WO1994029153A1 - Dispositif de commande pneumatique a charge reduite - Google Patents

Dispositif de commande pneumatique a charge reduite Download PDF

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WO1994029153A1
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Inventor
Jean Pierre Gautier
Ulysse Verbo
Miguel Perez Revilla
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Alliedsignal Europe Services Techniques
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/24—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being gaseous
    • B60T13/46—Vacuum systems
    • B60T13/52—Vacuum systems indirect, i.e. vacuum booster units
    • B60T13/57—Vacuum systems indirect, i.e. vacuum booster units characterised by constructional features of control valves

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic control device for a vacuum booster, comprising: three ways including a first inlet connected to a first pressure source delivering a relatively high pressure, a second inlet connected to a front chamber of the booster and to a second source pressure delivering a relatively low pressure, and an outlet connected to a rear chamber of the booster, the pressure of which is to be controlled; a substantially cylindrical hollow piston into which each of the channels opens to allow the establishment of selective communication between any of the inputs and the output; a first annular seat formed by an internal crown of the piston outside of which the second inlet opens; a second annular seat, axially closed, mounted in the first seat with a clearance defining a passage connected to the outlet, and sliding axially inside this first seat between a rest position, in which it is further from the chamber before the first annular seat, and a working position, in which it is closer to the chamber before the first annular seat; and a tubular closure member having on the one hand a rear part mounted tight in the piston at a
  • a problem conventionally encountered in the design of any device of this type is that which consists in ensuring that the effort restored by this device when it returns to its state of rest is as close as possible to the effort required for its press ent, and make it as low as possible.
  • the shutter member is subjected to a differential pressure which on the one hand produces a difference between the attack and return forces of the control device, and which on the other hand requires stressing the annular face of this shutter member by means of a relatively large elastic force, which increases the value of the attack effort.
  • the present invention aims to provide a control device of the type defined above, but which nevertheless escapes the aforementioned drawback.
  • the device of the invention is essentially characterized in that the annular face of the shutter member is connected to the rear part by its internal diameter, in that it slides tightly inside of the piston by its external diameter to define with the rear part of this obturation member a state storage chamber, and in that it is pierced with at least one orifice suitable for making this storage memory chamber communicate state with the passage formed between the two seats.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a pneumatic assist braking system using a conventional booster
  • FIG. 2 is a sectional view of a device according to the invention, in which the shutter member is shown in its rest position;
  • FIG. 3 is a sectional view of the same device, but in which the shutter member is shown in its working position.
  • a system of this type comprises a servomotor 1 and a master cylinder 2.
  • the booster itself comprises a rigid casing 3 separated into two chambers 3a and 3b, in leaktight manner, by a movable partition 4 capable of driving a pneumatic piston 5 movable inside the casing 3.
  • the front chamber 3a the front face of which is tightly closed by the master cylinder 2, is permanently connected to a low pressure source D through a non-return valve 6.
  • the rear chamber 3b is however capable of being selectively connected either to the low pressure source D or to a high pressure source, for example to the atmosphere A.
  • valve 7 When the control rod 10 is in the rest position, in this case pulled to the right, the valve 7 normally establishes communication between the two chambers 3a and 3b of the booster.
  • the actuation of the plunger 8 by a movement of the control rod 10 to the left has the effect, firstly, of moving the valve 7 so that it isolates from each other the chambers 3a and 3b then, in a second step, to move this valve so that it opens the rear chamber 3b at atmospheric pressure A, through a filter 14.
  • valve 7 The assembly of the valve 7 and of the members which interact with it constitute the pneumatic control device of the booster.
  • such a device traditionally comprises: three channels 15, 16 and 17; the pneumatic piston 5 itself; first and second annular seats 18, 19; and a shutter member 21, of tubular shape.
  • the three channels themselves comprise a first input 15 connected to a first source delivering a relatively high pressure, in this case atmospheric pressure A, a second input 16 connected to the front chamber 3a of the booster and to a second source delivering a relatively low pressure, in this case depression D, and an outlet 17 connected to the rear chamber 3b of the booster, and making it possible to control the pressure in this chamber.
