Si dont la queue 49 du clapet émerge alors du piston vers l'aval.
Le dispositif D qui vient d'être décrit est réglé en fonction du dispositif de freinage avec lequel il est combiné.
Par une rotation de cette vis 23 autour de son axe on règle la position angulaire de la portion excentrée 31 de ladite vis et par suite la distance au piston 34 de sa génératrice la plus rapprochée de ce piston de manière telle que le volume déplacé dans le cylindre 18 lorsqu'il passe de la position amont de butée contre le raccord 7 (position représentée) à la position de butée aval contre cette portion excentrée 31 de la vis 23 corresponde exactement à l'augmentation V de volume qu'il est nécessaire de faire subir à la chambre 16, ménagée entre les pistons 10 dans le cy- lindre de frein 9 pour communiquer aux mâchoires 12 la course e qui amènera les garnitures 15 au contact du tambour 17, en admettant que ces garnitures n'aient subi aucune usure lors du freinage précédent.
Par ailleurs, le tarage du ressort 53 de rappel du clapet 44 sur son siège est établi, conformément à la présente invention, de manière que le piston (36,37) étant dans la position représentée et le clapet sur son siège, la pression régnant dans les cylindres 18 et 9 qui est nécessai- re pour soulever le clapet de son siège ait une valeur (pi) qui n'est supérieure que de quelques centaines de grammes par cm2 à la pression résiduelle (p2) que le ressort 14 de rappel des mâchoires peut créer dans ces cylindres le clapet 14 étant supposé sur son siège.
On notera que le tarage exact du ressort 53 est assuré par le réglage de la position de la butée d'appui 54 du ressort. Pour ce réglage, effectué avant le montage du dispositif D (ou à la suite de son démontage), on immobilise le clapet à l'aide d'un tournevis engagé dans la rainure 52 de la queue dudit clapet, tandis qu'à l'aide d'un autre tournevis, engagé
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dans la rainure 55 du disque 54, on fait tourner ce disque dans le sens désiré pour provoquer son vissage ou son dévissage par rapport à la jupe 47 du clapet.
Bien entendu, le tarage du ressort 53 dépend de la pression résiduelle Pr qui règne en amont du dispositif D au repos, pression qui agit dans le même sens que ledit ressort 53 et diminue d'autant la force qui est à demander à ce ressort.
De préférence, on prend pl = p2 + 200 g/cm2; le tarage du res- sort 53 est donc établi dans ce cas pour la pression (p2 - pr + 200 g) parent.
A titre d'exemple, alors que la pression P de freinage est de l'ordre de 90 kg/cm2, p2 est généralement de l'ordre de 3 k/cm2 et le ressort est taré à ( 3 + 0,2 - pr ).
Pour mieux préciser si pr (pression résiduelle amont) est par exemple de 0,6 k/cm2, le ressort 53 est taré à
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3,2 - 0,6 = 2,6 k/cm2 .
La butée réglable 54 permet bien entendu de modifier en cours de service le tarage initial du ressort si p2 c'est-à-dire la pression ré- siduelle due au ressort 14 de rappel des mâchoires varie.
Ceci posé, le fcnctionnement est le suivant : lorsqu'on effectue une manoeuvre de freinage le liquide est refoulé du maître-cylindre 5 dans les tuyauteries 6a, 6b, 6c, 6d. Ce liquide déplace pour chaque dispositif de freinage le piston (36, 37) de sa position amont de repos jusqu'à ce qu'il vienne buter contre la portion excentrée 31 de la vis 23. Le volume ainsi balayé par ce piston dans le cylindre 18 correspond en raison du réglage angulaire de la vis 23 à l'aug- mentation de volume V de la chambre 16 nécessaire pour appliquer les gar- nitures 12 sur le tambour 17 si ces garnitures n'ont pas subi d'usure lors du freinage précédent.
Cependant, un peu avant la fin de la course du piston (36, 37) dans le cylindre 18, la queue 52 du clapet 44 vient buter contre la portion excentrée 31 de la vis 23 ce qui soulève ce clapet per- mettant ainsi à la pression, réalisée dans le maître-cylindre 5 par la pé- dale 1, de s'exercer dans le cylindre récepteur 9 en vue du freinage et aussi en pratique pour combler le volume complémentaire, nécessaire du fait de l'usure des garnitures au cours du freinage précédent.
A la fin de la manoeuvre,lors du retour de la pédale de frein 1, le ressort 14 de rappel des mâchoires 12 ramenant, par leur intermé- diaire, les pistons 10 du cylindre récepteur 9 dans leur position de repos ramène, du même coup, le piston (36, 37) dans sa position amont représentée.
