Brevet FR2738790A1 — publié le 19970321

VALVE D'ASSISTANCE A DEPRESSION INTERCHANGEABLE La présente invention concerne les servomoteurs pneumatiques, et plus particulièrement ceux qui sont utilisés pour fournir une assistance au freinage des véhicules automobiles. L'invention concerne plus particulièrement des servomoteurs comprenant, une enveloppe à l'intérieur de laquelle se trouve un piston formé d'un moyeu et d'une jupe et qui, à l'aide d'une membrane déroulante, définit une chambre avant, reliée en permanence à une source de dépression, et une chambre arrière reliée sélectivement, à la chambre avant, lors de l'ouverture d'un premier ensemble clapet, ou à l'atmosphère lors de l'ouverture d'un second ensemble clapet, les premiers et seconds ensembles clapets étant formés par des premiers moyens de valve coopérant avec des seconds moyens de valve et étant actionnés par une tige de commande susceptible de s'appuyer par l'intermédiaire d'un plongeur sur l'une des faces d'un disque de réaction solidaire d'une tige de poussée. Les servomoteurs de ce type sont bien connus dans l'art antérieur, tel qu'illustré par exemple par le document EP-A-O 004 477. Pour procéder à la mise au point et à l'adaptation sur véhicule du coefficient d'amplification de ces dispositifs, il convient d'adapter les dimensions du poussoir ainsi que du disque de réaction, ce qui conduit à la construction de nombreuses variantes, pénalisant les coûts et les délais. En outre les passages d'air entre les chambres avant et arrière présentent des profils avec de nombreux changements de direction, engendrant des turbulences importantes dans l'air en mouvement, et responsables de bruits d'aspiration et de temps de réponse importants. Dans ce contexte, la présente invention a pour objet de prévoir un servomoteur dont le fonctionnement soit silencieux, dont le temps de réponse soit le plus faible possible, et dans lequel la conception des moyens de valve permette une plus grande standardisation. Dans ce but, selon la présente invention, le servomoteur comprend une cartouche amovible essentiellement cylindrique, enfoncée par un mouvement suivant une seconde direction axiale, de sens inverse de la première, dans un logement du moyeu, en ce que cette cartouche, dont une première face est tournée vers la tige de poussée et une seconde face vers la tige de commande, porte au voisinage de sa seconde face, le disque de réaction, et au voisinage de sa première face, le premier ensemble de clapet, en ce que la cartouche est traversée axialement par un poussoir coulissant, dont une première extrémité est en appui suivant la seconde direction axiale, contre la tige de commande, et dont une seconde extrémité porte le second moyen de valve du premier ensemble clapet, et en ce que cette cartouche présente, entre les deux extrémités du poussoir, un évidement communiquant en permanence avec la chambre arrière et communiquant, à travers le premier ensemble de clapet, avec la chambre avant Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le disque de réaction et le premier ensemble clapet sont implantés dans une même cartouche distincte du moyeu, et composée notamment - d'un corps cylindrique présentant successivement, depuis une première face jusqu'à une seconde face, une première gorge recevant un élément d'étanchéité, puis une seconde gorge dans laquelle débouche au moins un orifice radial en communication avec un perçage étagé sensiblement concentrique au corps cylindrique, à l'intérieur duquel peut se déplacer le second moyen de valve du premier ensemble clapet, le dit corps cylindrique, engagé dans un alésage du moyeu débouchant dans la chambre avant du servomoteur, présente un diamètre extérieur plus petit que celui de l'orifice de passage du maître cylindre, - d'une première face tournée vers l'avant du servomoteur sur laquelle débouche un premier évidement concentrique recevant une semelle de la tige de poussée, contre laquelle s'appuie un premier ressort repoussant un premier moyen de valve contre le fond d'un second évidement concentrique, tandis qu'un second ressort également en appui contre la semelle, repoussant le second moyen de valve laisse ainsi subsister une ouverture entre le premier et le