FR3095629A1 - VARIABLE FILTERED AIR INTAKE VALVE FOR PNEUMATIC AMPLIFIER - Google Patents
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Abstract
La présente invention porte principalement sur une valve d'entrée d'air (12) pour amplificateur pneumatique de freinage, ladite valve d'entrée d'air (12) comportant: - un premier filtre (21) peu perméable présentant une grande qualité de filtrage et un faible débit de passage d’air, - une coupelle (23) de limitation de déformation maximale dudit premier filtre (21), - un deuxième filtre (22) très perméable présentant un débit élevé de passage d’air et une faible qualité de filtrage, - ladite valve d'entrée d'air (12) étant configurée de telle façon que lorsqu'un débit d’air traversant la valve d'entrée d'air (12) augmente, le premier filtre (21) est apte à se déformer jusqu’à venir tout ou partie en appui sur la coupelle (23), de manière à libérer une section de passage d'air en périphérie externe dudit premier filtre (21). Figure 6aThe present invention relates mainly to an air inlet valve (12) for a pneumatic brake amplifier, said air inlet valve (12) comprising: - a first filter (21) with low permeability having a high quality of filtering and a low air flow rate, - a cup (23) for limiting the maximum deformation of said first filter (21), - a second highly permeable filter (22) having a high air flow rate and a low filtering quality, - said air inlet valve (12) being configured such that when an air flow through the air inlet valve (12) increases, the first filter (21) is capable of deforming until it comes all or part in abutment on the cup (23), so as to free an air passage section at the outer periphery of said first filter (21). Figure 6a
Description
La présente invention porte sur une valve d'entrée d'air à filtrage variable pour amplificateur pneumatique. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les systèmes de freinage de type ABS (pour "Anti-Blocking System" en anglais) ou ESP (pour "Electronic Stability Program" en anglais) pour les véhicules automobiles.The present invention relates to a variable filtering air inlet valve for a pneumatic amplifier. The invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with ABS (Anti-Blocking System) or ESP (Electronic Stability Program) type braking systems for motor vehicles.
De façon connue en soi, un système de freinage comporte un maître-cylindre et des circuits hydrauliques couplés en sortie du maître-cylindre. Chaque circuit hydraulique comporte une branche d'admission ayant une électrovanne d'admission et une branche de refoulement ayant une électrovanne de refoulement et une pompe de refoulement. Des étriers de frein sont couplés aux circuits hydrauliques. Un calculateur pilote les électrovannes d'admission, les électrovannes de refoulement et les pompes de refoulement, de façon à permettre la mise en circulation d'un fluide hydraulique dans les branches d'admission et de refoulement du circuit hydraulique.In a manner known per se, a braking system comprises a master cylinder and hydraulic circuits coupled to the output of the master cylinder. Each hydraulic circuit comprises an inlet branch having an inlet solenoid valve and a discharge branch having a discharge solenoid valve and a discharge pump. Brake calipers are coupled to the hydraulic circuits. A computer controls the inlet solenoid valves, the outlet solenoid valves and the outlet pumps, so as to allow the circulation of a hydraulic fluid in the inlet and outlet branches of the hydraulic circuit.
Un appui sur la pédale de freinage produit, via un amplificateur pneumatique de freinage, une mise en pression du fluide hydraulique dans un actionneur. Cet actionneur, positionné dans un étrier de frein à disque comporte un piston de commande sous pression logé dans une chambre de commande. Ce piston crée un déplacement des plaquettes positionnées dans cet étrier de frein qui viennent enserrer le disque et qui, par frottements mutuels, assurent le freinage du véhicule.Pressing the brake pedal produces, via a pneumatic brake amplifier, pressurization of the hydraulic fluid in an actuator. This actuator, positioned in a disc brake caliper, comprises a pressurized control piston housed in a control chamber. This piston creates a movement of the pads positioned in this brake caliper which grip the disc and which, by mutual friction, ensure the braking of the vehicle.