  • a first source delivering a relatively high pressure, in this case atmospheric pressure A
  • a second input 16 connected to the front chamber 3a of the booster and to a second source delivering a relatively low pressure, in this case depression D
  • an outlet 17 connected to the rear chamber 3b of the booster, and making it possible to control the pressure in this chamber.
  • Each of these channels opens into the hollow pneumatic piston 5 to allow the establishment of selective communication between any of the inputs 15 and 16 and the output 17.
  • the first annular seat 18 is formed by an internal crown of the piston, on the outside of which the second inlet 16 opens, while the second annular seat 9 is formed by the periphery of the plunger 8, and is therefore closed axially by the bottom. of this diver.
  • the second seat 19 can move between a rest position, in which it is more distant from the front chamber 3a than the first annular seat 18, and which is that illustrated in FIGS. 1 and 2 , and a working position, in which it is closer than this first seat 18, and which is that illustrated in FIG. 3.
  • the second seat 19 is arranged inside the first seat 18, with a clearance which makes it possible to define a passage 20 connected to exit 17.
  • the shutter member 21, of tubular shape has on the one hand a rear part 21a mounted leaktight in the piston 5 at a distance from the first seat 18 and the interior of which is connected to the first source A, and on the other hand share an annular face 21b movable along an axis of the piston and urged by an elastic force in a first axial direction X pointing towards the front chamber 3a.
  • the annular face 21b cooperates with the second seat 19 in the rest position of the latter ( Figures 1 and 2) to connect the outlet 17 to the second source D through the passage 20, and cooperates with the first seat 18 in the position of the second seat 19 (FIG. 3), to connect the output 17 to the first source A through this same passage 20, any communication between the two inputs 15 and 16 being prohibited regardless of the position of the plunger 8.
  • the annular face 21b of the shutter member is connected to the rear part 21a by its internal diameter, and slides in leaktight manner inside the piston 5 by its external diameter to define with the rear part 21a of this shutter member a state storage chamber 22.
  • annular face 21b of the shutter member is pierced with at least one orifice 23 suitable for making this state storage chamber 22 communicate with the passage 20 formed between the two seats 18 and 19.
  • the spring 24 intended to push the shutter member 21 in the axial direction X can apply only a very small force, compared to that which it is necessary to provide in one prior art.
  • the chamber 22 communicates with the second source D through the orifice 23 and the passage 20, and is therefore at low pressure.
  • the annular face 21b of the closure member 21 is pressed against the first seat 18 by the difference between the atmospheric pressure A and the depression D, so that it does not in theory need no additional solicitation.
  • the chamber 22 communicates with the first source A through the orifice 23 and the inlet 15 and is therefore at high pressure, that is to say in this case at atmospheric pressure.
  • the annular face 21b of the shutter member 21 is pressed against the second seat 19 by the difference between the atmospheric pressure A and the depression D, and in theory does not need any more additional stress. whether it be.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de commande pneumatique pour un servomoteur de freinage à dépression utilisant, à l'intérieur d'un piston (5), un organe d'obturation tubulaire (21) coopérant avec un siège fixe (18) et avec un siège mobile (19). L'organe d'obturation tubulaire (21) définit, avec l'intérieur du piston (5), une chambre (22) percée d'un orifice (23) qui la met en communication avec un passage (20) ménagé entre les deux sièges. Cet arrangement permet de s'affranchir de la nécessité d'appliquer une force élastique importante sur l'organe d'obturation (21).

