Brevet FR2700513A1 — publié le 19940722

DISPOSITIF DE FREINAGE ASSISTE A REACTION MIXTE ET COURSE MASQUEE La présente invention concerne un dispositif de freinage assisté pour véhicule à moteur, comprenant d'une part un maître-cylindre rempli d'un fluide de freinage et équipé d'un piston hydraulique principal destiné à recevoir une force d'actionnement se composant d'une force d'entrée et d'une force d'assistance agissant toutes deux suivant une direction axiale, et d'autre part un servomoteur pneumatique d'assistance, susceptible d'être commandé par application de ladite force d'entrée sur une tige de commande contrôlant l'ouverture d'un clapet, pour exercer ladite force d'actionnement sur le piston hydraulique principal, le servomoteur comportant une enveloppe rigide séparée de façon étanche en deux chambres au moyen au moins d'une cloison mobile, susceptible d'être sollicitée par une différence de pression entre les deux chambres résultant de l'ouverture du clapet et d'entraîner un piston pneumatique, mobile par rapport à l'enveloppe et portant ledit clapet, ladite force d'entrée étant transmise par l'intermédiaire d'un disque de réaction sur lequel s'appuie également ledit piston pneumatique pour lui fournir une partie au moins de ladite force d'assistance. Un dispositif de ce type est bien connu dans l'art antérieur et se trouve par exemple décrit dans le brevet US 4 491 058. Un tel dispositif de freinage présente l'avantage, résultant de l'utilisation d'un piston pneumatique mobile par rapport à l'enveloppe rigide, que la course totale disponible pour la tige de commande, donc pour la pédale de frein, est relativement longue, ce qui constitue une condition nécessaire pour assurer le contrôle optimal de la décélération du véhicule au freinage. Cependant cette condition, bien que nécessaire, n'est pas suffisante, et ce contrôle se trouve amoindri dans les dispositifs actuels de freinage assisté par le fait que l'obtention de la pression minimale nécessaire pour amorcer le freinage requiert une course initiale très importante de la tige de commande. Le but de la présente invention est de permettre une optimisation du contrôle, par le conducteur d'un véhicule, de la décélération de celui-ci, en proposant un dispositif de freinage assisté à réaction hydraulique propre à exercer un effort de freinage croissant de façon beaucoup plus régulière, en fonction de la course de la tige de commande donc de la pédale de frein, que dans les dispositifs actuels. A cette fin, le dispositif de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que le piston hydraulique principal du maître-cylindre comporte lui-même un cylindre mobile, creux, qui communique avec le maître-cylindre, qui coopère avec la cloison mobile pour recevoir une partie au moins de la force d'assistance communiquée par cette dernière, et à l'intérieur duquel coulisse, de façon étanche et suivant la direction axiale, un piston hydraulique secondaire susceptible de recevoir ladite force d'entrée et ladite partie au moins de la force d'assistance en provenance du disque de réaction, et en ce que la cloison mobile est montée coulissante sur le piston pneumatique de manière à pouvoir coulisser par rapport à lui, sur une course prédéterminée, en direction du maître-cylindre, depuis une position relative initiale dans laquelle elle est en butée contre le piston pneumatique suivant une direction opposée à celle qui pointe vers le maître-cylindre jusqu'à une position finale dans laquelle cette cloison mobile peut entraîner le cylindre mobile en direction du maître-cylindre. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le cylindre mobile communique avec le maître-cylindre à travers au moins un orifice de ralentissement de circulation de fluide et à travers au moins un clapet anti-retour qui n'autorise la circulation de fluide de freinage qu'en provenance du maître-cylindre vers le cylindre mobile. 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 figures 1 et 2 qui sont des vues en coupe partielles d'un dispositif conforme à l'invention, observé à des stades de fonctionnement différents. 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 comprenant une membrane 4a et une jupe rigide 4b et 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 maître-cylindre 2, est en permanence raccordée à une source de dépression (non représentée) à travers une valve anti-retour 6. La pression dans la chambre arrière 3b est contrôlée par un clapet 7, commandé par une tige de commande 8, laquelle est reliée à une pédale de frein (non représentée). Lorsque la tige de commande 8 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, ou vient d'une position dans laquelle cette communication a été établie. 