L’amplificateur pneumatique de freinage, communément appelé "isovac", permet d’assister ou d’amplifier l’effort musculaire délivré par le conducteur sur la pédale de frein. Le principe de base de cet amplificateur pneumatique réside dans l’effort généré par un différentiel de pression d’air de part et d’autre d’un piston supportant l’effort musculaire délivré par le conducteur, de sorte que le maitre-cylindre génère une pression dans le circuit hydraulique proportionnelle à l’effort musculaire additionné de l’effort pneumatique.The pneumatic brake booster, commonly called "isovac", assists or amplifies the muscular effort delivered by the driver on the brake pedal. The basic principle of this pneumatic amplifier lies in the effort generated by an air pressure differential on either side of a piston supporting the muscular effort delivered by the driver, so that the master cylinder generates a pressure in the hydraulic circuit proportional to the muscular effort added to the pneumatic effort.
Pour un bon fonctionnement de l'amplificateur pneumatique, il est nécessaire de disposer d’air exempt d’impureté (pollution particulaire). A cet effet, comme cela est montré sur la figure 1, on utilise une valve d'entrée d'air 1 munie d'un filtre 2 situé autour d'une tige de commande 3 destinée à être reliée à la pédale de frein.For proper operation of the pneumatic amplifier, it is necessary to have air free of impurities (particle pollution). For this purpose, as shown in Figure 1, an air inlet valve 1 is used provided with a filter 2 located around a control rod 3 intended to be connected to the brake pedal.
Toutefois, le filtre choisi pour ses qualités de filtrage nuit au passage de l’air. Comme on peut le voir sur la figure 2, pour un freinage courant, opéré à faible dynamique (mise en décélération Dec du véhicule inférieure à 10m/s3), le débit d’air traversant le filtre est suffisant et le freinage de bonne qualité. En revanche, pour des freinages certes moins occurrents mais plus dynamiques, le débit d’air devient insuffisant pour assurer une bonne performance d’assistance de freinage, ce qui a pour effet de demander plus d’effort au conducteur Eff_ped pour produire une même décélération au véhicule automobile.However, the filter chosen for its filtering qualities harms the passage of air. As can be seen in Figure 2, for current braking, operated at low dynamics (deceleration Dec of the vehicle less than 10m/s 3 ), the air flow passing through the filter is sufficient and the braking is of good quality. . On the other hand, for braking that is certainly less frequent but more dynamic, the air flow becomes insufficient to ensure good braking assistance performance, which has the effect of requiring more effort from the driver Eff_ped to produce the same deceleration to the motor vehicle.
L'invention vise à remédier notamment à cet inconvénient en proposant une valve d'entrée d'air pour amplificateur pneumatique de freinage, ladite valve d'entrée d'air comportant:
- un premier filtre peu perméable présentant une grande qualité de filtrage et un faible débit de passage d’air,
- une coupelle de limitation de déformation maximale dudit premier filtre,
- un deuxième filtre très perméable présentant un débit élevé de passage d’air et une faible qualité de filtrage,
- ladite valve d'entrée d'air étant configurée de telle façon que lorsqu'un débit d’air traversant la valve d'entrée d'air augmente, le premier filtre est apte à se déformer jusqu’à venir tout ou partie en appui sur la coupelle, de manière à libérer une section de passage d'air en périphérie externe dudit premier filtre.The invention aims to overcome this drawback in particular by proposing an air inlet valve for a pneumatic brake amplifier, said air inlet valve comprising:
- a first low-permeability filter with high filtering quality and a low air flow rate,
- a maximum deformation limiting cup of said first filter,
- a second highly permeable filter with a high air flow rate and low filtering quality,
- said air inlet valve being configured in such a way that when an air flow passing through the air inlet valve increases, the first filter is capable of deforming until it comes fully or partially into abutment on the cup, so as to release an air passage section at the outer periphery of said first filter.