second moyen de valve, - d'une seconde face tournée vers l'arrière du servomoteur et portant une gorge annulaire qui reçoit : une rondelle intermédiaire placée entre le disque de réaction et le moyeu, ainsi que le disque de réaction, percé selon son axe pour laisser passer un conduit support de la partie de plus petit diamètre du perçage étagé, dans lequel peut coulisser une tige solidaire du second moyen de valve du premier ensemble clapet. Selon une autre caractéristique de l'invention, une bague, dotée de moyens de réglage axiaux par rapport au moyeu, accessibles depuis l'extérieur, permet d'amener le deuxième ensemble clapet dans une position qui garantit un jeu minimal entre le plongeur et la face correspondante du disque de réaction. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit d'un mode de réalisation, donnée à titre non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure unique est une vue de coté, en demi-coupe longitudinale, représentant la partie centrale d'un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, réalisé conformément à la présente invention. La figure représente une partie d'un servomoteur d'assistance au freinage, prévu pour être placé de façon habituelle entre la pédale de frein d'un véhicule et le maître-cylindre commandant le circuit de freinage hydraulique de ce véhicule. Par convention, on appelle avant du servomoteur la partie de ce dernier tournée vers le maître-cylindre et arrière du servomoteur la partie tournée vers la pédale de frein. Le servomoteur de la figure comprend une enveloppe extérieure 5 en forme de coquille, présentant une symétrie de révolution autour d'un axe X-X'. Seule la partie centrale arrière de cette enveloppe 5 est représentée sur la figure. Une membrane déroulante souple en élastomère 12, renforcée par un disque support métallique 14 encore appelé jupe, définit à l'intérieur de l'espace délimité par l'enveloppe 5 une chambre avant 16 et une chambre arrière 18. Le bord périphérique extérieur (non représenté) de la membrane 12 est fixé de façon étanche sur l'enveloppe extérieure 5. Le bord périphérique intérieur de cette même membrane se termine par un bourrelet reçu de façon étanche dans une gorge annulaire formée sur la surface périphérique extérieure d'un moyeu de piston 20 disposé selon l'axe X-X' du servomoteur.Ce moyeu 20, porte au niveau de la chambre arrière 18 du servomoteur, des conduits radiaux 19 régulièrement répartis autour de l'axe X-X', qui font communiquer la dite chambre arrière et le premier ensemble clapet 56-58, et se prolonge vers l'arrière sous la forme d'une partie tubulaire 22 qui traverse de façon étanche la paroi arrière de l'enveloppe 5. Un ressort de compression 28 interposé entre la jupe 14 et la paroi avant (non représentée) de l'enveloppe extérieure 5, maintient normalement la jupe 14 dans une position arrière de repos illustrée sur la figure, dans laquelle la chambre arrière 18 présente son volume minimal et la chambre avant 16 son volume maximal. Dans sa partie arrière tubulaire 22, le moyeu 20 présente un premier alésage 30 dans lequel est reçu en coulissement une bague 32 portant un premier moyen de valve 78, repoussée vers l'avant du servomoteur par un ressort 33 dont la tension peut être réglée au moyen d'un écrou 34 vissé dans un prolongement taraudé 29 du premier alésage 30. Une butée 36 en fond d'alésage 30 limite le débattement axial de la bague 32, et interdit l'obturation des conduits 21, régulièrement répartis autour de l'axe X-X', prévus dans le moyeu pour laisser libre passage à l'air atmosphérique. L'extrémité avant d'une tige de commande 35 du servomoteur, disposée également selon l'axe X-X', est montée en coulissement dans un second alésage étagé 37 du moyeu 20, et vient en appui sur un plongeur 10, tandis qu'un ressort 38 en appui sur le fond de l'alésage étagé 37 assure son rappel en position de repos arrière. L'extrémité arrière (non représentée) de cette tige 35, qui fait saillie à l'extérieur de la partie tubulaire 22 du moyeu 20, est commandée directement par la pédale de frein du véhicule (non représentée). La partie centrale du moyeu 20 est cylindrique et est formée avec un alésage étagé. La partie 39 de plus petit diamètre de cet