Brevet FR2041797A1 — publié le 19710205

j 15467 1 2041797 La présente invention est relative à un servo-frein pour véhicules automobiles, et plus précisément à un servo-frein du type comprenant un amplificateur pneumatique et un maître cylindre hydraulique contenant au moins une chambre à fluide pour la mise en pres-5 sion des circuits de freinage du véhicule, ledit amplificateur pneumatique comportant"lui-même une paroi mobile montée de façon étanche à l'intérieur d'un boîtier, une valve de commande agencée dans la partie centrale de ladite paroi et actionnée par un poussoir relié à la pédale de frein pour établir et contrôler une différence de pres-10 sion motrice de part et d'autre de la paroi, et un organe de mise en pression interposé entre l'ensemble formé par la paroi et la valve et la chambre du maître cylindre pour exercer sur le fluide qui y est contenu une pression proportionnelle à la somme de la poussée créée par ladite paroi mobile et de celle qu'exerce le conducteur du véhi-15 cule sur ledit poussoir d'actionnement. Dans des équipements de ce genre, il est connu d'assurer la transmission desdites poussées à l'organe de mise en pression non pas directement, mais par l'intermédiaire d'un corps élastique déformable sur lequel elles exercent sélectivement une action de compression à ..partir de surfaces de con-20 tact distinctes et complémentaires, par exemple une surface centrale circulaire et une surface annulaire concentrique et extérieure à la précédente. En choisissant convenablement le rapport desdites surfaces, il devient ainsi possible d'opposer au déplacement du poussoir d'actionnement, donc de la pédale de frein, un effort de réaction * 25 égal à une fraction seulement de celui qui•prend naissance dans le maître cylindre, mais suffisant toutefois pour donner au conducteur du véhicule une sensation concrète de l'action de freinage réellement exercée. Les servo-freins du type rappelé ci-dessus présentent néan-30 moins l'inconvénient d'un brutal accroissement de l'effort de réaction transmis à la pédale en cas de saturation de l'amplificateur pneumatique. Lorsqu'en effet se trouve atteinte la poussée maximale que celui-ci est susceptible de nroduire, tout accroissement supplémentaire de l'effet de freinage obtenu ne peut plus résulter que d'une 35 pression accrue sur la pédale de frein, laquelle s'exerce alors sur la totalité de la surface du corps élastique déformable et ne profite donc olus d'aucun effet de démultiplication. Le supplément d'effort nécessaire pour engendrer un résultat tant soit peu appréciable excède généralement les capacités physiques du conducteur, ce qui 40 risque évidemment d'entraîner de graves conséquences. Les mêmes con- BAD ORIGINAL 70 15467 2 2041797 stations s'imposent, par ailleurs, en cas de défaillance accidentelle de l'amplificateur pneumatique laissant le conducteur du véhicule sans autre ressource que le freinage par effort, musculaire. La présente invention a pour objet un perfectionnement aux 5 servo-freins du type rappelé ci-dessus, ,grâce auquel .1 'inconvénient précité est évité et une meilleure transition obtenue lors du passage du fonctionnement assisté au fonctionnement, non-assisté. Ce perfectionnement est essentiellement caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour provoquer automatiquement une vari-10 ation du rapport des surfaces de contact ci-dessus définies lorsque • l'enfoncement du poussoir d'actionnement par rapport à la' paroi mobile de 1'amplificateur pneumatique excède la valeur nécessaire au fonctionnement de la valve de commande, ainsi que cela se produit en cas de saturation ou de défaillance de l'amplificateur pneumatique. 