L'invention permet ainsi, grâce à l'utilisation des deux filtres et de la coupelle, d’augmenter le débit d’air pouvant pénétrer la valve d'entrée d'air lors d’un freinage dynamique. La performance d’assistance de freinage est alors nominale sur toute la plage utile de dynamique de mise en freinage. Aucun accroissement parasite d’effort pédale ne sera ressenti par le conducteur lors d'un freinage dynamique.The invention thus makes it possible, thanks to the use of the two filters and the cup, to increase the flow of air that can penetrate the air inlet valve during dynamic braking. The braking assistance performance is then nominal over the entire useful range of braking dynamics. No parasitic increase in pedal effort will be felt by the driver during dynamic braking.
Selon une réalisation, le premier filtre et le deuxième filtre sont réalisés à base d'un matériau en mousse.According to one embodiment, the first filter and the second filter are made from a foam material.
Selon une réalisation, le premier filtre présente une densité plus grande que le deuxième filtre.According to one embodiment, the first filter has a greater density than the second filter.
Selon une réalisation, la coupelle est partiellement ajourée de façon à présenter une section de passage d’air non nulle.According to one embodiment, the cup is partially perforated so as to present a non-zero air passage section.
Selon une réalisation, la coupelle comporte une pluralité de pétales espacés entre eux par des espaces de passage d'air.According to one embodiment, the cup comprises a plurality of petals spaced from one another by air passage spaces.
Selon une réalisation, la coupelle est réalisée dans un matériau perforé de trous.According to one embodiment, the cup is made of a material perforated with holes.
Selon une réalisation, les trous sont notamment de forme circulaire.According to one embodiment, the holes are in particular of circular shape.
Selon une réalisation, la coupelle est réalisée dans un matériau du type grillagé.According to one embodiment, the cup is made of a material of the mesh type.
L'invention a également pour objet un amplificateur pneumatique de freinage comportant une valve d'entrée d'air telle que précédemment définie.The invention also relates to a pneumatic brake amplifier comprising an air inlet valve as previously defined.
L'invention concerne en outre un système de freinage comportant un amplificateur pneumatique de freinage tel que précédemment défini.The invention further relates to a braking system comprising a pneumatic braking amplifier as previously defined.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.The invention will be better understood on reading the following description and on examining the accompanying figures. These figures are given only by way of illustration but in no way limit the invention.
Sur les figures 3 et suivantes, les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.In FIGS. 3 et seq., identical, similar or analogous elements retain the same reference from one figure to another.
La figure 3 montre une représentation schématique d’un amplificateur pneumatique de freinage 10 comportant une tige de commande 11 destinée à être reliée à la pédale de frein, une valve d'entrée d'air 12, et un piston 13 constitué par un plateau rigide et une membrane déformable d’étanchéité. Une chambre avant 15 présente un volume délimité par une demi-coque avant 15' et le piston 13. Une chambre arrière 16 présente un volume délimité par une demi-coque arrière 16' et le piston 13. Un piquage pneumatique 18 pourra éventuellement être associé à un clapet anti-retour. Une source de dépression (non représentée) est destinée à être connectée au piquage 18.FIG. 3 shows a schematic representation of a pneumatic brake amplifier 10 comprising a control rod 11 intended to be connected to the brake pedal, an air inlet valve 12, and a piston 13 consisting of a rigid plate and a deformable sealing membrane. A front chamber 15 has a volume delimited by a front half-shell 15' and the piston 13. A rear chamber 16 has a volume delimited by a rear half-shell 16' and the piston 13. A pneumatic tapping 18 could possibly be associated to a non-return valve. A vacuum source (not shown) is intended to be connected to tapping 18.
Une tige de poussée 19 est reliée au maître-cylindre. La tige de poussée 19 fournit un effort de sortie Fs qui correspond à l’effort d'entrée Fe délivré à la pédale de frein qui est augmenté de l’effort délivré par le différentiel de pression qui s’exerce sur le piston 13.A push rod 19 is connected to the master cylinder. The push rod 19 provides an output force Fs which corresponds to the input force Fe delivered to the brake pedal which is increased by the force delivered by the pressure differential which is exerted on the piston 13.
