Brevet FR2532263A1 — publié le 19840302

La présente invention concerne un amplificateur électromé- canique de force de freinage, notamment pour véhicules automobiles, comportant, pour l'essentiel: des moyens d'entra nement par moteur électrique commandés à l'aide de la pédale de frein; et un dispositif mécanique qui reçoit la pression fournie par la pédale et la transmet, amplifiée, à un cylindre de freinage. Dans les amplificateurs de force de freinage connus apparte- nant à ce type (demandes de brevets allemands DE-OS 27-58 644, DE-OS 31 643), le moteur électrique fournissant l'énergie de l'amplifica- teur n'est mis en circuit que lors du freinage Pour cela, un interrup- teur à commande mécanique est généralement prévu sur la pédale de frein. Une marche continue du moteur électrique, avec application de la tota- lité de la tension d'utilisation à ce moteur qui n'est utilisé que brièvement, c'est-à-dire seulement lors des freiảges, conduirait à une consommation d'énergie inutile, à une usure importante et à un bruit gênant. Il est également déjà connu d'insérer, sur la voie par la- quellle la poussée de la pédale de frein est transmise à l'entrée de l'amplificateur, un capteur de pression qui, lors du frei- nage, met le moteur électrique en circuit et qui, à l'aide d'un systè- me électronique approprié, commande, en fonction de la pression exer- cée à la pédale, le niveau de la tension appliquée au moteur électri- que Lorsque la force exercée sur la pédale croit, la tension de fonctionnement augmente Le moteur électrique tourne jusqu'à ce qu'il soit bloqué par la force antagoniste du système de freinqage. Dans ces amplificateurs de force de freinage connus, le fait que la mise en circuit du moteur électrique ne soit possible qu'à l'ins- tant du freinage a pour résultat d'accroître le temps de réponse du système de freinage, ce qui est un inconvénient notable, notamment dans le cas d'un freinage d'urgence, car la distance nécessaire pour arrêter le véhicule se trouve accrue. la présente invention a pour but de surmonter ces inconvénients et de réaliser un amplificateur électromécanique qui se distinguera de ceux de l'art antérieur par une grande longévité et un faible bruit, tout en ayant un temps de réponse notablement réduit L'inven- tion offre également des avantages quant à l'obtention d'un coût de fabrication aussi réduit que possible. Il s'est avéré que ce but pouvait Utre atteint, avec une simplicité surprenante, et d'une manière techniquement avantageuse, si, dans un amplificateur de force de freinage du genre mentionné au début, les moyens d'entraînement par moteur électrique présentent au moins deux états de fonctionnement possibles, à savoir un état d'attente ou de marche à vide conçu pour etre établi durablement et un état d'utilisation atteint dès l'actionnement de la pédale de frein. Le moteur électrique et les moyens électriques associés sont dimensionnés de façon que, dans 1 'état d'attente ou de marche à vide, le moteur électrique ne soit soumis qu'à une usure correspondant à la longévité des autres modules du véhicule. En outre, dans l'état de marche à vide, la consommation d'énergie et le bruit du moteur Lqui tourne continuellement sont faibles. Lors de l'actionnement des freins, donc lors du passage de l'état d'attente à l'état d'utilisation, le couple total de la source auxiliaire, à savoir du moteur électriqae, est par con- tre, en un temps comparativement très court, donc avec un délai mîni- mal, disponible sur le cylindre de freinage, puisque les inerties mé- caniques et électriques (par exemple dues aux inductances) du système amplificateur avaient déjà été amplement surmontées lors-de l'établis- sement de 1 'état d'attente. Dans un mode de réalisation avantageux de l'ilivention, l'état d'attente de la source d'énergie asservie, à savoir du mo- teur électrique, est couplé à l'àllumage du véhicule automobile Une association, par combinaison logique, à d'autres critères de commande est également envisageable danscertains cas particuliers. Dans une forme de réalisation de l'invention, 1 'état d'attente s'établit de la façon la plus simple, par insertion d'une résistance série sur le conducteur de liaison électrique à la batterie. Pour passer à 1 'état d'utilisation, il suffit alors de shunter, autrement dit de "court-circuiter" la résistance série. Toutefois, au lieu d'une résistance ohmique, on peut aussi insérer un interrupteur commandé par impulsions, par exemple un tran- sistor de commutation commandé par impulsions, et commander le rapport cyclique des