15 Préférablement, l'organe de mise en pression comprend deux éléments en forme de pistons coaxiaux, à savoir un élément extérieur fixé par une extrémité à la paroi mobile et reçu en coulissement à son autre extrémité dans l'alésage de la chambre à fluide du maître cylindre, et un élément intérieur reçu en coulissement dans l'alésaqe du pré-20 cèdent et dont le déplacement relatif est limité dans une direction par lesdites surfaces de contact agissant à travers le corps élastique déformable. Ce dernier étant supposé consister en un disque en matière élastomère, il est avantageux d'utiliser comme surfaces de contact d'une part la face annulaire d'une douille montée coulissante 25 dans l'alésage de 11 élément, extérieur et interposée en compression entre le disque et un épaulement interne de la paroi mobile, et d'autre part la face d'un plongeur lié au poussoir d'actionnement de valve et reçu en coulissement dans l'alésage de ladite douille avec une amplitude de déplacement relatif au moins égale à la course normale 30 d'actionnement de la valve. Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la -description suivante d'un mode préférentiel de réalisation, .donné à simple titre d'exemple et en se référant aux-dessins ci-annexés,• .en lesquels: 35 La Figure 1 montre en coupe longitudinale un servo-frein comportant le perfectionnement de l'invention. " La Figure 2 est une vue de détail en coupe transversale agrandie, suivant la ligne 2-2 de la Figure -1 . - Les Figures 3 et.4 renrésentent à échelle agrandie l'organe 40 de mise en pression du servo-frein de la Figure 1, dans deux conditions COPY 70 15467 3 2041797 .différentes de fonctionnement qui seront précisées ci-après. Les Figures 5 et 6 sont des graphiques représentatifs de la pression obtenue dans les circuits .de freinage en fonction respectivement' de la pression exercée sur la pédale de frein et de la course 5 de cette'dernière. Le servo-frein représenté à la Figure 1 des dessins se compose d'un amplificateur pneumatique 10 actionné à oartir d'une pédale de frein 12, et d'un maître cylindre hydraulique tandem 14, que des circuits de freinage indépendants 16 et 17 relient respectivement 10 aux cylindres d'actionnement des freins avant 18 et arrière 20 du véhiculé. L'amplificateur pneumatique 10 est contenu dans un boîtier constitué de deux demi-coquilles 22 et 24 maintenues assemblées par un verrouillage à baïonette 26. Une paroi mobile 28 jouant le rôle 15 de piston pneumatique est montée coulissante à l'intérieur de ce boîtier qu'elle divise en deux chambres à volume variable 30 et 32. Ellese compose d'une partie centrale ou moyeu 34, d'une membrane élastique 36 et d'une armature 38 servant à supporter la membrane. Le moyeu 34 est centré et guidé en coulissement par un joint d'étan-20 chéité 40 faisant office de palier. La membrane élastique 36 présente un bourrelet périphérique 42 qui est serré lors de l'assemblage entre deux épaulements en regard 44, 46 des demi-coquilles du boîtier; elle possède également un bourrelet central 48 qui est rabattu par dessus le bord d'une ouverture centrale 50 de l'armature 38. Des 25 griffes 52 portées par l'armature 38 maintiennent celle-ci serrée contre la partie radiale du moyeu 34, assurant ainsi par pression l'étanchéité nécessaire entre membrane et moyeu. Au moyeu 34 de la paroi mobile 28 est fixé par une de ses extrémités un élément tubulaire 56 faisant partie de l'organe de mise 30 en pression 55, lequel comprend deux éléments 56 et 58 en forme de pistons coaxiaux emboîtés l'un dans l'autre. L'élément intérieur 58 présente à l'une de ses extrémités une cavité alésée 60 qui sert de logement au corps élastique déformable 62, ici réalisé sous la forme d'un disque en matière élastomère. Celui-ci est maintenu en place 35 par la pression qu'exerce sur son pourtour la face annulaire d'une douille 64, montée coulissante comme l'élément intérieur 58 dans l'alésage de l'élément extérieur 56 et interposée entre le disque 62 et un épaulement interne 92 du moyeu 34. La douille 64 reçoit elle-même en coulissement dans son alésage un plongeur 65 faisant partie 40 de la valve de commande, lequel est lié par une connexion à rotule COPY 70 15467 4 2041797 au poussoir d'actionnement 67; une goupille de verrouillage 66 portée par la douille 64 limite l'amplitude du déplacement relatif du plongeur 65. Les mouvements du poussoir 67 sont directement commandés par la pédale de frein 12. La valve de commande de l'ampli-5 ficateur pneumatique, généralement désignée par le repère .68, est d'un type de construction connu, et a pour rôle d'établir et de contrôler une différence de pression motrice de part et d'autre de la paroi