Sur la figure 3, le piston 13 est en position de repos, c'est-à-dire hors freinage (les efforts Fe et Fs sont nuls). Dans ce cas, la chambre avant 15 et la chambre arrière 16 sont physiquement en communication grâce au mécanisme de valve 12 et donc à la même pression. La pression d’air est une pression inférieure à la pression atmosphérique, grâce à la source de dépression connectée au piquage 18.In FIG. 3, the piston 13 is in the rest position, that is to say excluding braking (the forces Fe and Fs are zero). In this case, the front chamber 15 and the rear chamber 16 are physically in communication thanks to the valve mechanism 12 and therefore at the same pressure. The air pressure is lower than atmospheric pressure, thanks to the vacuum source connected to tapping 18.
La figure 4a représente l’amplificateur pneumatique 10 au cours d’une phase de freinage. Les efforts Fe et Fs sont maintenant non nuls. Le piston 13 s’est déplacé d’une distance repérée ΔL. La communication entre les deux chambres 15 et 16 s’est refermée au moyen de la valve 12. De l’air à la pression atmosphérique a été admis suivant la flèche A dans la chambre avant 15 grâce à la valve 12, ce qui a pour effet d’augmenter la pression d’air de cette chambre 15. Il existe donc un différentiel de pression entre la chambre avant 15 et la chambre arrière 16, qui permet de générer l’effort pneumatique d’assistance.FIG. 4a represents the pneumatic amplifier 10 during a braking phase. The forces Fe and Fs are now non-zero. Piston 13 has moved a marked distance ΔL. The communication between the two chambers 15 and 16 is closed by means of the valve 12. Air at atmospheric pressure has been admitted along the arrow A into the front chamber 15 thanks to the valve 12, which has the effect of increasing the air pressure of this chamber 15. There is therefore a pressure differential between the front chamber 15 and the rear chamber 16, which makes it possible to generate the pneumatic assistance force.
La figure 4b représente l’amplificateur pneumatique 10 après le freinage. Les efforts Fe et Fs sont de nouveau nuls. Le piston 13 est revenu à la position de repos. La communication entre la chambre avant 15 et la chambre arrière 16 est de nouveau ouverte via la valve 12 (cf. flèche A), de sorte que les deux chambres 15, 16 se trouvent alors à la même pression. La source de dépression connectée au piquage 18 rétablit la pression dans l’amplificateur pneumatique 10 avant le prochain freinage.Figure 4b shows the pneumatic amplifier 10 after braking. The forces Fe and Fs are again zero. The piston 13 has returned to the rest position. The communication between the front chamber 15 and the rear chamber 16 is again opened via the valve 12 (cf. arrow A), so that the two chambers 15, 16 are then at the same pressure. The vacuum source connected to tapping 18 restores the pressure in pneumatic amplifier 10 before the next braking.
La source de dépression peut prendre plusieurs formes, notamment l'aspiration naturelle du moteur thermique, une pompe à vide entrainée mécaniquement par l’arbre à cames du moteur thermique, ou une pompe à vide entrainée électriquement.The source of vacuum can take several forms, including the natural aspiration of the heat engine, a vacuum pump mechanically driven by the camshaft of the heat engine, or an electrically driven vacuum pump.