alésage est située vers l'arrière et reçoit le plongeur 10, et la partie 40 de plus grand diamètre de cet alésage est située vers l'avant et reçoit une cartouche 60. Une coupelle élastique 62 pourra avantageusement être disposée dans la partie 40 de l'alésage de façon à maintenir la cartouche 60 en place en l'absence du maître-cylindre, par exemple lors de l'assemblage du servomoteur. La cartouche 60 est composée, - d'un corps cylindrique 61 présentant successivement, depuis une première face F1 jusqu'à une seconde face F2, une première gorge 64 recevant un élément d'étanchéité 65, puis une seconde gorge 66 dans laquelle débouche au moins un orifice radial 67 en communication avec un perçage étagé 50 sensiblement concentrique au corps cylindrique 61. La partie 48 de plus petit diamètre de ce perçage est située vers l'arrière et permet le coulissement d'une tige 49 dont l'extrémité arrière est en appui contre un plongeur 10 tandis que l'extrémité avant, épaulée, constitue le second moyen de valve 56 du premier ensemble clapet 56-58, - d'une première face Fl tournée vers l'avant du servomoteur et sur laquelle débouche un premier évidement concentrique 54 recevant une semelle 51 de la tige de poussée 11, contre laquelle s'appuie un premier ressort 53 repoussant la lèvre 52 du premier moyen de valve 58 du premier ensemble clapet 56-58, contre le fond d'un second évidement concentrique 55, dans lequel débouche le perçage étagé 50, tandis qu'un second ressort 59 également en appui contre la semelle 51, repousse le second moyen de valve 56 pour maintenir la tige 49 en contact avec le plongeur 10, - d'une seconde face F2 tournée vers l'arrière du servomoteur et portant une gorge annulaire 57 qui reçoit : le disque de réaction 42 en un matériau déformable tel qu'un élastomère, percé selon son axe pour laisser passer un conduit support de la partie de plus petit diamètre 48 du perçage étagé 50, dans le perçage duquel peut coulisser une tige 49 solidaire du second moyen de valve 56 du premier ensemble clapet, ainsi qu'une rondelle intermédiaire 43 placée entre le disque de réaction 42 et le moyeu 20. Le fonctionnement du servomoteur qui vient d'être décrit va maintenant être exposé. Lorsque le servomoteur est installé sur un véhicule et est au repos, la chambre avant 16 communique en permanence avec une source de vide, et se trouve donc sous dépression. La chambre arrière 18 est également sous dépression, qui s'est installée lors d'un actionnement antérieur du servomoteur comme on le verra par la suite. Le clapet 56-58 est ouvert tandis que le clapet 76-78 est fermé, les deux chambres 16 et 18 sont donc isolées de l'atmosphère. Dans un premier temps, I'augmentation de l'effort sur la pédale de frein par le conducteur a pour effet d'égaler l'effort de précontrainte du ressort 38. Puis, la tige de commande 35 avance à l'encontre de l'action du ressort 38 en repoussant le plongeur 10 et la tige 49. Dans ce mouvement le premier ensemble clapet 56-58 se ferme tandis que s'ouvre le second ensemble clapet 76-78 dès que la bague 32 vient sur la butée 36. Un avantage très important du servomoteur réalisé selon l'invention, réside dans le fait que ce servomoteur a une course morte très réduite, puisque grâce à la capacité de réglage extérieur de l'écrou 34, il est pratiquement possible de réduire à zéro la course nécessaire à l'ouverture du premier ensemble clapet 56-58. De plus, I'air est admis en ligne directe jusqu'à la chambre arrière 18 à travers des conduits 21 très largement dimensionnés, puisqu'ils sont implantés dans une zone du moyeu qui n'est soumise à aucune contrainte mécanique et où les épaisseurs de paroi peuvent être particulièrement faibles. A la fin de cette première phase d'actionnement, de l'air à la pression atmosphérique est présent dans la chambre arrière 18, et une pression différentielle s'exerce sur toute la surface de la jupe 14, provoquant le déplacement de l'ensemble jupe 14 - moyeu 20, avec naissance d'une force d'assistance. Un tel déplacement est transmis à la tige de poussée 1 1 par l'intermédiaire du corps cylindrique 61, par le disque de réaction 42. Au cours de cette deuxième phase d'actionnement des freins, la force d'assistance exercée par le