mobile 28. On voit en effet que, la chambre 30 de l'amplificateur pneumatique 10 communiquant de façon permanente avec une source 10 de vide ou de dépression par l'intermédiaire d'un clapet unidirectionnel 69, la chambre 32 est normalement soumise à la même pression que la chambre 30 avec laquelle elle communique, dans la position de repos de la valve illustrée par la Figure 1, par l'intermédiaire de passages 31 et 33. Cette communication est interrompue par la 15 valve 68 lorsque le poussoir 67 est enfoncé vers la gauche, tandis que de l'air atmosphérique est admis à pénétrer dans la chambre 32, créant ainsi une différence de pression de part et d'autre de la paroi mobile 28 qui met celle-ci en mouvement vers la gauche. Lorsque cesse la pression exercée par le conducteur sur la pédale 12, 20 un ressort de rappel 70 interposé entre le moyeu 34 et la demi-coquille 22 renvoit la paroi mobile 28 vers sa position de repos; pareillement, un ressort 72 comprimé entre la valve 68 et une bride d'arrêt 76 du poussoir d'entraînement 67 ramène ce dernier vers sa position rétractée. 25 Le maître cylindre 14 s'engage par une de ses extrémités dans une ouverture 78 du boîtier de l'amplificateur pneumatique 10, et il reçoit en coulissement dans son alésage 80 l'extrémité libre de l'élément extérieur 56 de l'organe de mise en pression 55; l'étan-chéité entre les deux pièces est assurée par des joints annulaires 30 84 logés dans des gorges 82 de l'alésage 80. De même, un joint annulaire 88 disposé dans une gorge extérieure 86 du maître cylindre 14 assure l'étanchéité de sa liaison avec l'ouverture 78 de l'amplificateur pneumatique 10. Une bride d'arrêt annulaire 90 fixe la oo-sition axiale relative du maître cylindre et de l'amplificateur. 35 Revenant à présent à la description de l'organe de mise en pression 55 auquel s'applique le perfectionnement objet de l'invention, l'élément ou piston intérieur 58 est reçu en coulissement dans l'alésage de l'élément extérieur 56, l'étanchéité entre ces deux organes étant ici encore assurée au» moyen de joint's annulaires 96 dis-40 posés dans des gorges 94. A son extrémité libre, le piston intérieur bad original t 70 15467 5 2041797 58 est percé d'un trou taraudé 98 dans lequel s'engage une vis 100 dont la tête est retenue prisonnière par un étrier 102 solidaire du piston secondaire 104 du maître cylindre 14, Ce piston 104 est normalement maintenu appliqué par ressort contre une butée 106 qui dé-5 termine sa position de repos à l'intérieur du maître cylindre. Un autre ressort 108 comprimé entre l'étrier. 102 et le piston intérieur 58 maintient ce dernier normalement en butée contre l'épaulement 92 par l'intermédiaire du disque 62 et de la douille 64. On notera à ce propos que la vis 100 permet d'effectuer un réglage précis de la 10 position relative des deux éléments 56 et 58 de l'organe de mise en pression 55. La chambre 110 que délimitent ce dernier, le piston secondaire 104 et l'alésage 80 du maître cylindre, communique normalement par une succession de.passages 112, 114, 116 et 118 avec un réservoir 120 de fluide hydraulique. Le passage 114, qui se trouve 15 obturé par le joint 96 adjacent dès le début d'une manoeuvre de freinage, joue ici le rôle d'orifice de compensation; il va cependant de soi que d'autres dispostions constructives peuvent être adoptées aux mêmes fins dans le cadre de la présente invention. Le fonctionnement du dispositif ci-dessus décrit est le 20 suivant: La pédale de frein 12 étant initialement relevée, la paroi mobile 28 de l'amplificateur pneumatique 10 occupe la position représentée sur la Figure 1, où elle s'adosse contre la demi-coquille 24 du boîtier par l'intermédiaire de bossages de butée 122 formés 25 sur la membrane 36. La communication est normalement établie entre les chambres 30 et 32 de l'amplificateur, ainsi qu'entre la chambre à fluide 110 et le réservoir 120. Pour actionner les freins du véhicule, le conducteur presse sur la pédale 12 et provoque ainsi l'enfoncement vers la gauche du 30 poussoir 67, ce qui a pour effet de déplacer légèrement le piston intérieur 58 et d'obturer le passage 114,. puis d'actionner la valve de commande 68 comme