impulsions pour passer de l'un à l'autre état. Comme le moteur possède une inductance propre, il n'est alors pas même besoin d'un condensateur de lissage, c'est-à-dire d'un condensateur pour combler les intervalles entre impulsions. En outre, il est également possible d'utiliser, pour les moyens d'entraînement par moteur électrique, un moteur shunt ayant plu- sieurs enroulements d'excitation et, 'par commutation de ceux-ci faite de façon connue, de passer de l'état d'attente à l'état d'utilisation Par exemple, la vitesse de rotation d'un moteur shunt peut être augmentée en montant en dérivation l'un de l'autre deux en- roulements d'excitation initialement en série l'un par rapport à l'autre. Si, selon une autre forme de réalisation de l'invention, un capteur piézosensible est inséré dans la voie de transmis- sion mécanique de la pression de la pédale à la partie mécanique de l'amplificateur, on peut alors, avec ce senseur,> commander (en plus) la tension d'alimentation du moteur électrique, et par conséquent le couple disponible pour l'amplificateur dans l'état d'utilisation. On pourra alors choisir, en fonction des données spécifiques, le type de relation croissance linéaire ou croissance progressive liant la tension d'alimentation à la pression. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent la figure 1, une forme de réalisation de l'amplificateur de force de freinage selon l'invention; et la figure 2, une autre forme de réalisation de l'amplificateur de force de freinage représenté de la même façon que celui de la figure 1. Un amplificateur électromécanique de force de freinage selon la figure 1 consiste, pour l'essentiel, en un moteur électrique 1 four- nissant la puissance d'amplification et en un dispositif mécanique 2 dont l'entrée, qui se trouve à droite sur la figure, reçoit la force F provenant de la pédale de frein 3 A la sortie de la partie mécanique de cet amplificateur de force de freinage, une force amplifiée, propor- tionnelle à la force F, est exercée, dans la direction de la flèche 4, sur la tige de poussée 5 (sortie du dispositif 2) Un cylindre de frei- nage,non représenté ici, est directement relié à cette sortie. Pour transmettre la force du moteur d 'entraînement 1 au dispositif mécanique 2, et pour produire l'amplification de la force de freinage, on connaît plusieurs principes pouvant être mis en oeuvre au choix Par exemple, le couple du moteur 1 peut être trans- mis, par un pignon, a un ensemble roue-vis-sans-fin et, de celui-ci,via un embrayage à friction, à la tige de poussée 5, la force transmissible par l'embrayage dépendant de la force F exercée sur la tige de poussée 6 à l'entrée de l'amplificateur. La source d'énergie, par exemple l'accumulateur au plomb que les véhicules automobiles comportent habituellement, est symbolisée par UB Dans le présent exemple de mise en oeuvre de l'invention, la fermeture du circuit d'allumage a pour effet de fermer le contact s,, donc de provoquer la mise en marche du moteur électrique 1 Le niveau de la tension d'alimentation Uv et de l'énergie fournie est déterminé non seu- lement par la tension UB de la batterie mais aussi par la résistance ohmique R montée en série, tant que S 2 est ouvert Ainsi, la fermeture du contact S établit donc 1 'état d'attente ou état de mar- che à vide de l'entraînement par moteur électrique 1. Dès que la pédale de frein 3 est actionnée, S 2 se ferme et établit une dérivation contournant la résistance série R Le moteur électrique 1 reçoit alors la totalité de la tension UB de l'accumulateur, laquelle tension peut, du fait de la faible résistance interne de l'accu- mulateur (qui dans les véhicules automobiles est constamment rechargé par la génératrice) engendrer sans décroître un courant intense La fer- meture du commutateur S 2 conduit donc à la commutation de l'entraînement par moteur électrique, 1, de l'état d'attente à l'état d'utilisation. Au lieu de la résistance R, on pourrait aussi utiliser une ali- mentation commandée par impulsions, par exemple un transistor attaqué par des impulsions à rapport cyclique variable On peut ainsi, dans l'état d'attente, réduire la perte d'énergie qui, dans la forme de réalisation selon la figure 1, résulte de la dissipation dans la résis- tance R. En outre, dans une forme de réalisation de l'invention non. représentée ici, on prévoit un moteur shunté doté de plusieurs enrou- lements d'excitation par le moyen desquels, en jouant sur la caracté- ristique du moteur, on passe de l'état d'attente à l'état- d'utilisation Le cas échéant, le commutateur