Brevet FR2629776A1 — publié le 19891013

La présente invention concerne un servofrein et plus précisément un servofrein qui comporte une soupape assurant une ouverture et une fermeture d'un passage qui fait commu- niquer un mécanisme à soupape avec une chambre à pression constante. On connaît déjà dans la technique un servofrein ayant un piston moteur disposé de manière qu'il coulisse dans une enveloppe, un mécanisme à soupape logé dans un corps de soupape et placé dans une partie axiale du piston moteur, une chambre à pression constante et une chambre à pression variable qui sont formées en avant et en arrière du piston moteur, dans le sens de commande de celui-ci, un passage formé dans le corps de soupape et destiné à assurer la communication entre le mécanisme à soupape et la chambre à pression constante, et une électrovanne d'ouverture et de fermeture montée sur le corps de soupape et destinée à ouvrir et fermer le passage, la disposition étant telle que l'électrovanne est fermée afin qu'elle assure la poursuite d'un freinage même après que l'enfoncement de la pédale de frein a été terminé, chaque fois qu'une condition donnée est satisfaite, par exemple à la suite d'un enfoncement continu de la pédale de frein pendant un intervalle de temps donné alors qu'un véhicule reste au repos (voir la demande publiée de brevet japonais n 279 164/1987). Cependant, lorsque l'électrovanne est montée sur le corps de soupape, il est nécessaire d'augmenter la dimen- sion axiale du servofrein afin d'éviter le contact entre l'électrovanne et la paroi interne de l'enveloppe. Il est souhaitable que la dimension axiale de l'électrovanne soit réduite afin que l'augmentation axiale de dimension du servofrein soit supprimée. Bien que la réduction de la dimension axiale de l'enroulement permette une réduction de la dimension axiale de l'électrovanne, il. existe une certaine limite à la réduction de cette dimension axiale étant donné que la réduction du nombre de spires de l'enroulement provoque une réduction de la force d'attraction appliquée par l'enroule- ment. D'autre part, si l'intensité du courant circulant dans l'enroulement augmente pour que le nombre réduit de spires de l'enroulement soit compensé, le chauffage est accru et réduit la durabilité d'une membrane ou d'un corps de soupape. En conséquence, l'invention concerne l'utilisation d'une soupape d'ouverture-fermeture dans un servofrein, réalisée de la manière indiquée précédemment, comprenant un siège de soupape formé autour du passage, un élément obtu- rateur mobile en translation dans un boitier et qui est monté sur le corps de soupape, une chambre sous pression délimitée dans le boitier et destinée à repousser l'élément obturateur vers le siège, et un dispositif d'alimentation en fluide sous pression destiné à transmettre un fluide sous pression à la chambre sous pression de manière que l'élément d'obturation soit appliqué sur le siège. Grâce à cette disposition, la force avec laquelle l'élément d'obturation est repoussé peut être augmentée suivant l'amplitude de la pression du fluide transmis à la chambre sous pression, si bien que la dimension axiale de la soupape peut être réduite par rapport à celle d'une électrovanne classique, sans la source de chaleur des dis- positifs connus si bien que l'influence nuisible de la chaleur sur le diaphragme ou le corps de soupape peut être éliminée de manière parfaite. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe en élévation latérale partielle, d'un mode de réalisation de servofrein selon l'invention; la figure 2 est une coupe agrandie d'une partie de la figure 1; et la figure 3 est une coupe agrandie de la partie essentielle d'un autre mode de réalisation de l'invention. On se réfère aux dessins qui représentent plusieurs modes de réalisation de l'invention. On considère d'abord, en référence à la figure 1, un servofrein qui comporte une enveloppe 1 formée d'une enveloppe avant la et d'une enve- loppe arrière lb. Un piston moteur 2 peut coulisser dans l'enveloppe 1, et une membrane 3 est appliquée à la face arrière du piston 2 de manière que la combinaison du piston et de la membrane sépare l'intérieur de l'enveloppe 1 en une chambre à pression constante 4 placée vers l'avant et une chambre à pression variable 5 placée vers l'arrière. Une partie axiale du piston moteur 2 est formée en une seule pièce avec un corps 6 de soupape qui loge un mécanisme 7 de soupape assurant la commutation d'un circuit de fluide. Le piston moteur