Brevet FR2706543A1 — publié le 19941223

DISPOSITIF DE COMMANDE PNEUMATIQUE A CHARGE REDUITE La présente invention concerne un dispositif de commande pneumatique pour servomoteur à dépression, comprenant : trois voies incluant une première entrée reliée à une première source de pression délivrant une pression relativement haute, une seconde entrée reliée à une chambre avant du servomoteur et à une seconde source de pression délivrant une pression relativement basse, et une sortie reliée à une chambre arrière du servomoteur, dont la pression est à controler ; un piston creux sensiblement cylindrique dans lequel débouche chacune des voies pour permettre l'établissement d'une communication sélective entre l'une quelconque des entrées et la sortie; un premier siège annulaire formé par une couronne interne du piston à l'extérieur de laquelle débouche la seconde entrée; un second siège annulaire, obturé axialement, monté dans le premier siège avec un jeu définissant un passage relié à la sortie, et coulissant axialement à l'intérieur de ce premier siège entre une position de repos, dans laquelle il est plus éloigné de la chambre avant que le premier siège annulaire, et une position de travail, dans laquelle il est plus proche de la chambre avant que le premier siège annulaire ; et un organe d'obturation de forme tubulaire présentant d'une part une partie postérieure montée étanche dans 7e piston à distance du premier siège et dont l'intérieur est relié à la première source, et d'autre part une face annulaire mobile suivant un axe du piston, sollicitée par une force élastique suivant une première direction axiale pointant vers la chambre avant, et propre à coopérer avec le second siège dans la position de repos de ce dernier pour relier la sortie à la seconde source à travers le passage, et avec le premier siège dans la position de travail du second siège, pour relier la sortie à la première source à travers ce passage, tout en interdisant la communication entre les deux entrées dans tous les cas. Des dispositifs de ce type sont bien connus dans l'art antérieur et utilisés depuis longtemps pour la commande des servomoteurs à dépression intégrés aux systèmes de freinage de tout véhicule automobile. Un problème classiquement rencontré dans la conception de tout dispositif de ce type est celui qui consiste à faire en sorte que l'effort restitué par ce dispositif lors de son retour vers son état de repos soit aussi proche que possible de l'effort requis pour son actionnement, et que ce dernier soit aussi faible que possible. Or, dans la mesure où l'organe d'obturation doit coopérer avec des sièges de diamètres différents puisque l'un est à l'intérieur de l'autre, et dans la mesure où ces sièges sont soumis à des pressions différentes, l'organe d'obturation est soumis à une pression différentielle qui d'une part produit un écart entre les efforts d'attaque et de retour du dispositif de commande, et qui d'autre part impose de solliciter la face annulaire de cet organe d'obturation au moyen d'une force élastique relativement importante, ce qui augmente la valeur de l'effort d'attaque. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de commande du type précédemment défini, mais qui échappe néanmoins à l'inconvénient précité. A cette fin, le dispositif de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que la face annulaire de l'organe d'obturation est raccordée à la partie postérieure par son diamètre interne, en ce qu'elle coulisse de façon étanche à l'intérieur du piston par son diamètre externe pour définir avec la partie postérieure de cet organe d'obturation une chambre de mémorisation d'état, et en ce qu'elle est percée d'au moins un orifice propre à faire communiquer cette chambre de mémorisation d'état avec le passage formé entre les deux sièges. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un système de freinage à assistance pneumatique utilisant un servomoteur classique - la Figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif conforme à l'invention, dans laquelle l'organe d'obturation est représenté dans sa position de repos ; et - la Figure 3 est une vue en coupe de ce même dispositif, mais dans laquelle l'organe d'obturation est représenté dans sa position de travail. Dans la mesure où l'invention ne concerne qu'un perfectionnement apporté aux systèmes de freinage à assistance pneumatique, et où la constitution générale et le fonctionnement de ces derniers sont bien connus de l'homme de l'art, ces systèmes ne seront rapidement rappelés ici que pour permettre une compréhension totale du perfectionnement que représente l'invention. Schématiquement, un système de ce type