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 9. L'actionnement de la tige de commande 8 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. La différence de pression entre les deux chambres, alors ressentie par la membrane 4a, exerce sur la cloison mobile 4 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 9. L'effort de freinage exercé sur la tige de commande 8, ou "force d'entrée" et l'effort d'assistance au freinage, ou "force d'assistance", résultant de la poussée de la cloison mobile 4, sont alors appliqués ensemble suivant l'axe 10 de la tige de poussée 8 en direction du maître-cylindre 2, et se conjuguent pour constituer la force d'actionnement de ce dernier. Plus précisément, la force d'actionnement est appliquée sur le piston hydraulique principal 11 du maître-cylindre et en provoque le déplacement vers la gauche (sur la figure) , ce qui entraîne une élévation de pression du liquide de freinage présent dans le volume intérieur 12 du maître-cylindre, et un actionnement du frein relié à ce dernier. Le piston hydraulique principal 11 est en fait composite et comprend d'une part un cylindre 13 mobile-et creux, et d'autre part un piston hydraulique secondaire 14. Le volume intérieur 15 du cylindre mobile 13 communique avec le volume intérieur 12 du maître-cylindre par l'intermédiaire d'au moins un orifice, tel que 16, ménagé dans le cylindre mobile suivant une direction axiale et permettant de ralentir la circulation du fluide de freinage, et d'au moins un clapet anti-retour, tel que 17, n'autorisant la circulation de fluide de freinage qu'en provenance de l'intérieur 12 du maître-cylindre vers l'intérieur 15 du cylindre mobile 13. En dehors de la circulation de fluide que permettent ces passages 16 et 17, entre le volume intérieur 12 du maître-cylindre 2 et celui du cylindre mobile 13, ce cylindre mobile 13 coulisse de façon étanche dans le maître-cylindre 2, l'étanchéité étant obtenue grâce au moins à un joint annulaire 18. Le piston hydraulique secondaire 14, quant à lui, coulisse à l'intérieur du cylindre mobile 13, qu'il obture de façon étanche grâce à un joint annulaire 19. Le cylindre mobile 13 est relié, à travers la bague 20, à la jupe rigide 4b de manière à recevoir une partie au moins de la force d'assistance exercée par l'intermédiaire de cette jupe. Par ailleurs, le piston hydraulique secondaire 14 est en fait constitué par le prolongement axial d'une tige de poussée 21 susceptible de lui transmettre d'une part la force d'entrée exercée sur la tige de commande 8 et d'autre part une fraction de la force d'assistance développée par le piston pneumatique 5, ces forces étant transmises, de façon en soi connue, par l'intermédiaire d'un disque de réaction 23 sur une face duquel s'appuient ce piston pneumatique et un palpeur 24 actionné par la tige de commande, et dont l'autre face s'appuie sur une coupelle 25 solidaire de la tige de poussée 21. Le fonctionnement du dispositif décrit jusqu'à présent est le suivant. Lorsqu'une force d'entrée est appliquée sur la tige de commande 8, le piston hydraulique secondaire 14 est sollicité vers la gauche, tendant à augmenter la pression dans le maître-cylindre. Après une course prédéterminée de la tige de poussée 8, le clapet 7 ouvre à l'atmosphère la chambre arrière 3b du servomoteur, préalablement isolée de la chambre avant 3a, et une force d'assistance est appliquée au cylindre mobile 13 par la jupe rigide 4b à travers la bague 20. La pression hydraulique dans le volume interne 12 du maître-cylindre s'élève de façon nette et s'établit, par circulation de fluide hydraulique à travers les passages 16 et 17, dans le volume interne 15 du cylindre mobile, faisant ainsi apparaître, sur le piston hydraulique secondaire 14, une force de réaction dépendant de la force d'assistance, s'opposant à la force transmise à travers le disque de réaction 23, et permettant le contrôle de la force d'assistance par la force d'entrée. Selon l'invention, la cloison mobile 4 est, de préférence par l'intermédiaire de sa jupe rigide 4b, montée coulissante sur le piston pneumatique 5 et peut coulisser par rapport à lui en direction du maître-cylindre 2. Plus précisément, le coulissement relatif s'effectue depuis une position de repos correspondant à la position de repos du servomoteur, telle que représentée sur