Brevet FR2703314A1 — publié le 19941007

- DISPOSITIF DE FREINAGE ET POMPE PIEZOELECTRIOUE DE COMMANDE. La présente invention concerne un dispositif de freinage à pompe piézoélectrique et une pompe comprenant par exemple un organe d'actionnement piézocéramique pour produire la pression de freinage. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de freinage à commande piézoélectrique pour véhicule automobile comprenant: un récepteur actionné par une pression de fluide, une pompe piézoélectrique de mise en pression du fluide, un réservoir de fluide d'alimentation de ladite pompe, des vannes de contrôle de pression du fluide délivré par la pompe, un organe d'actionnement du récepteur, des capteurs de pression du fluide en différents points du circuit hydraulique, et une unité centrale de traitement de signaux. La publication US-4 738 493 décrit un dispositif de freinage qui utilise une pompe piézoélectrique qui permet de faire varier la pression de freinage La mise en pression du fluide est opérée par une pédale de frein. Ce dispositif utilise un circuit hydraulique entre la pédale de frein et un récepteur. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de freinage et une pompe piézoélectrique de commande dans lequel la liaison hydraulique entre la pédale et le récepteur est partiellement supprimée. L'invention a également pour objet un dispositif de freinage et une pompe piézoélectrique de commande dans lequel la mise en pression du fluide est assurée par la pompe piézoélectrique. L'invention a également pour objet une pompe piézoélectrique trouvant notamment application dans un dispositif de freinage. Selon l'invention, l'organe d'actionnement du récepteur délivre un signal de commande à l'unité centrale disposée entre ledit organe d'actionnement et la pompe, laquelle est pilotée à partir de ladite unité centrale par l'intermédiaire d'un bloc d'alimentation électrique conjointement avec des vannes de contrôle par des signaux El délivrés par l'organe d'actionnement, par des signaux E 2, E 3 issus de capteurs de pression du fluide et par des signaux E 4 caractéristiques de la dynamique de la roue dans le but d'assurer un freinage optimal du véhicule. On comprendra mieux les buts, aspects et caractéristiques de la présente invention d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: -3- la figure 1 représente un schéma fonctionnel du dispositif de freinage selon l'invention. la figure 2 montre une coupe longitudinale de la pompe piézoélectrique selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la figure 3 est une vue en coupe de la pompe piézoélectrique représentée suivant la ligne A-A de la figure 2. Conformément aux figures 1 et 2, seules les parties constitutives nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentées. La figure 1 représente un schéma fonctionnel du dispositif selon l'invention appliqué au freinage d'une roue ( 12) d'un véhicule automobile. La roue ( 12) peut être freinée en rotation par des organes de friction (non représentés) solidaires d'un récepteur Les organes de friction sont amenés en contact étroit avec un élément lié à la roue, lors de l'actionnement du récepteur par un fluide sous pression. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le récepteur est constitué par un cylindre de roue ( 11). Ce fluide est mis sous pression par l'actionnement par le conducteur du véhicule d'un organe d'actionnement qui est constitué par une pédale ( 1) -4 - d'actionnement qui est constitué par une pédale ( 1) selon un mode particulier de réalisation de l'invention. Un transducteur ( 2) relié d'une part à la pédale et de l'autre à une unité centrale ( 3) transmet en entrée un signal El représentatif de l'actionnement de la pédale ( 1). L'unité centrale ( 3) est en outre connectée en entrée à des capteurs de pression ( 9,10) qui lui délivrent respectivement des signaux E 2 et E 3 et à un module ( 15) qui lui délivre des signaux E 4 caractéristiques de la dynamique de la roue, notamment l'accélération et la vitesse angulaires de celle-ci. L'unité centrale ( 3) est connectée en sortie à deux vannes de contrôle ( 6,7) et à un bloc d'alimentation ( 4) haute tension alternative auxquels elle délivre respectivement des signaux Sl, 52 et 53. Le bloc d'alimentation est relié par des fils ( 4 a) et ( 4 b) à une pompe ( 5). Une première vanne de contrôle ( 6) est reliée par des conduites hydrauliques à un réservoir ( 8) d'une part et à la pompe ( 5) de l'autre alors que la seconde vanne de contrôle ( 7) est reliée à la pompe ( 5) d'une part et à un cylindre de roue ( 11) par des conduites hydrauliques. En référence aux figures 2 et 3, la pompe ( 5) comprend un empilement ( 13) piézoélectrique à -5- disques ( 14) céramiques polarisés dans le sens de l'épaisseur L'empilement ( 13) piézoélectrique est disposé dans une cavité d'un corps de pompe ( 17). Les disques ( 14) sont séparés par des électrodes, non représentées sur les figures, lesquelles sont alternativement connectées aux fils ( 4 a) et ( 4 b). En appliquant une différence de potentiel sur les fils ( 4 a,4 b), l'empilement ( 13) piézoélectrique va se dilater ou se contracter axialement suivant le signe de celle-ci. L'empilement ( 13) piézoélectrique est précontraint entre le corps de pompe ( 17) auquel est fixé un des disques extrêmes-de l'empilement et une membrane ( 16) vibrante à laquelle est fixée l'autre disque extrême. Une culasse ( 18), dont la forme définit en association avec la membrane ( 16) une chambre ( 19), est fixée par un cordon de soudure ( 21) annulaire à ladite membrane ( 16) et au corps de pompe ( 17), ce qui assure l'étanchéité de la chambre ( 19). La