Brevet FR2631914A1 — publié le 19891201

-1 - 2631914 DISWOSTIZT D'AUTA1CU &V mIrXItGU L'invention concerne un dispositif de freinage hydraulique assisté, conçu notamment pour &tre utilise sur un véhicule automobile avec conduite & droite. Sur les véhicules équipés d'un système de freinage hydraulique assisté, ce système comprend habituellement un servomoteur d'assistance et un maitre-cylindre disposés.bout a bout. De façon plus précise, la pédale de frein agit sur une tige de commande du servomoteur, ce qui a pour effet d'actionner a l'intérieur de ce dernier des moyens d'assistance déplaçant une tige de poussée qui actionne a son tour au moins un piston d'actionnement équipant le maitre-cylindre. Cette disposition compacte est avantageuse car elle permet de donner à l'ensemble servomoteur-maitrecylindre une structure relativement simple. Il existe cependant des cas dans lesquels il n'est pas possible de placer directement le servomoteur entre la pédale de frein et le maitre-cylindre. Cette situation se présente notamment sur certains véhicules avec conduite a droite. En effet, l'encombrement diamétral du servomoteur ou longitudinal du maitrecylindre peut alors rendre impossible l'implantation de l'ensemble dans le compartiment moteur afin qu'il soit actionne directement par la pedale de frein. De plus, pour des raisons de sécurieté, il est courant de prévoir deux circuits hydrauliques sépares, de sorte qu'une défaillance sur l'un descircuits n'empêche pas l'autre de fonctionner normalement. Lorsqu'une assistance au freinage est desiree il est connu de disposer un servomoteur d'assistance pour chaque circuit. Une telle installation de freinage est connue notamment du brevet FR-A-A2 494 653 au nom du demandeur. 'l existe egalement des cas ou il n'est pas pcssible de disposer tous les eléments d'une telle installation dans le compartiment moteur. -2- On connaót par le brevet GB-A -837 576 un dispositif intégrant un régulateur, un servomoteur d'assistance au freinage et un cylindre de pression en tandem, le maltre-cylindre actionné par la pédale de frein étant séparé de ce dispositif. Un tel dispositif ne présente pas l'inconvénient de nécessiter deux servomoteurs d'assistance. Il présente toutefois une longueur exagerée pouvant rendre -difficile, voire impossible son implantation sur certains types de véhicules. De plus, de par sa conception, la défaillance sur un des circuits hydrauliques entraîne une course exagérement longue de la pédale de frein. L'invention a donc pour but de prévoir un systeme hydraulique de freinage assiste a deux circuits dont la conception particulière autorise son implantation sur des véhicules automobiles de tout type et notamment sur des véhicules avec conduite a droite, qui soit d'un encombrement réduit et de faible contenance en liquide de freinage. Ce but de l'invention est atteint en prévoyant un dispositif d'assistance au freinage hydraulique, notamment pour vehicules automobiles, destine a être inséré dans les circuits hydrauliques entre un maitre-cylindre en tandem et au moins deux freins de roue, comprenant une valve a commande hydraulique, un servomoteur a dépression et un emetteur de pression en tandem soumis a la pression engendrée par le maitre-cylindre en tandem et transmettant aux freins de roue une pression assistée sous l'action du servomoteur à dépression commandé par la valve à commande hydraulique, cet émetteur de pression comprenant un premier piston susceptible d'être actionné directement par un premier moyen d'actionnement soumis a la pression engendrée par le maitre-cylindre en tandem et transmettant une première pression assistée a au moins un frein de roue, et un second piston soumis a -3- la pression engendrée par le maitre-cylindre en tandem et susceptible d'être actionné directement par un second moyen d'actionnement soumis à la première susdite pression, ce second piston transmettant une pression assistée à au moins un autre frein de roue, caracterisé en ce que les premier et second pistons sont ramenés dans leur position de repos respectivement par les premier et second moyens d'actionnement. Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, en se référant au dessin annexe sur lequel: - la figure unique représente en coupe transversale un dispositif d'assistance au freinage conforme a l'invention. Dans la description qui va suivre, on appellera par convention "arriere" l'extrémité vers laquelle se déplacent les pièces mobiles lorsque ces pièces reviennent vers leur position de repos et "avant" l'extrémité vers laquelle se déplacent les pièces mobiles lorsqu'elles sont actionnées. Les extrémités arrière sont orientées vers la droite sur la figure. Sur la figure, on a représenté un dispositif d'assistance au freinage hydraulique conforme à l'invention, qui comprend principalement un corps i dans lequel sont formés un alésage borgne 2 et un autre alésage étagé traversant 3. L'alésage 2 reçoit un manchon 4 dans lequel coulissent de façon étanche un premier piston 5, et un second piston 6, maintenus éloignés l'un de l'autre par un ressort 7 qui ménage ainsi entre les pistons un volume 8. A l'arrière du piston 5 est formée une partie cylindrique 9 de plus faible diamètre lui permettant de venir en butée arrière sur le fond de l'alésage 2, et définissant ainsi un volume annulaire 10. Les volumes 8 et 10 communiquent respectivement avec des orifices il et 4 26 3 9631914 12 ménagés dans 1e corps 1, qui sont reliés par des canalisations (non représentées) aux deux sorties d'un maitre-cylindre tandem classique (non représenté). L'alésage 2 Ost muni & son extrnémité avant d'une pièce annulaire 13 servant de guide pour une tige 14 solidaire du piston 6. Sur le corps 1 est fixée une valve pneumatique de commande 15 comprenant un filtre à air 16, une membrane étanche et déformable 17 supportant un clapet creux 18, solidaire de la tige 14, cette membrane étant rappelée dans sa position de repos par un ressort de rappel 19. La valve comprend encore un clapet 20 maintenu en position de repos sur son siège 21 par un ressort de rappel 22. Sur le corps 1 est fixe un servomoteur 26, comprenant de façon classique une enveloppe extérieure 27 formée de deux demi coquilles présentant une symétrie de révolution autour de l'axe du servomoteur qui coincide avec l'axe de l'alesage 3. Le servomoteur comprend également une membrane 28 étanche et deformable, fixée au bord péripherique extérieur de l'enveloppe 27, et fixée sur le piston de servomoteur dont le moyeu est solidaire d'une tige de poussée 25. Cette membrane délimite. à l'intérieur de l'enveloppe 27 deux chambres 29 et 30, la chambre 29 étant normalement reliée a une source de vide (non représentee) au moyen d'un cLapet de retenue de vide 31. L'alésage etage 3 reçoit a son extrémite arrière un manchon 24 dans lequel coulisse de façon étanche la tige de poussée 25 du servomoteur 26. Dans l'alésage 3 coulisse de façon étanche un piston étagé 32 muni d'un perçage axial 33 et d'un perçage diamétral 34 de façon à faire communiquer les espaces situés en avant et en arrière de ce piston. Le piston 32 comporte a son extrémité arrière une partie 35 de diamètre inférieur a celui de l'aelésage 3, définissant ainsi un espace annulaire 37, communiquant avec l'espace annulaire 10 dans l'alésage 2 au mcven de perçages 38 réalisés dans le corps 1. _5 2 62631914 Le piston 32 est muni à sa partie arrière d'un alésage borgne et coopèrte avec la tige de poussée 25 au moyen d'une goupille 39 fixée rigidement & cette dernière, et s'étendant radialement & l'extérieur de celle-ci dans des ouvertures oblongues 40 du piston 32 de longueur supérieure au diamètre de la goupille de façon à ménager une certaine course morte lorsque la tige 25 avance vers le piston 32. La tige 25 est de plus pourvue à son extrémité avant d'un clapet 41 pouvant ou non obturer le perçage axial 33 du piston 32. Celui-ci est solidaire à son extrémité avant d'une tige 42. Dans l'alésage étagé 3 coulisse également de façon étanche un piston intermédiaire étagé 43 dont l'extrémité avant, de plus petit diamètre, coulisse de façon étanche, dans l'extrémité avant 44 de l'alésage étagé 3. Le piston intermédiaire 43 est muni & son extrémité arrière d'un alésage borgne dans lequel peut coulisser la tige 42 portée par le piston 32 de façon à former une liaison entre ces deux pistons avec amortissement fluide. De plus, pour permettre le coulissement du piston 43, l'espace annulaire entre lui et l'alésage 3 est mis a la pression atmosphérique au moyen d'un perçage pratiqué dans le corps 1 et muni d'un filtre à air. Sur le corps 1 est fixée une pièce 45 comportant un alésage borgne 46 de même axe que l'alésage 3, de diamètre supérieur a celui de l'alésage 3, comme il sera explicité plus loin, dans lequel coulisse de façrcn étanche un piston 47. Ce piston est lui aussi muni d'un perçage axial 48 faisant communiquer les espaces situés en avant et en arrière de ce piston. Le piston 47 comporte a son extrémité arrière une partie 49 de diamètre inférieur à celui de l'alésage 