Comme on peut le voir sur la figure 5, la valve d'entrée d'air 12 comporte un premier filtre 21 peu perméable présentant une grande qualité de filtrage et un faible débit de passage d’air, et un deuxième filtre 22 très perméable présentant un débit élevé de passage d’air et une faible qualité de filtrage. Les termes relatifs du type "peu" perméable / "très" perméable sont entendus relativement par comparaison entre les caractéristiques du premier filtre 21 et du deuxième filtre 22. Ainsi, le premier filtre 21 "peu" perméable est moins perméable que le deuxième filtre 22 "très" perméable. Il en est même pour les notions de "faible" débit de passage d'air et de débit "élevé" de passage d’air. Le premier filtre 21 présente donc un débit de passage d'air plus faible que le deuxième filtre 22. En outre, on comprend également que le premier filtre 21 présente une meilleure qualité de filtrage que le deuxième filtre 22.As can be seen in Figure 5, the air inlet valve 12 comprises a first low-permeability filter 21 having a high filtering quality and a low air flow rate, and a second highly permeable filter 22 having a high flow rate of air passage and a low quality of filtering. The relative terms of the "low" permeable/"highly" permeable type are understood relatively by comparison between the characteristics of the first filter 21 and of the second filter 22. Thus, the first "low" permeable filter 21 is less permeable than the second filter 22 "very" permeable. The same is true for the notions of "low" air passage rate and "high" air passage rate. The first filter 21 therefore has a lower air flow rate than the second filter 22. In addition, it is also understood that the first filter 21 has better filtering quality than the second filter 22.
Suivant un exemple particulier de réalisation, le premier filtre 21 et le deuxième filtre 22 sont réalisés à base d'un matériau en mousse. Le premier filtre 21 présente une densité plus grande que le deuxième filtre 22.According to a particular embodiment, the first filter 21 and the second filter 22 are made from a foam material. The first filter 21 has a higher density than the second filter 22.
En outre, la valve 12 comporte une coupelle 23 de limitation de déformation maximale du premier filtre 21. La coupelle 23 est interposée entre le premier filtre 21 et le deuxième filtre 22. La coupelle 23 pourra être incurvée dans le sens de passage de l'air. Le premier filtre 21, le deuxième filtre 22, ainsi que la coupelle 23 sont montés autour de la tige de commande 11 portant une butée 24 contre laquelle peut venir en appui le deuxième filtre 22.In addition, the valve 12 includes a cup 23 for limiting the maximum deformation of the first filter 21. The cup 23 is interposed between the first filter 21 and the second filter 22. The cup 23 may be curved in the direction of passage of the air. The first filter 21, the second filter 22, as well as the cup 23 are mounted around the control rod 11 carrying a stop 24 against which the second filter 22 can come to rest.
La figure 6a représente le comportement de la valve d'entrée d'air 12 dans le cas d'une faible dynamique d’appui pédale. Le débit d’air q pénétrant à l'intérieur de la valve 12 est faible et traverse successivement le premier filtre 21 et le deuxième filtre 22.Figure 6a shows the behavior of the air inlet valve 12 in the case of low pedal pressure dynamics. The flow of air q penetrating inside the valve 12 is low and successively passes through the first filter 21 and the second filter 22.
La figure 6b représente le comportement de la valve d'entrée d'air 12 dans le cas d’une dynamique élevée d’appui pédale avec un débit d'air élevé Q. Le débit d’air traversant le filtre augmentant, le premier filtre 21 se déforme jusqu’à venir tout ou partie en appui sur la coupelle 23. Cela a pour effet de libérer une section de passage d'air en périphérie externe du premier filtre 21. Ainsi, on augmente le débit d’air pouvant pénétrer la valve d'entrée d'air 12 lors d’un freinage dynamique, cet air passant au minimum par le deuxième filtre 22 pour sa filtration.FIG. 6b represents the behavior of the air inlet valve 12 in the case of high pedal pressure dynamics with a high air flow Q. The air flow passing through the filter increasing, the first filter 21 deforms until it comes all or in part to rest on the cup 23. This has the effect of releasing an air passage section at the outer periphery of the first filter 21. Thus, the flow of air that can penetrate the air inlet valve 12 during dynamic braking, this air passing at least through the second filter 22 for its filtration.
Comme cela ressort de la figure 7, la performance d’assistance de freinage est alors nominale sur toute la plage utile de dynamique de mise en freinage quelle que soit l'évolution temporelle de la décélération Dec. Aucun accroissement parasite d’effort pédale Eff_ped ne sera ressenti par le conducteur.As emerges from FIG. 7, the braking assistance performance is then nominal over the entire useful dynamic range of braking, whatever the evolution over time of the deceleration Dec. No parasitic increase in pedal force Eff_ped will be felt by the driver.