En même temps, le clapet 44 laisse tomber la pression aval de la valeur de la pression P de manoeuvre à la valeur p1 qui est déterminée par le tarage du ressort de rappel 53 et qui est à peine supérieure à la pression p2 que peuvent fournir les ressorts de rappel 14 des mâchoires.
Cependant, si le tambour de frein 17 subit au cours d'un freinage énergique et prolongé un échauffement donnant naissance à une dilatation provisoire, à partir de laquelle les mâchoires accomplissent la course de retour, à la fin de ce freinage et si, après refroidissement, la con- traction du tambour est supérieure à e, ce tambour vient serrer sur les mâchoires, mais la pression entre tambour et mâchoires ne peut croître au- dessus de p1 car le clapet 44 se soulève pour cette valeur.
Le freinage intempestif qui se produit alors est insignifiant si l'on veut bien comparer la valeur de p1 (3,2 k/cm2 dans l'exemple choisi) à celle P (90 k/cm2)du freinage effectif.
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Bien entendu, à la fin du premier freinage normal sans échauf- fement, qui suit l'incident, le jeu normal e est à nouveau automatiquement reformé
On notera que la pression résiduelle p1 doit être suffisante pour assurer une bonne application du joint 39 contre la paroi du cylindre 18 ce qui est bien le cas avec les valeurs numériques données à titre d'exemple.
Par ailleurs, l'étanchéité du clapet est parfaitement assurée pour ces valeurs numériques grâce au joint d'étanchéité 45.
A la fig. 4 on a représenté une preimère variante dans laquelle le joint d'étanchéité 45a est engagé dans une rainure de la partie 37a du piston (36a-37a), cependant que le clapet 44a comporte une nervure 46a d' appui sur ledit joint.
Dans la variante représentée à la fig. 5, le ressort 53b prend appui, d'un côté, directement dans le fond de la jupe prismatique 47b du clapet 44b et, de l'autre côté, sur une rondelle d'appui 54b vissée dans un logement taraudé 57 ménagé dans le fond antérieur de la partie 37b du piston (37b-33b) en bout du canal 41b.
Enfin, aux Figs. 6 et 7 on a représenté une autre variante, dans laquelle le ressort 53c prend appui, d'un côté contre une rondelle d'appui
54c vissée dans le piston et, de l'autre côté, sur une rondelle 58, elle-mé- me en appui sur un prisme 59. Ce prisme est goupillé en 60 sur un axe 61 qui est excentré par rapport au prisme et qui tourillonne dans deux portées diamétralement opposées de la jupe 47c du clapet 44c. L'une des extrémités de cet axe comporte une rainure 62 pour un tournevis qui permet par des rotations de 360 /n, n étant le nombre de côtés du prisme, de régler la position de la rondelle d'appui 58. En vue de l'introduction du tournevis, la partie 37c du piston comporte une ouverture 63 en amont de la garniture 38c et le cylindre 18c et son raccord 7c sont eux-mêmes percés de trous 64, 65.
Un bouchon 66 avec joint d'étanchéité 67 permet d'obturer ces trous 64, 65 après le réglage qui peut donc être effectué sans démonter le dispositif.
Naturellement l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
L'invention est applicable, bien entendu, à des installations hydrauliques quelconques de freinage, chaque fois qu'un freinage intensif peut occasionner une dilatation du tambour ou autre organe à freiner et par voie de conséquence, à la contraction, le freinage intempestifdont l'invention permet de supprimer les inconvénients en en limitant l'action à une valeur très faible.
REVENDICATIONS
1.- Installation hydraulique de freinage du type connu qui comporte, sur la canalisation reliant la source sous pression au cylindre récepteur de frein, un dispositif auxiliaire à cylindre dans lequel se déplace un piston pourvu d'un clapet destiné à déterminer la course de retour du ou des organes de freinage, ladite installation étant caractérisée en ce qu'un ressort de rappel du clapet sur son siège est taré de manière que la pression maximum (Pl) pouvant régner en aval de ce clapet, lorsque la pédale ou autre organe de manoeuvre est dans la position de repos et par conséquent le clapet sur son siège, ne soit supérieure que de quelques centaines de grammes par centimètre carré à 1a pression (p1) que créent au repos, en aval dudit clapet,
le ou les ressorts de rappel du ou des organes mobiles de freinage après l'usure maximum possible de la ou des garnitures de friction.