et le corps 6 de soupape sont normalement maintenus dans leurs positions de repos repré- sentées par un ressort de rappel 8. Le mécanisme 7 à soupape comporte un premier siège formé sur le corps 6, un second siège 12 formé sur un plongeur 11, et un élément d'obturation 14 destiné à étre appliqué contre le siège 10 ou 12, à la face arrière du piston moteur 2 ou du côté droit sur la figure 1, sous l'action de la force d'un ressort 13. Un espace formé à l'extérieur d'un joint délimité entre le premier siège 10 et l'élément d'obturation 14 communique avec la chambre 4 à pression constante par un passage 15 et une soupape 16 d'ouverture et de fermeture, et la chambre 4 communique avec une source d'une dépres- sion, par exemple un collecteur d'admission d'un moteur associé, non représenté, par une tuyauterie 17 montée sur l'enveloppe 1 afin qu'une dépression soit transmise. D'autre part, un espace intermédiaire formé entre le premier siège 10 contre l'élément d'obturation 14 et le second siège 12 contre l'élément d'obturation 14 communique avec la chambre 5 à pression variable par un passage 18 formé dans le corps 6. Enfin, un espace formé vers l'inté- rieur du second siège 12, contre l'élément d'obturation 14, communique avec l'atmosphère par un passage 20 dans lequel est disposé un filtre 19. La chambre 5 à pression variable est séparée hermétiquement de l'extérieur par un organe 21 d'étanchéité qui peut coulisser dans le corps 6 de soupape. Le plongeur 11 de la soupape qui forme le mécanisme 7, est bloqué par une clavette 24 de manière qu'il ne puisse pas être retiré du corps 6, et son extrémité est raccordée à un arbre 25 d'entrée qui est couplé mécaniquement à une pédale de frein, non représentée. L'autre face d'extrémité du plongeur 11 est disposée en regard d'une face d'extrémité d'une tigepoussoir 26, un disque 27 de réaction étant placé entre les deux surfaces en regard. L'enveloppe avant la a une partie axiale comportant une partie cylindrique rentrante lc qui dépasse dans l'enve- loppe 1, avec un organe 28 d'étanchéité placé à l'inté- rieur. La tige-poussoir 26 peut coulisser dans l'organe 28 d'étanchéité vers l'extérieur de l'enveloppe 1 afin qu'elle soit raccordée au piston d'un maitre-cylindre, non repré- senté. La soupape 16 est placée dans la chambre 4 à pres- sion constante et elle est montée sur le corps 6 à un emplacement qui se trouve à l'extérieur du ressort hélicol- dal 8 de rappel et au-dessous de celui-ci, si bien que le passage 15 formé dans le corps 6 peut être ouvert ou fermé par la soupape 16. Comme représenté à plus grande échelle sur la figure 2, la soupape 16 comporte un boîtier 31 qui est destiné à recouvrir un siège 30 de soupape formé autour de l'ouver- ture du passage 15 dans la chambre 4 à pression constante. Le boîtier 31 a un organe cylindrique 32 fixé au corps 6 autour du siège 30, et un organe 33 en forme de cuvette fixé de manière qu'il soit solidaire de l'extrémité libre de l'organe cylindrique 32 à sa périphérie externe. Un élément 34 d'obturation qui est destiné à être en appui contre le siège 30 se loge dans le boitier 31 et il a une partie 34a de diamètre réduit à son extrémité droite, cette partie pouvant coulisser dans une ouverture 35 de guidage formée dans le corps 6, si bien que l'élément d'ob- turation 34 peut se déplacer en translation dans la direc- tion axiale du boîtier 31. Un ressort 36 est placé entre l'élément d'obturation 34 et le corps 6 de soupape afin qu'il maintienne normalement l'élément 34 d'obturation à distance du siège 30. Une membrane 37 est appliquée contre la face gauche de l'élément 34 d'obturation et a un cordon à sa périphé- rie, maintenu entre des parties en butée des organes 32 et 33 de manière hermétique, si bien qu'une chambre 38 sous pression est délimitée entre la membrane 37 et l'organe 33 en forme de cuvette. D'autre part, un espace disposé de l'autre côté de la membrane 37, par rapport à la chambre 38, communique avec la chambre 4 à pression constante par une ouverture 32a formée dans l'organe cylindrique 32. Un conduit souple 39 a une première extrémité rac- cordée en position choisie autour de la périphérie de l'or- gane 33 en forme de cuvette qui délimite la chambre 38 sous pression et son autre extrémité sort de l'enveloppe 1 par une rondelle 41 placée dans une ouverture 40 disposée dans l'enveloppe avant la, et il s'enroule en hélice dans la chambre 4 à pression constante de l'enveloppe 1 afin qu'il communique avec une source d'une