précédemment décrit. La différence de pression qui s'établit de part et d'autre de la paroi mobile 28 en provoque le déplacement vers la gauche, comme indiqué sur la Figure 3. La poussée 35 ainsi créée est transmise au fluide hydraulique contenu dans la chambre 110, d'une part par l'élément extérieur 56 de l'organe de mise en pression 55, d'autre part par l'élément intérieur 58 sur lequel s'exercent en fait concurremment deux poussées: celle de la paroi mobile 28 transmise par la douille 64, et celle provenant du poussoir d'ac-40 tionnement 67 transmise par le plongeur 65, ces deux poussées contri 70 15467 6 2041797 buant indépendamment l'une de l'autre à comprimer le disque 62 qui en retransmet le total au piston intérieur 58. En sens inverse, la réaction subie par le piston intérieur 58 du fait de la' mise en pression du fluide hydraulique contenu dans la chambre 110 est retrans-5 mise par le disque 62 et répartie entre la douille 64 et le plongeur 65 dans le rapport de leurs surfaces de contact avec le disque; le conducteur ne perçoit ainsi sur la pédale de frein 12 qu'une fraction de l'effort total de réaction représentatif de l'effet de freinage obtenu. La mise en pression du fluide contenu dans la chambre 10 110 du maître cylindre 14 provoque directement le serrage des freins arrière 20, et indirectement, c'est-à-dire par l'intermédiaire du piston secondaire 104, celui des freins avant 18. Il ressort des explications précédentes que, tant que l'amplificateur pneumatique 10 n'est pas saturé, il y a proportionnalité entre la pression hyd-15 raulique obtenue dans les circuits de freinage du véhicule et l'effort exercé par le conducteur sur la pédale de frein; ce domaine de fonctionnement du servo-frein, qui correspond au freinage assisté proprement dit, est représenté par le segment de caractéristique 124 sur le graphique illustratif de la Figure 5, où cette pression 20 et cet effort sont portés respectivement en ordonnées et en abscisses. Lorsqu'est atteinte la saturation de l'amplificateur pneumatique 10 (état correspondant au point 126 de la Figure 5), seule l'action exercée par le conducteur sur la pédale 12 peut encore renforcer si nécessaire l'effet de freinage obtenu. Pour ce faire, le 25 conducteur exerce une pression accrue sur la pédale 12 qui provoque un enfoncement supplémentaire du poussoir 67 et du plongeur 65. Ce dernier entre en contact par un épaulernent radial prévu à cet effet avec la douille 64 et la désolidarise de 1'épaulernent 92, de sorte qu'à partir de ce moment le disque 62 ne transmet plus au piston in-30 térjeur 58 que le seul effort d'actionnement musculaire, la poussée provenant de la paroi mobile 28 continuant toutefois à s'exercer sur le piston extérieur 56. La variation ainsi obtenue du rapport des surfaces de transmission de poussée entraine un accroissement sans doute sensible de la réaction transmise à la pédale de frein, mais 35 moindre cependant que si l'effort musculaire devait s'exercer par 1'intermédiaire de la surface totale de l'organe de mise en pression 55, ainsi que cela est généralement le cas dans les réalisations connues à ce jour. Cette condition de fonctionnement du servo-frein est représentée par le segment de caractéristique 128 sur la graphique 40 de la Figure 5. COPy 70 15467 2041797 Le graphique de la Figure 6 illustre de son côté la variation de la pression dans les circuits de freinage, portée en ordonnées, en fonction de la course d'enfoncement de la pédale de frein portée en abscisses. La courbe désignée par le repère 130 est re-5 présentative des conditions de fonctionnement ci-dessus décrites, avant et après saturation de l'amplificateur oneumatique 10. Lorsque le conducteur relâche la pédale de frein 12, la détente des divers ressorts de rappel ramène les éléments mobiles du servo-frein à leurs positions de repos respectives telles qu'il-10 lustrées à la Figure 1. La Figure 4 montre enfin le fonctionnement du servo-frein en cas de défaillance de l'amplificateur pneumatique 10 résultant, par exemple, de l'élimination de la source de vide ou de dépression à laquelle il est raccordé. L'actionnement de la valve 68 reste en 15 pareil cas sans effet