46, définissant ainsi un espace annulaire 50, communiquant avec l'espace annulaire 8 dans l'alésage 2 au moyen de per,çages 51 réalisés dans le corps 1. -6- 2631914 Le piston 47 coopère avec le piston intermédiaire 43. au moyen d'une goupille 52 fixée rigidement & ce dernier et s'étendant radialement à l'extérieur de celui-ci dans des ouvertures oblongues 53 du piston 47 de longueur supérieure au diamètre de la goupille de façon & ménager une certaine course morte lorsque le piston 43 avance vers le piston 47. Le piston intermédiaire 43 est de plus pourvu & son extrémité avant d'un clapet 54 pouvant ou non obturer le perçage axial 48 du piston 47. L'espace 55 entre le piston 47 et le fond de l'alésage 46 communique, par l'orifice 56 ménagé dans la pièce 45, avec des freins de roue (non représentés) par des canalisations (non représentées). De même, l'espace 57 entre le piston 32 et le piston 43 communique, par l'orifice 58, ménage dans la piece 1, avec d'autres freins de roue (non représentes) par des canalisations (non représentées). Il est enfin prévu de réaliser dans le corps 1 un perçage 59 mettant en communication la chambre avant 29 du servomoteur 26 avec la chambre 60 située en arrière de la membrane 17 de la valve 15. Une canalisation 61 met en communication la chambre arrière 30 du servomoteur 26 avec la chambre 62 située en avant de la membrane 17 de la valve 15. Le fonctionnement du dispcs:tif d'assistance au freinage hydraulique qui vient d'être decrit est le suivant. Dans sa position de repcs, toutes les pièces mobiles occupent leur position arr;ere, c'est a dire sur la droite en regardant la figure. Le circuit primaire est constitue par l'orifice 12, l'espace annulaire 10, le perçage 38, l'espace annulaire 37, l'ouverture 40, l'espace entre la tige 25 et le piston 32, le perçage axial 33, le perçage diamétral 34, l'espace 57 et l'orifice 58. Le circuit secondaire est ccrstitué par l'orifice 11, le volume 8, le perçage 51, l'espace annulaire 50, -7- les ouvertures 53, l'espace entre le piston 43 et le piston 47, le perçage axial 48, l'espace 55 et l'orifice 56. Au repos, les cylindres de roue (non représentés) communiquent avec le maitre-cylindre tandem (non representé) au travers des circuits primaire et secondaire. Ils sont à la même pression que lui, lui-même étant relié de façon classique & un réservoir double de liquide de freinage. Par ailleurs, la chambre 29 du servomoteur 26 est constamment reliée a une source de vide (non représentee) par un clapet de retenue de vide 31. Elle communique par le perçage 59 avec la chambre 60 de la valve 15. Le clapet creux 18 étant maintenu dans sa position arrière sous l'effet du ressort de rappel 19, la chambre 60 communique avec la chambre 62 par l'intermédiaire du clapet creux 18, et par la canalisation 61 avec la chambre arrière 30 du servomoteur. Au repos, les chambres 29 et 30 sont donc à la même pression, la tige 25 est alors maintenue en arrière sous l'effet du ressort de rappel 63. Lorsque le conducteur du véhicule actionne la pédale de frein (non représentee), celle-ci actionne de façon classique les deux pistons du maître-cylindre tandem (non représenté) qui accroissent la pression dans les entrées des circuits primaire et secondaire jusqu'à une valeur Pe. Cet accroissement de pression est simultanément transmis aux pistons 5 et 6 dans l'alésage 2 qui se déplacent vers l'avant (vers la gauche de la figure) et poussent le clapet creux 18 de la valve de commande 15 jusqu'à l'amener au contact du clapet 20. La chambre 6C se trouve alors isolée de la chambre 62. Le clapet creux 18 poursuivant son mouvement force le clapet 20 à quitter son siège 21 et admet donc de l'air de la chambre 65 dans la chambre 62 et donc par la canalisation 61, également dans la chambre 30, la chambre 29 étant toujours soumise -8 - 2631914 au vide par l'embout 31. La différence de pression des deux côtés de la membrane 28 fait avancer celle-ci en entrainant la tige de poussée 25. Après une certaine course morte, le clapet 41 obture le perçage axial 33, la tige de poussée 25 pousse alors directement le piston 32 et la tige 42. La tige 42 tend A pénétrer dans l'alésage postérieur du piston 43 mais, du fait de l'accouplement & amortissement fluide entre ces deux pièces, elle entraîne d'abord dans son mouvement le piston intermédiaire 43 qui, apres une certaine course morte, vient appliquer le clapet 54 sur la partie postérieure du piston 47 et obturer le perçage 48. Par l'action conjuguée de l'amortissement fluide entre