comprend un servomoteur 1 et un maître-cylindre 2. Le servomoteur comprend lui-même une enveloppe rigide 3 séparée en deux chambres 3a et 3b, de façon étanche, par une cloison mobile 4 susceptible d'entraîner un piston pneumatique 5 mobile à l'intérieur de l'enveloppe 3. La chambre avant 3a, dont la face avant est fermée de façon étanche par le maltre-cylindre 2, est en permanence raccordée à une source de basse pression D à travers une valve anti-retour 6. La chambre arrière 3b est en revanche susceptible d'être sélectivement raccordée soit à la source de basse pression D, soit à une source de haute pression, par exemple à l'atmosphère A. A cette fin, l'accès à la chambre arrière 3b est contrôlé par un clapet 7 et un plongeur 8, ce dernier étant relié une pédale de frein 9 par l'intermédiaire d'une tige de commande 10. Lorsque la tige de commande 10 est en position de repos, en l'occurrence tirée vers la droite, le clapet 7 établit normalement une communication entre les deux chambres 3a et 3b du servomoteur. La chambre arrière 3b étant alors soumise à la même dépression que la chambre avant 3a, le piston 5 est repoussé vers la droite, en position de repos, par un ressort de rappel 11. L'actionnement du plongeur 8 par un mouvement de la tige de commande 10 vers la gauche a pour effet, dans un premier temps, de déplacer le clapet 7 de façon qu'il isole l'une de l'autre les chambres 3a et 3b puis, dans un deuxième temps, de déplacer ce clapet de façon qu'il ouvre la chambre arrière 3b à la pression atmosphérique A, à travers un filtre 14. La différence de pression entre les deux chambres, alors ressentie par la cloison mobile 4, exerce sur cette dernière une poussée qui tend à la déplacer vers la gauche et à lui permettre d'entraîner le piston 5 qui se déplace à son tour en comprimant le ressort 11. L'effort de freinage exercé sur le plongeur 8 par la tige de commande 10, ou force d'entrée", et l'effort d'assistance au freinage, ou "force d'assistance", résultant de la poussée de la cloison mobile 4, se conjuguent sur un disque de réaction 12 pour constituer une force d'actionnement transmise au maître-cylindre par l'intermédiaire d'une tige de poussée 13. L'ensemble du clapet 7 et des organes qui interagissent avec lui constituent le dispositif de commande pneumatique du servomoteur. Plus précisément, un tel dispositif comprend traditionnellement trois voies 15, 16 et 17; le piston pneumatique 5 lui-même; des premier et second sièges annulaires 18, 19; et un organe d'obturation 21, de forme tubulaire. Les trois voies comprennent elles-mêmes une première entrée 15 reliée à une première source délivrant une pression relativement haute, en l'occurrence la pression atmosphérique A, une seconde entrée 16 reliée à la chambre avant 3a du servomoteur et à une seconde source délivrant une pression relativement basse, en l'occurrence la dépression D, et une sortie 17 reliée à la chambre arrière 3b du servomoteur, et permettant de contrôler la pression dans cette chambre. Chacune de ces voies débouche dans le piston pneumatique creux 5 pour permettre l'établissement d'une communication sélective entre l'une quelconque des entrées 15 et 16 et la sortie 17. Le premier siège annulaire 18 est formé par une couronne interne du piston, à l'extérieur de laquelle débouche la seconde entrée 16, tandis que le second siège annulairel9 est formé par la périphérie du plongeur 8, et se trouve donc obturé axialement par le fond de ce plongeur. Grâce au coulissement du plongeur 8, le second siège 19 peut se déplacer entre une position de repos, dans laquelle il est plus éloigné de la chambre avant 3a que le premier siège annulaire 18, et qui est celle qu'illustrent les figures 1 et 2, et une position de travail, dans laquelle il en est plus proche que ce premier siège 18, et qui est celle qu'illustre la figure 3. Comme le montre la figure 1, le second siège 19 est disposé à l'intérieur du premier siège 18, avec un jeu qui permet de définir un passage 20 relié à la sortie 17. L'organe d'obturation 21, de forme tubulaire, présente d'une part une partie postérieure 21a montée étanche dans le piston 5 à distance du premier siège 18 et dont l'intérieur est relié à la première source A, et d'autre part une face annulaire 21b mobile suivant un axe du piston et sollicitée par une force élastique suivant une première direction axiale X pointant vers la chambre avant 3a. La face annulaire 21b coopère avec le second siège 19 dans la position de repos de ce dernier (figures 1 et 2) pour relier la sortie 17 à la seconde source D à travers le passage 20, et coopère avec le premier siège 18 dans la position de travail du second siège 