dépression, telle que le collecteur d'admission comme indiqué précédemment, par l'intermédiaire d'une électrovanne 42 de commutation. Cette électrovanne 42 de commutation est commandée par un organe 43 de commande qui comprend un microordina- teur et elle est normalement maintenue en position de repos dans laquelle elle communique avec la source d'une dépres- sion si bien qu'une dépression est transmise à la chambre 38. Cependant, lorsque l'organe 43 de commande commute, la pression atmosphérique pénètre dans la chambre 38 si bien que l'élément d'obturation 34 vient en appui contre le siège 30 malgré la force d'élasticité du ressort 36 si bien que la soupape 16 se ferme. Dans le mode de réalisation considéré, le conduit 39, l'électrovanne 42 et l'organe 43 de commande forment ensemble un dispositif d'alimentation en fluide sous pres- sion qui transmet un fluide sous pression à la chambre 38 depuis l'extérieur de l'enveloppe 1. Dans la disposition décrite et dans les conditions normales, l'organe 43 de commande maintient l'électrovanne en communication avec une source d'une dépression si bien qu'une dépression pénètre dans la chambre 38 de la soupape 18. Ainsi, l'élément d'obturation 34 est maintenu à dis- tance du siège 30 par le ressort 36 et le passage 15 reste ouvert. Lorsque le passage 15 est ouvert, le servofrein fonctionne de la même manière qu'un servofrein classique qui n'a pas de soupape 16, et peut donc donner un effet de freinage à la suite de l'enfoncement d'une pédale de frein, en général d'une manière analogue au fonctionnement connu. Lorsqu'une condition donnée est satisfaite, par exemple lorsque le fait qu'une pédale de frein a été enfon- cée de façon continue pendant plus d'un intervalle de temps donné alors que le véhicule est au repos, l'organe 43 de commande commute l'électrovanne 42 afin qu'elle soit reliée à l'atmosphère. La pression atmosphérique est alors intro- duite dans la chambre 38 de la soupape 16 par le conduit 39, si bien que l'élément 34 d'obturation s'appuie contre le siège 30 malgré la force du ressort 36, et vient fermer le passage 15. Dans ces conditions, lorsque la pédale de frein est relâchée afin que le canal formé par le mécanisme 7 à sou- pape commute, la pression atmosphérique transmise dans la chambre 5 à pression variable ne peut pas parvenir à la chambre 4 à pression constante si bien que le freinage existant avant la libération de la pédale de frein se pour- suit. Lorsque la force d'élasticité du ressort 36 est con- venablement choisie, la soupape d'ouverture-fermeture peut aussi jouer le rôle d'une soupape de décharge empêchant la retenue d'une pression excessivement élevée dans la chambre à pression variable. Lorsqu'une pédale d'accélérateur est alors enfoncée, l'organe 43 commute l'électrovanne 42 de manière qu'elle communique avec la source d'une dépression et introduise une dépression dans la chambre 38, si bien que l'élément 34 d'obturation s'écarte du siège 30 sous l'action de la force du ressort 36 et permet à la pression atmosphérique qui a été introduite dans la chambre 5 à pression variable de parvenir à la chambre 4 à pression constante si bien que le servofrein revient en position de repos. Dans ce mode de réalisation, l'amplitude de la force avec laquelle l'élément 34 d'obturation est repoussé peut être accrue suivant la pression du fluide transmise à la chambre 38, si bien que la réduction de sa dimension axiale peut être facilitée par rapport à celle d'une électrovanne utilisée dans la technique antérieure. Par ailleurs, le chauffage dû à l'enroulement de l'électrovanne peut être évité si bien que l'influence nuisible de la chaleur sur le corps 6 de la soupape ou sur le piston moteur 2 peut être totalement éliminée. Dans un dispositif classique dans lequel des fils sont reliés à l'électrovanne et passent à travers l'enve- loppe de manière hermétique, un joint hermétique entre un revêtement et un fil d'âme ne peut pas être conservé bien qu'un joint hermétique puisse être obtenu entre le revête- ment et l'enveloppe, si bien que des fuites sont possibles par l'espace formé. Cependant, le mode de réalisation de l'invention supprime cette possibilité. Il faut noter que la chambre 38 sous pression a un volume réduit permettant la réduction d'épaisseur du con- duit 39. L'utilisation d'un conduit mince 39 n'a pas d'in- fluence notable sur la pression régnant dans la chambre 4 à pression constante si la connexion entre le conduit 39 et le boitier 31 est rompue, assurant