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE PNEUMATIQUE A CHARGE REDUITE
La présente invention concerne un dispositif de commande pneumatique pour servomoteur à dépression, comprenant : trois voies incluant une première entrée reliée à une première source de pression délivrant une pression relativement haute, une seconde entrée reliée à une chambre avant du servomoteur et à une seconde source de pression délivrant une pression relativement basse, et une sortie reliée à une chambre arrière du servomoteur, dont la pression est à contrôler ; un piston creux sensiblement cylindrique dans lequel débouche chacune des voies pour permettre l'établissement d'une communication sélective entre l'une quelconque des entrées et la sortie; un premier siège annulaire formé par une couronne interne du piston à l'extérieur de laquelle débouche la seconde entrée; un second siège annulaire, obturé axialement, monté dans le premier siège avec un jeu définissant un passage relié à la sortie, et coulissant axialement à l'intérieur de ce premier siège entre une position de repos, dans laquelle il est plus éloigné de la chambre avant que le premier siège annulaire, et une position de travail, dans laquelle il est plus proche de la chambre avant que le premier siège annulaire ; et un organe d'obturation de forme tubulaire présentant d'une part une partie postérieure montée étanche dans le piston à distance du premier siège et dont l'intérieur est relié à la première source, et d'autre part une face annulaire mobile suivant un axe du piston, sollicitée par une force élastique suivant une première direction axiale pointant vers la chambre avant, et propre à coopérer avec le second siège dans la position de repos de ce dernier pour relier la sortie à la seconde source à travers le passage, et avec le premier siège dans la position de travail du second siège, pour relier la sortie à la première source à travers ce passage, tout en interdisant la communication entre les deux entrées dans tous les cas.
Des dispositifs de ce type sont bien connus dans l'art antérieur et utilisés depuis longtemps pour la commande des servomoteurs à dépression intégrés aux systèmes de freinage de tout véhicule automobile.
Un problème classiquement rencontré dans la conception de tout dispositif de ce type est celui qui consiste à faire en sorte que l'effort restitué par ce dispositif lors de son retour vers son état de repos soit aussi proche que possible de l'effort requis pour son actionne ent, et que ce dernier soit aussi faible que possible.
Or, dans la mesure où l'organe d'obturation doit coopérer avec des sièges de diamètres différents puisque l'un est à l'intérieur de l'autre, et dans la mesure où ces sièges sont soumis à des pressions différentes, l'organe d'obturation est soumis à une pression différentielle qui d'une part produit un écart entre les efforts d'attaque et de retour du dispositif de commande, et qui d'autre part impose de solliciter la face annulaire de cet organe d'obturation au moyen d'une force élastique relativement importante, ce qui augmente la valeur de l'effort d'attaque.
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de commande du type précédemment défini, mais qui échappe néanmoins à l'inconvénient précité.
A cette fin, le dispositif de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que la face annulaire de l'organe d'obturation est raccordée à la partie postérieure par son diamètre interne, en ce qu'elle coulisse de façon étanche à l'intérieur du piston par son diamètre externe pour définir avec la partie postérieure de cet organe d'obturation une chambre de mémorisation d'état, et en ce qu'elle est percée d'au moins un orifice propre à faire communiquer cette chambre de mémorisation d'état avec le passage formé entre les deux sièges.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un système de freinage à assistance pneumatique utilisant un servomoteur classique ;
- la Figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif conforme à l'invention, dans laquelle l'organe d'obturation est représenté dans sa position de repos ; et
- la Figure 3 est une vue en coupe de ce même dispositif, mais dans laquelle l'organe d'obturation est représenté dans sa position de travail .
Dans la mesure où l'invention ne concerne qu'un perfectionnement apporté aux systèmes de freinage à assistance pneumatique, et où la constitution générale et le fonctionnement de ces derniers sont bien connus de l'homme de l'art, ces systèmes ne seront rapidement rappelés ici que pour permettre une compréhension totale du perfectionnement que représente l'invention.
Schématiquement, un système de ce type comprend un servomoteur 1 et un maître-cylindre 2.
Le servomoteur comprend lui-même une enveloppe rigide 3 séparée en deux chambres 3a et 3b, de façon étanche, par une cloison mobile 4 susceptible d'entraîner un piston pneumatique 5 mobile à l'intérieur de 1 'enveloppe 3.
La chambre avant 3a, dont la face avant est fermée de façon étanche par le maître-cylindre 2, est en permanence raccordée à une source de basse pression D à travers une valve anti-retour 6.
La chambre arrière 3b est en revanche susceptible d'être sélectivement raccordée soit à la source de basse pression D, soit à une source de haute pression, par exemple à l'atmosphère A.
A cette fin, l'accès à la chambre arrière 3b est contrôlé par un clapet 7 et un plongeur 8, ce dernier étant relié une pédale de frein 9 par l'intermédiaire d'une tige de commande 10.