moyeu 20 ne déforme pas suffisamment le disque de réaction 42 pour que ce dernier remplisse totalement l'espace qui le sépare initialement du plongeur 10. Par conséquent la force de sortie appliquée au maître-cylindre par la tige de poussée 1 1 augmente brutalement, alors que la force exercée sur la tige de commande 35 reste inchangée. Cette augmentation brusque de l'effort de sortie correspond à ce qu'on appelle le saut du servomoteur, c'est-à-dire le seuil au delà duquel la force d'assistance engendrée dans le servomoteur et exercée sur le disque de réaction 42 par le moyeu 20 devient suffisante pour que la face avant du plongeur vienne au contact du disque de réaction 42. Le déplacement d'ensemble de la jupe 14 et du moyeu 20 a également eu pour effet de ramener le premier moyen de valve 78 porté par le moyeu 20, contre le second moyen de valve 76 porté par la tige de commande 35. Toute augmentation ultérieure de l'effort exercé par le conducteur sur la tige d'entrée 35 fera se réouvrir le passage de valve 76-78 pour admettre une quantité d'air supplémentaire à la pression atmosphérique dans la chambre arrière 18, ce qui a pour effet une augmentation de la force d'assistance exercée sur la tige de poussée 1 1 et une augmentation de la réaction à la pédale exercée par le disque 42 sur le plongeur 10, alors au contact l'un de l'autre. Lorsque le conducteur du véhicule désire réduire ou mettre fin à son action de freinage, il diminue son effort sur la pédale de frein. La tige d'entrée 35 recule alors, ferme le passage de valve 76-78 et entraîne dans son mouvement le plongeur 10 la tige 49 et le second moyen de valve 56 du premier ensemble clapet. La lèvre 52 du premier moyen de valve 58 vient alors porter contre le fond du second évidement concentrique 55, ouvrant ainsi le passage de valve 56-58. L'air contenu dans la chambre arrière 18 est alors aspiré dans la chambre avant 16 par le passage de valve 56-58 et les orifices 67 et 19. Pour permettre un rééquilibrage rapide de pression entre les deux chambres 16 et 18, le passage est conçu pour permettre un trajet le plus direct possible de l'air permettant un temps de réponse réduit en phase de défreinage. L'invention permet de plus, d'obtenir un avantage important puisque le clapet habituel en forme de tulipe avec sa partie de voile intermédiaire, partie soumise en permanence à des sollicitations qui la fragilisent, est remplacé dans la présente invention par deux lèvres 52 et 78 formant valve avec les surfaces 56 de la tige 49 et 76 de la tige de commande 35. Le servomoteur selon la présente invention est donc nettement plus fiable que les servomoteurs classiques. On sait bien par ailleurs, qu'en appelant S I la section annulaire du poussoir en appui sur le disque de réaction et S2 la surface du disque de réaction, l'effort transmis au maître-cylindre est proportionnel à l'effort d'entrée dans le rapport S2/S ; ce coefficient, dont la valeur est celle de la pente caractéristique, est adaptable grâce à l'invention, moyennant modification du diamètre intérieur de la gorge annulaire 57 de la seconde face F2. Il suffit par conséquent, pour les phases de mise au point et d'adaptation sur véhicule, de réaliser différentes cartouches 60, et de les mettre en place successivement dans le servomoteur testé, par l'orifice de passage du maître-cylindre, pour réduire ainsi de façon importante les coûts et les délais . On voit donc bien qu'on a réalisé conformément à la présente invention un servomoteur pneumatique dans lequel la disposition particulière des sièges de valve lui permet un fonctionnement plus silencieux, des temps de réponse améliorés, une plus grande fiabilité des moyens de valve et une standardisation accrue des éléments internes. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit à titre d'exemple, mais est susceptible de recevoir de nombreuses variantes telles que par exemple les lèvres formant valve portées par les tiges et coopérant avec des sièges formés sur le moyeu. REVENDICATIONS 1 - Servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, comportant une enveloppe (5) à l'intérieur de laquelle se trouve un piston formé d'un moyeu (20) et d'une jupe (14) et qui, à l'aide d'une membrane déroulante (12), définit une chambre avant (16), reliée en permanence à une source de dépression, et une chambre arrière (18) reliée sélectivement, à la chambre avant, lors de l'ouverture d'un premier ensemble clapet (56-58), ou à l'atmosphère lors de l'ouverture d'un second ensemble clapet (76-78), les premier et second ensembles clapets étant formés par des premiers moyens de valve (58-78) coopérant avec des seconds moyens de valve (56-76) et étant actionnés par une tige de commande (35) susceptible d'exercer, sur une première face d'un disque de réaction (42), une première force d'appui orientée suivant une première direction axiale, le moyeu (20) exerçant sur cette première face du disque une seconde force d'appui de même sens que la première, et le disque de réaction (42) présentant une seconde face par laquelle il transmet à une tige de poussée (11) la résultante des forces d'appui, caractérisé en ce qu'il comprend une cartouche (60) amovible essentiellement cylindrique, enfoncée par un mouvement suivant une seconde direction axiale, de sens inverse de la première, dans un logement (40) du moyeu, en ce que cette cartouche (60), dont une première face (Fl) est tournée vers la tige de poussée (11) et une seconde face (F2) vers la tige de commande (35), porte au voisinage de sa seconde face, le disque de réaction (42), et au voisinage de sa première face, le premier ensemble de clapet (56-58), en ce que la cartouche (60) est traversée axialement par un poussoir (49) coulissant, dont une première extrémité est en appui suivant la seconde direction axiale, contre la tige de commande, et dont une seconde extrémité porte le second moyen de valve (56) du premier ensemble clapet, et en ce que cette cartouche (60) présente, entre les deux extrémités du poussoir (49), un évidement (50) communiquant en permanence avec la chambre arrière (18) et communiquant, à travers le premier ensemble de clapet (56-58), avec la chambre avant (16) . 2 - Servomoteur pneumatique suivant revendication 1, caractérisé en ce que le disque de réaction (42) et le premier ensemble clapet (56-58) sont implantés dans une même cartouche (60) distincte du moyeu (20), et composée notamment - d'un corps cylindrique (61) présentant successivement, depuis une première face (Fl) jusqu'à une seconde face (F2), une première gorge (64) recevant un élément d'étanchéité (65), puis une seconde gorge (66) dans laquelle débouche au moins un orifice radial (67) en communication avec un perçage étagé (50) sensiblement concentrique au corps cylindrique (61) , à l'intérieur duquel peut se déplacer le second moyen de valve (56) du premier ensemble clapet (56-58), le dit corps cylindrique, engagé dans un alésage (40) du moyeu (20) débouchant dans la chambre avant (16) du servomoteur, présente un diamètre extérieur plus petit que celui de l'orifice de passage du maître cylindre, - d'une première face (Fl) tournée vers l'avant du servomoteur sur laquelle débouche un premier évidement (54) concentrique recevant une semelle (51) de la tige de poussée (11), contre laquelle s'appuie un premier ressort (53) repoussant un premier moyen de valve (58) contre le fond d'un second évidement (55) concentrique, tandis qu'un second ressort (59) également en appui contre la semelle (51), repoussant le second moyen de valve (56) laisse ainsi subsister une ouverture entre le premier et le second moyen de valve, - d'une seconde face (F2) tournée vers l'arrière du servomoteur et portant une gorge annulaire (57) qui reçoit : une rondelle intermédiaire (43) placée entre le disque de réaction (42) et le moyeu (20), ainsi que le disque de réaction (42), percé selon son axe pour laisser passer un conduit support de la partie de plus petit diamètre (48) du perçage étagé (50), dans lequel peut coulisser une tige (49) solidaire du second moyen de valve (56) du premier ensemble clapet. 3- Servomoteur pneumatique suivant revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une bague (32), dotée de moyens de réglage axiaux par rapport au moyeu (20) accessibles depuis l'extérieur, permet d'amener le deuxième ensemble clapet (76-78) dans une position qui garantit un jeu minimal entre le plongeur (10) et la face correspondante du disque de réaction (42).