Avantageusement, la coupelle 23 est partiellement ajourée de façon à présenter une section de passage d’air non nulle. Comme cela est illustré par la figure 8a, la coupelle 23 vue de face comporte une pluralité de pétales 26 espacés entre eux par des espaces 27 de passage d'air. Les pétales 26 pourront présenter une orientation radiale par rapport à un axe X de la coupelle 23. Comme cela est illustré par la figure 8b, la coupelle 23 pourra être réalisée dans un matériau perforé de trous 28, notamment de forme circulaire. Comme cela est illustré par la figure 8c, la coupelle 23 pourra également être réalisée dans un matériau du type grillagé.Advantageously, the cup 23 is partially perforated so as to present a non-zero air passage section. As illustrated by FIG. 8a, the dish 23 seen from the front comprises a plurality of petals 26 spaced apart from one another by spaces 27 for the passage of air. The petals 26 may have a radial orientation with respect to an axis X of the cup 23. As illustrated by FIG. 8b, the cup 23 may be made of a material perforated with holes 28, in particular of circular shape. As illustrated by FIG. 8c, the cup 23 could also be made of a material of the mesh type.
La valve 12 comporte également d'autres composants connus de l'homme du métier qui permettent de générer l'effort pneumatique d'assistance. Ces composants n'ont pas été représentés, car ils ne concernent pas l'objet de la présente invention portant sur la fonction de filtration de l'air traversant la valve 12.The valve 12 also includes other components known to those skilled in the art which make it possible to generate the pneumatic assistance force. These components have not been shown, because they do not relate to the object of the present invention relating to the function of filtering the air passing through the valve 12.
Claims (10)
- un premier filtre (21) peu perméable présentant une grande qualité de filtrage et un faible débit de passage d’air,
- une coupelle (23) de limitation de déformation maximale dudit premier filtre (21),
- un deuxième filtre (22) très perméable présentant un débit élevé de passage d’air et une faible qualité de filtrage,
- ladite valve d'entrée d'air (12) étant configurée de telle façon que lorsqu'un débit d’air traversant la valve d'entrée d'air (12) augmente, le premier filtre (21) est apte à se déformer jusqu’à venir tout ou partie en appui sur la coupelle (23), de manière à libérer une section de passage d'air en périphérie externe dudit premier filtre (21).Air inlet valve (12) for pneumatic brake amplifier (10), characterized in that said air inlet valve (12) comprises:
- a first low-permeability filter (21) having a high filtering quality and a low air flow rate,
- a cup (23) for limiting the maximum deformation of said first filter (21),
- a second highly permeable filter (22) having a high air flow rate and low filtering quality,
- said air inlet valve (12) being configured such that when an air flow passing through the air inlet valve (12) increases, the first filter (21) is able to deform until all or part comes to rest on the cupel (23), so as to release an air passage section at the outer periphery of said first filter (21).
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GB2051270A (en) * | 1979-06-12 | 1981-01-14 | Lucas Industries Ltd | Booster for vehicle braking system |
GB2247502A (en) * | 1990-08-31 | 1992-03-04 | Teves Gmbh Alfred | Vacuum brake power booster |
DE19537660A1 (en) * | 1995-10-10 | 1997-04-17 | Teves Gmbh Alfred | Pneumatic brake amplifier for motor vehicles |
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- 2019-04-30 FR FR1904562A patent/FR3095629B1/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2051270A (en) * | 1979-06-12 | 1981-01-14 | Lucas Industries Ltd | Booster for vehicle braking system |
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FR2775460A1 (en) * | 1998-02-27 | 1999-09-03 | Bosch Syst Freinage | SERVOMOTOR USING A CONTROLLED DENSITY FILTER |
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