Lorsque la tige de commande 10 est en position de repos, en l'occurrence tirée vers la droite, le clapet 7 établit normalement une communication entre les deux chambres 3a et 3b du servomoteur.
La chambre arrière 3b étant alors soumise à la même dépression que la chambre avant 3a, le piston 5 est repoussé vers la droite, en position de repos, par un ressort de rappel 11.
L'actionnement du plongeur 8 par un mouvement de la tige de commande 10 vers la gauche a pour effet, dans un premier temps, de déplacer le clapet 7 de façon qu'il isole l'une de l'autre les chambres 3a et 3b puis, dans un deuxième temps, de déplacer ce clapet de façon qu'il ouvre la chambre arrière 3b à la pression atmosphérique A, à travers un filtre 14.
La différence de pression entre les deux chambres, alors ressentie par la cloison mobile 4, exerce sur cette dernière une poussée qui tend à la déplacer vers la gauche et à lui permettre d'entraîner le piston 5 qui se déplace à son tour en comprimant le ressort 11. L'effort de freinage exercé sur le plongeur 8 par la tige de commande 10, ou "force d'entrée", et l'effort d'assistance au freinage, ou "force d'assistance", résultant de la poussée de la cloison mobile 4, se conjuguent sur un disque de réaction _ _12 pour constituer une force d'actionnement transmise au maître-cylindre par l'intermédiaire d'une tige de poussée 13.
L'ensemble du clapet 7 et des organes qui interagissent avec lui constituent le dispositif de commande pneumatique du servomoteur.
Plus précisément, un tel dispositif comprend traditionnellement : trois voies 15, 16 et 17; le piston pneumatique 5 lui-même; des premier et second sièges annulaires 18, 19; et un organe d'obturation 21, de forme tubulaire.
Les trois voies comprennent elles-mêmes une première entrée 15 reliée à une première source délivrant une pression relativement haute, en l'occurrence la pression atmosphérique A, une seconde entrée 16 reliée à la chambre avant 3a du servomoteur et à une seconde source délivrant une pression relativement basse, en l'occurrence la dépression D, et une sortie 17 reliée à la chambre arrière 3b du servomoteur, et permettant de contrôler la pression dans cette chambre.
Chacune de ces voies débouche dans le piston pneumatique creux 5 pour permettre l'établissement d'une communication sélective entre l'une quelconque des entrées 15 et 16 et la sortie 17.
Le premier siège annulaire 18 est formé par une couronne interne du piston, à l'extérieur de laquelle débouche la seconde entrée 16, tandis que le second siège annulairel9 est formé par la périphérie du plongeur 8, et se trouve donc obturé axialement par le fond de ce plongeur.
Grâce au coulissement du plongeur 8, le second siège 19 peut se déplacer entre une position de repos, dans laquelle il est plus éloigné de la chambre avant 3a que le premier siège annulaire 18, et qui est celle qu'illustrent les figures 1 et 2, et une position de travail, dans laquelle il en est plus proche que ce premier siège 18, et qui est celle qu'illustre la figure 3.
Comme lé montre la figure 1, le second siège 19 est disposé à l'intérieur du premier siège 18, avec un jeu qui permet de définir un passage 20 relié à la sortie 17.
L'organe d'obturation 21, de forme tubulaire, présente d'une part une partie postérieure 21a montée étanche dans le piston 5 à distance du premier siège 18 et dont l'intérieur est relié à la première source A, et d'autre part une face annulaire 21b mobile suivant un axe du piston et sollicitée par une force élastique suivant une première direction axiale X pointant vers la chambre avant 3a.
La face annulaire 21b coopère avec le second siège 19 dans la position de repos de ce dernier (figures 1 et 2) pour relier la sortie 17 à la seconde source D à travers le passage 20, et coopère avec le premier siège 18 dans la position de travail du second siège 19 (figure 3), pour relier la sortie 17 à la première source A à travers ce même passage 20, toute communication entre les deux entrées 15 et 16 étant interdite quelle que soit la position du plongeur 8.
Selon l'invention (figures 2 et 3), la face annulaire 21b de l'organe d'obturation est raccordée à la partie postérieure 21a par son diamètre interne, et coulisse de façon étanche à l'intérieur du piston 5 par son diamètre externe pour définir avec la partie postérieure 21a de cet organe d'obturation une chambre de mémorisation d'état 22.