les pistons 32 et 43, et de la faible longueur des courses mortes, la fermeture des clapets 41 et 54 est pratiquement simultanée. Le piston 43 pousse alors directement le piston 47 tandis que la tige 42 peut alors pénétrer dans l'alésage borgne situé à l'arrière du piston 43, la tige 42 étant solidaire du piston 32, poussé directement par la tige 25. Le liquide de freinage situé dans les espaces 57 et 55 subit alors un accroissement de pression, transmis aux freins de roues par les orifices 58 et 56. Lorsque l'effort de freinage est maintenu, c'est à dire lorsque la pression Pe est constante, la membrane 17 prend une position d'équilibre dépendant des forces qui agissent sur elle: elle reçoit de l'avant l'effort du ressort de rappel 19, augmenté de la pression de l'air admis par l'ouverture du clapet 20, alors qu'elle reçoit de l'arrière le vide régnant dans la chambre 60 et la pression transmise par le piston 6. Si l'effort de freinage augmente, c'est a dire si la pression P. augmente, le processus décrit précédemment se répète, le clapet 20 s'ouvre à nouveau, ce qui entraîne une augmentation de l'assistance. 9 2 2631914- Lorsque l'effort de freinage diminue, c'est & dire lorsque la pression Pe diminue, les pistons 5 et 6 reviennent en arrière, ainsi que le clapet creux 18. Les chambres 60 et 62 sont alors mises en communication, et, par la- canalisation 61, la chambre 30 est alors de nouveau soumise & un vide. La membrane 28 revient en arrière, entraînant avec elle la tige 25, qui entraîne à son tour par la goupille 39 le piston 32 et la tige 42. L'accouplement & amortissement fluide entre la tige 42 et le piston 43 provoque alors l'entraînement du piston intermédiaire 43 par 'la tige 42, le piston 43 entraînant enfin le piston 47 par l'intermédiaire de la goupille 52 jusqu'a ce que celui-ci vienne en butée arrière sur le corps 1. Les clapets 41 et 54 s'ouvrent alors, permettant au liquide de freinage de refluer des cylindres de roue au maitre-cylindre par les circuits primaire et secondaire. On voit ainsi que, par l'action combinée de l'accouplement a amortissement fluide entre les pistons 32 et 43 et de l'entraînement des pistons 32 et 47 respectivement par les goupilles 39 et 52, les pistons 32 et 47 reviennent dans leur position de repos sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des ressorts de rappel, ce qui permet de donner aux espaces 55 et 57 des volumes réduits, d'ou une quantité moindre de liquide de freinage. On voit également que l'on obtient aux sorties 58 et 56 des circuits primaire et secondaire une pression hydraulique Pe augmentee d'une pression proportionnelle à la différence des pressions régnant de chaque côté de la membrane 28, et qu'on obtient bien l'assistance au freinage recherchée, dans des circuits hydrauliques indépendants. De façon plus précise, en appelant Pl et P2 les pressions du liquide de freinage aux sorties respectivement des circuits primaire et secondaire, S1 et - 10 - S2 les sections des alésages 3 et 46 respectivement, S3 la section de l'espace annulaire compris entre le piston 43 et l'alésage 46, S4 la section de l'espace annulaire compris entre la tige 25 et l'alésage 3, et F l'effort d'assistance transmis par la tige 25, cet effort étant proportionnel à la pression d'entrée Pe, soit F=B.Pe, on comprend que l'équilibre du système lors d'un freinage est tel que le piston primaire 32 est soumis à l'avant a une force PlSl, et à l'arrière à une force PeS4 augmentée de l'effort d'assistance F=B.Pe, tandis que le piston secondaire 47 est soumis à l'avant à une force P2S2, et à l'arrière à une force PeS3, augmentée elle aussi de la force P1S1. L'équilibre du système impose que l'on ait pour chaque piston: P1S1 = PeS4 + F et P2S2 = PeS3 + P1S1 Comme il est bien connu dans la technique du freinage, il est hautement désirable d'obtenir dans les circuits primaire et secondaire des pressions égales, c'est à dire qu'a toute pression d'entrée Pe, on doit avoir P1 = P2. On en déduit que cette condition sera remplie en donnant à l'alésage 46 un diamètre supérieur à celui de l'alésage 3, d'o S2 > Sl, selon une relation dépendant du coefficient d'assistance B, soit: S2 = Sl (1 + s) B+S4 ou, en appelant P la pression commune aux deux sorties, et R le rapport de la pression de sortie à la pression d'entrée R = P Pe soit S2 = S1 + S a R De plus, le fonctionnement du système est assuré dans tous les cas de défaillance: - si un circuit entre le maître-cylindre tandem et - 11 - une des entrées 11 et 12 est défaillant, l'autre