rigidité de l'ensemble constitué par la culasse ( 18) et le corps de pompe ( 17) est assurée par le dessin de la chambre ( 19) ainsi que par des brides ( 22,23) disposées entre la culasse et le corps de pompe ( 17), brides reliées entre elles par quatre tirants ( 24). Deux trous filetés ( 25,26) sont aménagés dans la culasse ( 18) afin d'admettre et de refouler un liquide Les phases d'admission et de refoulement sont contrôlées par les vannes de contrôle ( 6,7). -6- Un trou ( 27) pratiqué dans le corps de pompe ( 17) permet de conserver la pression atmosphérique à l'intérieur de celui-ci et de permettre le passage des fils ( 4 a,4 b) qui relient l'empilement ( 13) piézoélectrique au bloc d'alimentation ( 4) électrique 1 Conformément à la description précédente et aux figures 1,2,3 le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lorsque la pédale ( 1) est actionnée par le conducteur, celle- ci agit sur un transducteur ( 2) qui convertit la force exercée sur la pédale en un signal de consigne El transmis à l'unité centrale ( 3). En fonction de ce signal de consigne El, l'unité centrale ( 3) envoie un signal de commande 53 au bloc d'alimentation ( 4), lequel génère un champ électrique de l'ordre de 500 V/mm à une fréquence de 100 Hz, ce qui dilate et contracte l'empilement ( 13) piézoélectrique à cette fréquence. L'empilement ( 13) piézoélectrique entraîne dans son mouvement alternatif la membrane ( 16) qui lui est fixée. Le jeu d'ouverture et de fermeture des vannes de contrôle ( 6,7) dont le temps de réponse est compatible avec la fréquence de fonctionnement, permet de générer une surpression dans la chambre ( 19) ce qui élève à chaque cycle la pression au niveau du cylindre de roue ( 11) Pour optimiser le temps de montée en pression qui doit être le plus -7- court possible, la gestion des vannes de contrôle ( 6,7) exige un retour d'information sur la pression différentielle obtenue entre la chambre ( 19) et le cylindre de roue ( 11). Ces informations proviennent des capteurs de pression ( 9,10) Les signaux E 2, E 3 émis par ces capteurs sont transmis à l'unité centrale ( 3) et traités par celle-ci en fonction du signal de consigne El issu du transducteur ( 2) et des signaux E 4 délivrés par le module ( 15). En fonction de ce traitement, des signaux Si, 52 de commande contrôlent l'ouverture et la fermeture des vannes de contrôle ( 6,7) En particulier, lorsque vanne de contrôle ( 6) est fermée, la vanne de contrôle ( 7) est ouverte et la pompe ( 5) refoule le fluide contenu dans sa chambre ( 19) dans le cylindre de roue ( 11). Le dispositif proposé permet de réaliser un freinage indépendant sur chaque roue ( 12) du véhicule, De plus, le dispositif proposé réalise une fonction d'antiblocage avec les seuls éléments proposés, puisque la pression délivrée par la pompe ( 5) au cylindre de roue ( 11) est modulée en fonction des signaux E 4 délivrés par le module ( 15). -8- REVENDICATIONS 1) Dispositif de freinage et pompe piézoélectrique de commande pour véhicules automobiles comprenant: un récepteur actionné par une pression de fluide, une pompe piézoélectrique ( 5) de mise en pression du fluide, un réservoir ( 8) de fluide d'alimentation de ladite pompe, des vannes de contrôle ( 6,7) de pression du fluide délivré par la pompe, un organe d'actionnement du récepteur, des capteurs de pression ( 9,10) du fluide en différents points d'un circuit hydraulique, et une unité centrale ( 3) de traitement de signaux, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement du récepteur délivre un signal de commande à l'unité centrale disposée entre ledit organe d'actionnement et la pompe laquelle est pilotée à partir de ladite unité centrale par l'intermédiaire d'un bloc d'alimentation ( 4) électrique conjointement avec les vannes de contrôle ( 6,7) par des signaux El délivrés par l'organe d'actionnement, par des signaux E 2, E 3 issus de capteurs de pression du fluide et par des signaux E 4 caractéristiques de la dynamique de la roue dans le but d'assurer un freinage optimal du véhicule. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vannes de contrôle ( 6,7) sont respectivement montées entre le réservoir ( 8) et la pompe ( 5) et entre ladite pompe ( 5) et un récepteur. -9- 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pompe ( 5) possède un empilement piézoélectrique ( 13) à disques ( 14) céramiques dont un disque extrême est solidaire d'une membrane ( 16) vibrante qui délimite avec une culasse ( 18) à orifices ( 25,26) d'entrée et de sortie du fluide, la chambre de compression ( 19) du fluide. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'empilement piézoélectrique ( 13) est disposé dans une cavité d'un corps de pompe ( 17) et en ce que l'autre disque extrême est solidaire du corps de pompe. ) Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les capteurs de pression ( 9,10) détectent respectivement la pression régnant dans la chambre ( 19) de compression du fluide et la pression exercée par le fluide sur un récepteur. 6) Dispositif selon l'ensemble des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la culasse ( 18), le corps de pompe ( 17) et la membrane ( 16) sont liés par une soudure annulaire à fonction d'étanchéité de la chambre de compression. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de pompe ( 17) et la culasse ( 18) sont disposés entre deux brides reliées entre elles par des tirants ( 24). - 8) Pompe piézoélectrique de commande selon l'ensemble des revendications 3,4,5,6,7 caractérisée par le fait qu'elle est intégrée entre un réservoir ( 8) et un récepteur d'un dispositif de freinage d'une roue de véhicule automobile.