et seul l'effort musculaire fourni par le conducteur est opérant pour mettre en pression les circuits de freinage du véhicule. Cet effort est transmis, comme le montre la figure, par le seul piston intérieur 58, si bien que la mise en pression du fluide hydraulique contenu dans la chambre 110 s'effectue par une moindre 20 surface que lors du fonctionnement en freinage assisté. Il n'en reste pas moins possible de compenser cette réduction d'efficacité par un allongement de course de la dédale de frein 12. Le conducteur peut ainsi obtenir l'arrêt du véhicule sans avoir a déployer un effort physique exagéré., Les caractéristiques 132 et 134 des graphiques 25 des Figures 5 et 6 sont représentatives de ce mode exceptionnel de fonctionnement du servo-frein. Il va de soi que la portée de l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, lequel n'a qu'une valeur d'exemple illustratif, mais s'étend au contraire à toute variante 30 facile à concevoir, notamment par substitution de moyens équivalents. 70 15467 8 2041797 REVENDICATIONS 1. Servo-frein pour véhicules automobiles du type comprenant un amplificateur pneumatique et un maître cylindre hydraulique contenant au moins une chambre h fluide pour la mise en pression de; 5 circuits de freinage du véhicule, ledit amplificateur pneumatique comportant lui-même une paroi mobile montée de façon étanche à l'intérieur d'un boîtier, une valve de commande agencée dans la partie centrale de ladite paroi et actionnée par un poussoir relié à la pédale de frein pour établir et contrôler une différence de pressior 10 motrice de oart et d'autre de la paroi, et un organe de mise en preî sion interposé entre l'ensemble formé par la paroi et la valve et la chambre du maître cylindre cour exercer sur le fluide qui y est contenu une pression proportionnelle t la somme de la poussée créée par ladite paroi mobile et de celle exercée oar le conducteur du vé-15 hicule sur ledit poussoir d'actionnement, lesdites poussées étant transmises audit organe de ~ûse en pression au moins partiellement par l'intermédiaire d'un corps élastique déformable comprimé sur lequel leur action s'exerce sélectivement à partir de surfaces de contact distinctes, caractérisé par des moyens provoquant automatioue-20 ment une variation du rapport desdites surfaces de contact lorsque l'enfoncement du poussoir d'actionnement par rapport à la paroi mobii excède la valeur nécessaire au fonctionnement de la valve de command notamment en cas de saturation ou de défaillance de l'amplificateur pneumatique. 25 2. Servo-frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de mise en pression comprend deux éléments en forme de pistons coaxiaux, à savoir un élément extérieur fixé par une extrémité à la paro: mobile et reçu en coulissement à son autre extrémité dans l'alésage de la chancre à fluide du maître cylindre, et 30 un clément intérieur reçu en coulissement dans l'alésage dudit élémen" extérieur et dont le déplacement relatif est limité dans une directior par lesdites surfaces de contact agissant à travers ledit corps élastique déformable. 3. Servo-frein selon la revendication 2 et dans lequel le 35 corps élastique déformable consiste en un disque en matière élasto-mère interposé entre une extrémité dudit élément intérieur et lesdite surfaces de contact, caractérisé en ce que ces dernières comprennent d'une part la face annulaire d'une douille montée coulissante dans l'alésage de l'élément extérieur.et interposée en compression entre 40 le disque et un épaulernent interne de la paroi mobile, et d'autre COPY 70 15467 9 2041797 part la face d'un plongeur lié au poussoir d'actionnement de valve et reçu en coulissement dans l'alésage de ladite douille avec une amplitude de déplacement relatif au moins égale à la course normale d'actionnement de la valve. 5 4. Servo-frein selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit plongeur comoorte un épaulernent radial disposé pour venir s'appliquer en butée contre ladite douille et décoller cette dernière dudit épaulernent interne de la paroi mobile dès que le déplacement relatif du plongeur excède sensiblement la course normale d'actionne-10 ment de la valve. COPY