19 (figure 3), pour relier la sortie 17 à la première source A à travers ce même passage 20, toute communication entre les deux entrées 15 et 16 étant interdite quelle que soit la position du plongeur 8. Selon l'invention (figures 2 et 3), la face annulaire 21b de l'organe d'obturation est raccordée à la partie postérieure 21a par son diamètre interne, et coulisse de façon étanche à l'intérieur du piston 5 par son diamètre externe pour définir avec la partie postérieure 21a de cet organe d'obturation une chambre de mémorisation d'état 22. Par ailleurs, la face annulaire 21b de l'organe d'obturation est percée d'au moins un orifice 23 propre à faire communiquer cette chambre de mémorisation d'état 22 avec le passage 20 formé entre les deux sièges 18 et 19. Grâce à cet arrangement, le ressort 24 destiné à pousser l'organe d'obturation 21 dans la direction axiale X peut n'appliquer qu'une force très faible, comparativement à celle qu'il est nécessaire de prévoir dans l'art antérieur. En effet, lorsque le plongeur 8 est en position de repos, comme illustré sur la figure 2, la chambre 22 communique avec la seconde source D à travers l'orifice 23 et le passage 20, et se trouve donc à basse pression. Dans ces conditions, la face annulaire 21b de l'organe d'obturation 21 se trouve plaquée contre le premier siège 18 par la différence entre la pression atmosphérique A et la dépression D, de sorte qu'elle n'a en théorie besoin d'aucune sollicitation supplémentaire. D'autre part, lorsque le plongeur 8 est en position de travail, comme illustré sur la figure 3, la chambre 22 communique avec la première source A à travers l'orifice 23 et l'entrée 15 et se trouve donc à haute pression, c'est-à-dire en l'occurrence à la pression atmosphérique. Dans ces conditions, la face annulaire 21b de l'organe d'obturation 21 se trouve plaquée contre le second siège 19 par la différence entre la pression atmosphérique A et la dépression D, et n'a en théorie pas davantage besoin de quelque sollicitation supplémentaire que ce soit. REVENDICATION 1. Dispositif de commande pneumatique pour servomoteur à dépression (1), comprenant : trois voies incluant une première entrée (15) reliée à une première source de pression (A) délivrant une pression relativement haute, une seconde entrée (16) reliée à une chambre avant (3a) du servomoteur et à une seconde source de pression (D) délivrant une pression relativement basse, et une sortie (17) reliée à une chambre arrière (3b) du servomoteur, dont la pression est à contrôler ; un piston creux (5) sensiblement cylindrique dans lequel débouche chacune des voies pour permettre l'établissement d'une communication sélective entre l'une quelconque des entrées (15, 16) et la sortie (17); un premier siège annulaire (18) formé par une couronne interne du piston à l'extérieur de laquelle débouche la seconde entrée (16); un second siège annulaire (19), obturé axialement, monté dans le premier siège (18) avec un jeu définissant un passage (20) relié à la sortie (17), et coulissant axialement à l'intérieur de ce premier siège (18) entre une position de repos, dans laquelle il est plus éloigné de la chambre avant (3a) que le premier siège annulaire (18), et une position de travail, dans laquelle il est plus proche de la chambre avant (3a) que le premier siège annulaire (18); et un organe d'obturation (21) de forme tubulaire présentant d'une part une partie postérieure (21a) montée étanche dans le piston à distance du premier siège (18) et dont l'intérieur est relié à la première source (A), et d'autre part une face annulaire (21b) mobile suivant un axe du piston, sollicitée par une force élastique suivant une première direction axiale (X) pointant vers la chambre avant (3a), et propre à coopérer avec le second siège (19) dans la position de repos de ce dernier pour relier la sortie (17) à la seconde source (D) à travers le passage (20), et avec le premier siège (18) dans la position de travail du second siège (19), pour relier la sortie (17) à la première source (A) à travers ce passage, tout en interdisant la communication entre les deux entrées (15, 16) dans tous les cas, caractérisé en ce que la face annulaire (21b) de l'organe d'obturation (21) est raccordée à la partie postérieure (21a) par son diamètre interne, en ce qu'elle coulisse de façon étanche à l'intérieur du piston (5) par son diamètre externe pour définir avec la partie postérieure (21a) de cet organe d'obturation une chambre de mémorisation d'état (22), et en ce qu'elle est percée d'au moins un orifice (23) propre à faire communiquer cette chambre de mémorisation d'état (22) avec le passage (20) formé entre les deux sièges (18, 19).