S 2 pourrait être remplacé par un commutateur approprié, le commutateur S restant nécessaire pour établir l'état de marche à vide lors de la fermeture du circuit d'allumage. Dans le type de réalisation de l'invention représenté sur la figure 2, un capteur de pression 7, par exemple une résis- tance variant avec la pression, a été inséré dans la tige de poussée 6 à l'entrée de la partie 2 de l'amplificateur, et ce capteur est élec- triquement relié, par la ligne à deux conducteurs, 9, à un régulateur 8 Le niveau (de la valeur moyenne) de la tension d'alimentation U et v de l'énergie envoyée au moteur électrique 1 dépend, dans ce cas, de la pression exercée sur la pédale 3 On peut alors réaliser non seulement plusieurs états de configuration de circuit, mais aussi des caractéris- tiques de régulation appropriées au type de moteur La valeur minimale de la tension d'alimentation Uv est, comme dans l'exemple selon la figure, 1, déterminée par la résistance série R, tandis que la valeur maximale est déterminée par la tension UB de la batterie Une combinaison (non représentée ici) des types de réalisation selon les figures 1 et 2, autrement dit l'insertion supplémentaire de la branche de court-circuit par le commutateur 52 ' est avantageuse s'il faut que la mise en court-circuit de la résistance série R soit assurée, par exem- ple pour les freinages d'urgence, lorsque la pédale 3 est à sa position extrême, c'est-à-dire lorsque la force F est grande, ou bien s'il faut que le capteur 107 ne soit accordé au régulateur 8 que lors de l'action- nement de la pédale. Il est bien évident que les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 2; 32263 REVENDICATIONS 1 Amplificateur électromécanique de force de freinage, no- tamment pour véhicules automobiles comportant essentiellement des moyens d'entraînement par moteur électrique commandés à l'aide de la pédale de frein, et un dispositif mécanique qui reçoit la pression fournie par la pédale et la transmet, amplifiée, à un cylindre de frei- nage, cet amplificateur étant caractérisé en ce que les moyens d'entrai- nement par moteur électrique ( 1) présentent au moins deux états de fonctionnement possibles, à savoir un état d'attente ou état de marche à vide, congu pour être établi durablement, et un état d'utilisation atteint par l'actionnement de la pédale. 2 Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 'état d'attente est couplé à l'allumage du véhicule. 3 Amplificateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans 1 'état d'attente, les moyens d'entraînement par moteur électrique ( 1) sont reliés à la batterie du véhicule (tension UB) par l'intermédiaire d'une résistance série (R), et en ce que cette B résistance série (e) est mise en court-circuit lors du freinage. 4 o Amplificateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans 1 'état d'attente, la tension d'alimentation (UV) appliquée aux moyens d'entraînement électriques ( 1) est limitée à une valeur de 20 à 50 % de la tension de fonctionnement, grâce à l'insertion d'une résistance commandée électroniquement. Amplificateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tension d'alimentation (UV) appliquée dans la condition d'attente est limitée à l'équivalent de 20 à 50 % de la tension de fonctionnement, grâce à une alimentation commandée par impulsions, par exemple au moyen d'un transistor monté en série et piloté par des impulsions dont le rapport cyclique est commandé. 6 Amplificateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement par moteur électrique ( 1) sont un moteur shunt à plusieurs enroulements d'excitation au moyen desquels s'effectue le passage de 1 'état d'attente à l'utilisation. 7 Amplificateur selon l'une quelconque des revendications 1 -2532263 à 6, caractérisé en ce que la pression (force F) exercée sur la pédale de frein ( 3) peut être transmise à un capteur ( 7) sensible à la pression. lequel commande, en fonction de la pression de la pédale, le niveau de la tension d'alimentation (U) appliquée aux moyens d'entraînement par v moteur électrique ( 1). 8 Amplificateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'accroissement de la tension d'alimentation (UV) appliquée aux moyens d'entraînement par moteur électrique ( 1) s'effectue sensiblement linéairement-par rapport à la pression à la pédale (force F). 9 Amplificateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tension d'alimentation (Uv) appliquée aux moyens d'entraînement par moteur électrique ( 1) croit progressivement en fonction de la pres- sion à la pédale.