un fonctionnement normal du servofrein. Il faut aussi noter qu'un orifice peut aussi être formé, à la place de la réduction d'épaisseur du conduit 39. La figure 3 représente un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel une ouverture d'un passage 115, formée dans un corps 106 de soupape débouchant dans une chambre à pression constante 104 est recouverte par une plaque 150 ayant une ouverture centrale et dont le bord délimite un siège 130 de soupape qui entoure l'ouverture du passage 115. Un joint hermétique est formé entre la plaque et le corps 106 par un organe 151 d'étanchéité qui entoure le passage 115. Par ailleurs, la disposition est pratiquement la même que décrit en référence au premier mode de réalisa- tion, et les éléments correspondant à ce mode de réalisa- tion portent les mêmes références numériques, augmentées d'une centaine. Le fonctionnement de ce mode de réalisation est analogue à celui du premier mode de réalisation. REVENDICATIONS 1. Servofrein comprenant un piston moteur (2) dis- posé afin qu'il puisse coulisser dans une enveloppe (1), un mécanisme à soupape (7) logé dans un corps (6) de soupape placé dans une partie axiale du piston moteur, une chambre (4) à pression constante et une chambre (5) à pression variable délimitées respectivement en avant et en arrière du piston moteur dans le sens de fonctionnement de celui- ci, un passage (15) formé dans le corps de soupape et des- tiné à faire communiquer le mécanisme à soupape et la chambre à pression constante, et une soupape d'ouverture- fermeture montée dans le corps de soupape et destinée à ouvrir et fermer ledit passage, caractérisé en ce que la soupape d'ouverture-fermeture (16) comporte un siège (30) formé autour du passage, un élément d'obturation (34) mobile en translation dans un carter (31) qui est monté sur le corps de soupape, une chambre (38) sous pression délimi- tée dans le carter afin que l'élément d'obturation soit repoussé vers le siège de soupape, et un dispositif (17, 39, 42) d'alimentation en fluide sous pression destiné à transmettre un fluide à la chambre sous pression depuis l'extérieur de l'enveloppe afin que l'élément d'obturation soit appliqué contre le siège. 2. Servofrein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une plaque (150) est montée sur la face d'extrémi- té du corps (106) de soupape autour de l'ouverture du pas- sage (115) et coopère de manière hermétique, le siège étant délimité sur la plaque. 3. Servofrein selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (34) a une partie (34a) de diamètre réduit tournée vers le corps de soupape, cette partie étant logée de manière qu'elle cou- lisse dans une ouverture de guidage (35) formée dans le corps de soupape. 4. Servofrein selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une membrane (37) placée transversalement à la périphérie interne du boîtier et à l'élément d'obturation, la membrane délimitant la chambre sous pression dans le boîtier. 5. Servofrein selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier (31) comprend un organe cylindrique (32) fixé au corps de soupape autour du siège, et un organe (33) en forme de cuvette fixé à l'organe cylindrique et solidaire de celui-ci, une partie périphérique externe de la membrane (37) étant retenue entre l'organe cylindrique et l'organe en forme de cuvette afin que la chambre sous pression soit délimitée dans l'organe en forme de cuvette, l'organe cylindrique ayant une ouverture (32a) qui assure la communication entre l'intérieur et l'extérieur. 6. Servofrein selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif d'alimen- tation en fluide sous pression comporte un conduit (39) assurant la communication entre la chambre sous pression et une source de fluide sous pression placée à l'extérieur de l'enveloppe, une électrovanne (42) de commutation placée dans le conduit et destinée à commuter sélectivement la connexion de la chambre sous pression avec la source de fluide sous pression ou l'atmosphère, et un organe de com- mande (43) destiné à commander l'électrovanne. 7. Servofrein selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (34) joue aussi le rôle de soupape de décharge qui est écartée du siège lorsque du fluide sous pression est intro- duit dans la chambre à pression variable alors que l'élé- ment d'obturation est en appui contre le siège et qui s'écarte du siège lorsque du fluide à une pression dépas- sant une valeur donnée pénètre dans la chambre à pression variable.