la figure 1 et dans laquelle la jupe 4b vient en butée, en l'occurrence à travers la bague 20, contre le piston pneumatique 5 sous l'effet des ressorts de rappel du maître-cylindre 2 suivant une direction opposée à celle qui pointe vers le maître-cylindre 2, jusqu'à une position représentée sur la figure 2 dans laquelle la jupe 4b entraîne le piston pneumatique 5 vers le maître-cylindre. Pour ce faire, la jupe 4b et le piston pneumatique 5 présentent par exemple des butées respectives 22a, 22b, en regard l'une de l'autre, garantissant que la jupe 4b n'entraînera le piston pneumatique 5 qu'après une course relative prédéterminée correspondant à la distance séparant ces butées au repos. Grâce à ces caractéristiques, le dispositif de freinage de l'invention permet d'obtenir, dans le maître-cylindre 2, une pression relativement élevée, par rapport à celles qui sont typiquement obtenues dans les dispositifs connus, pour toute course de faible amplitude de la tige de commande 8. Cet effet peut être expliqué de la façon suivante. La force d'assistance développée par le servomoteur dépend de la différence de pression entre les chambres 3a et 3b, celle-ci dépendant elle-même de l'ouverture du clapet 7. L'ouverture de ce clapet dépend du mouvement relatif entre la tige de commande 8 et le piston pneumatique 5, lui aussi mobile et portant le clapet 7. En permettant à la cloison mobile 4 d'avancer vers le maître-cylindre 2, donc d'augmenter la pression interne du liquide présent dans ce dernier, sans entraîner totalement et immédiatement le piston pneumatique 5, l'invention permet que le mouvement relatif de la tige de commande 8 par rapport à ce piston 5 s'approche du mouvement absolu de cette tige 8 repéré par rapport à un point fixe de l'espace, ce dont résulte, à course égale pour la tige de commande 8, l'apparition d'une pression plus élevée dans le maître-cylindre 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage assisté pour véhicule à moteur, comprenant d'une part un maître-cylindre (2) rempli d'un fluide de freinage et équipé d'un piston hydraulique principal (11) destiné à recevoir une force d'actionnement se composant d'une force d'entrée et d'une force d'assistance agissant toutes deux suivant une direction axiale, et d'autre part un servomoteur pneumatique d'assistance (1), susceptible d'être commandé par application de ladite force d'entrée sur une tige de commande (8) contrôlant l'ouverture d'un clapet (7), pour exercer ladite force d'actionnement sur le piston hydraulique principal, le servomoteur comportant une enveloppe rigide (3) séparée de façon étanche en deux chambres (3a, 3b) au moyen au moins d'une cloison mobile (4), susceptible d'être sollicitée par une différence de pression entre les deux chambres résultant de l'ouverture du clapet et d'entraîner un piston pneumatique (5), mobile par rapport à l'enveloppe et portant ledit clapet, ladite force d'entrée étant transmise par l'intermédiaire d'un disque de réaction (23) sur lequel s'appuie également ledit piston pneumatique pour lui fournir une partie au moins de ladite force d'assistance, caractérisé en ce que le piston hydraulique principal du maître-cylindre comporte lui-même un cylindre mobile (13), creux, qui communique avec le maître-cylindre, qui coopère avec la cloison mobile pour recevoir une partie au moins de la force d'assistance communiquée par cette dernière, et à l'intérieur duquel coulisse, de façon étanche et suivant la direction axiale, un piston hydraulique secondaire (14) susceptible de recevoir ladite force d'entrée et ladite partie au moins de la force d'assistance, en provenance du disque de réaction, et en ce que la cloison mobile (4) est montée coulissante sur le piston pneumatique (5) de manière à pouvoir coulisser par rapport à lui, sur une course prédéterminée, en direction du maître-cylindre, depuis une position relative initiale dans laquelle elle est en butée contre le piston pneumatique suivant une direction opposée à celle qui pointe vers le maître-cylindre jusqu'à une position finale dans laquelle cette cloison mobile peut entraîner le cylindre mobile (13) en direction du maître-cylindre. 2. Dispositif de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre mobile (13) communique avec le maître-cylindre (2) à travers au moins un orifice de ralentissement de circulation de fluide et à travers au moins un clapet anti-retour (17) qui n'autorise la circulation de fluide de freinage qu'en provenance du maître-cylindre (2) vers le cylindre mobile (13).