circuit sera toujours capable de transmettre la pression d'entrée Pe et de mettre en action le dispositif d'assistance, au prix d'une course de pédale de frein allongée. - si un circuit entre une des sorties 56 ou 58 et un des freins de roue est défaillant, l'autre circuit transmettra lui aussi la pression d'entrée Pe assistée par le dispositif d'assistance. - si le systeme d'assistance (valve de commande ou servomoteur) est défaillant, la pression d'entrée Pe sera intégralement transmise, sans assistance, aux sorties 56 et 58. Avec le dispositif de freinage hydraulique qui vient d'être décrit, on voit que l'on a bien réalisé un système compact, susceptible d'être disposé sur tout type de véhicule automobile, et notamment sur des véhicules avec conduite à droite, puisqu'il est totalement sépare du maître-cylindre tandem, fiable puisque autorisant le fonctionnement en cas de défaillance d'un des circuits, et ne nécessitant qu'un faible volume de liquide de freinage. L'invention décrite n'est pas limitée au mode de réalisation représenté,- mais en embrasse au contraire toutes les variantes accessibles a l'homme du métier. On peut par exemple prévoir que le piston 43 porte une tige vers l'arrière pénétrant dans un tube creux porté par le piston 32. - 12 - R B VB ND I CAT N 0 S 1. Dispositif d'assistance au freinage hydraulique, notamment pour véhicules automobiles, destiné à être inséré dans les circuits hydrauliques entre un maître-cylindre en tandem et au moins deux freins de roue, comprenant une valve a commande hydraulique (15), un servomoteur à dépression (26) et un émetteur de pression en tandem soumis à la pression engendrée par le maitre-cylindre en tandem et transmettant aux freins de roue une pression assistée sous l'action du servomoteur a dépression commandé par la valve à commande hydraulique, cet émetteur de pression comprenant un premier piston (32) coulissant de façon étanche dans un premier alésage (3) et susceptible d'être actionné directement par un premier moyen d'actionnement (25), soumis à la pression engendrée par le maître-cylindre en tandem et transmettant une première pression assistée à au moins un frein de roue, et un second piston (47) coulissant de façon étanche dans un second alésage (46), soumis à la pression engendrée par le maitre-cylindre en tandem et susceptible d'être actionné directement par un second moyen d'actionnement (43) soumis à la susdite première pression, ce second piston transmettant une seconde pression assistée a au moins un autre frein de roue, caractérisé en ce que les premier et second pistons (32,47) sont ramenés dans leur position de repos respectivement par les premier et second moyens d'actionnement (25,43). 2. Dispositif d'assistance au freinage hydraulique selon la revendication 1, caractérise en ce que le premier moyen d'actionnement est constitué de la tige de poussoir (25) du servomoteur (26). 3. Dispositif d'assistance au freinage hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second moyen d'actionnement est constitué par un piston intermédiaire (43) coulissant de façon étanche dans le premier alésage (3). - 13 - 4. Dispositif d'assistance au freinage hydraulique selon l'une des revendications 1 & 3, caractérisé en ce que le premier piston (32) est actionné, lors de son retour en position de repos, par le premier moyen d'actionnement (25) par l'intermédiaire d'une goupille (39) fixée rigidement à ce premier moyen d'actionnement et s'étendant radialement à l'extérieur de celui-ci dans des ouvertures oblongues (40) du premier piston (32). 5. Dispositif d'assistance au freinage hydraulique selon l'une des revendications 1 & 4, caractérisé en ce que le second piston (47) est actionné, lors de son retour en position de repos, par le second moyen d'actionnement (43) par l'intermédiaire d'une goupille (52) fixée rigidement a ce second moyen d'actionnement et s'étendant radialement a l'extérieur de celui-ci dans des ouvertures oblongues (53) du second piston (47). 6. Dispositif d'assistance au freinage hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le second moyen d'actionnement (43) est relié au premier piston par un moyen d'amortissement fluide. 7. Dispositif d'assistance au freinage hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que les premier (3) et second (46) alésages ont des diamètres différents. 8. Dispositif d'assistance au freinage hydaulique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier alésage (3) a un diamètre inférieur à celui du second alésage (46).