Par ailleurs, la face annulaire 21b de l'organe d'obturation est percée d'au moins un orifice 23 propre à faire communiquer cette chambre de mémorisation d'état 22 avec le passage 20 formé entre les deux sièges 18 et 19.
Grâce à cet arrangement, le ressort 24 destiné à pousser l'organe d'obturation 21 dans la direction axiale X peut n'appliquer qu'une force très faible, comparativement à celle qu'il est nécessaire de prévoir dans 1 'art antérieur.
En effet, lorsque le plongeur 8 est en position de repos, comme illustré sur la figure 2, la chambre 22 communique avec la seconde source D à travers l'orifice 23 et le passage 20, et se trouve donc à basse pression.
Dans ces conditions, la face annulaire 21b de l'organe d'obturation 21 se trouve plaquée contre le premier siège 18 par la différence entre la pression atmosphérique A et la dépression D, de sorte qu'elle n'a en théorie besoin d'aucune sollicitation supplémentaire. D'autre part, lorsque le plongeur 8 est en position de travail, comme illustré sur la figure 3, la chambre 22 communique avec la première source A à travers l'orifice 23 et l'entrée 15 et se trouve donc à haute pression, c'est-à-dire en l'occurrence à la pression atmosphérique.
Dans ces conditions, la face annulaire 21b de l'organe d'obturation 21 se trouve plaquée contre le second siège 19 par la différence entre la pression atmosphérique A et la dépression D, et n'a en théorie pas davantage besoin de quelque sollicitation supplémentaire que ce soit.

Claims

REVENDICATION
1. Dispositif de commande pneumatique pour servomoteur à dépression (1), comprenant : trois voies incluant une première entrée (15) reliée à une première source de pression (A) délivrant une pression relativement haute, une seconde entrée (16) reliée à une chambre avant (3a) du servomoteur et à une seconde source de pression (D) délivrant une pression relativement basse, et une sortie (17) reliée à une chambre arrière (3b) du servomoteur, dont la pression est à contrôler ; un piston creux (5) sensiblement cylindrique dans lequel débouche chacune des voies pour permettre l'établissement d'une communication sélective entre l'une quelconque des entrées (15, 16) et la sortie (17); un premier siège annulaire (18) formé par une couronne interne du piston à l'extérieur de laquelle débouche la seconde entrée (16); un second siège annulaire (19), obturé axialement, monté dans le premier siège (18) avec un jeu définissant un passage (20) relié à la sortie (17), et coulissant axialement à l'intérieur de ce premier siège (18) entre une position de repos, dans laquelle il est plus éloigné de la chambre avant (3a) que le premier siège annulaire (18), et une position de travail, dans laquelle il est plus proche de la chambre avant (3a) que le premier siège annulaire (18); et un organe d'obturation (21) de forme tubulaire présentant d'une part une partie postérieure (21a) montée étanche dans le piston à distance du premier siège (18) et dont l'intérieur est relié à la première source (A), et d'autre part une face annulaire (21b) mobile suivant un axe du piston, sollicitée par une force élastique suivant une première direction axiale (X) pointant vers la chambre avant (3a), et propre à coopérer avec le second siège (19) dans la position de repos de ce dernier pour relier la sortie (17) à la seconde source (D) à travers le passage (20), et avec le premier siège (18) dans la position de travail du second siège (19), pour relier la sortie (17) à la première source (A) à travers ce passage, tout en interdisant la communication entre les deux entrées (15, 16) dans tous les cas, caractérisé en ce que la face annulaire (21b) de l'organe d'obturation (21) est raccordée à la partie postérieure (21a) par son diamètre interne, en ce qu'elle coulisse de façon étanche à l'intérieur du piston (5) par son diamètre externe pour définir avec la partie postérieure (21a) de cet organe d'obturation une chambre de mémorisation d'état (22), et en ce qu'elle est percée d'au moins un orifice (23) propre à faire communiquer cette chambre de mémorisation d'état (22) avec le passage (20) formé entre les deux sièges (18, 19).
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