Brevet FR2751929A1 — publié le 19980206

SERVOMOTEUR DE FREINAGE A REACTION PNEUMATiQUE SELECTIVE La présente invention concerne un servomoteur pneumatique d'assistance, notamment utilisable pour l'assistance au freinage sur les véhicules à moteur, comprenant : une enveloppe rigide séparée de façon étanche en au moins deux chambres de travail, dont la première est reliée à une première source de pression délivrant une première pression, et dont la seconde est susceptible d'être sélectivement reliée, au moyen d'un clapet à trois voies, à la première source ou à une seconde source de pression délivrant une pression différente de la première; une cloison mobile délimitant les deux chambres de travail à l'intérieur de l'enveloppe et comportant une jupe rigide, cette cloison mobile étant susceptible d'être sollicitée par une force d'assistance résultant d'une différence de pression sélectivement établie entre les deux chambres de travail par l'actionnement du clapet à trois voies; un piston pneumatique susceptible d'entraîner la jupe suivant une première direction axiale et renfermant le clapet à trois voies; une tige de commande également logée dans le piston et susceptible de recevoir une force d'entrée contrôlant l'actionnement du clapet à trois voies; une tige de poussée axialement mobile par rapport à la tige de commande, et susceptible de recevoir, pour la retransmettre, une force de sortie qui est orientée suivant la première direction axiale et qui se compose de la force d'entrée et de la force d'assistance; et des moyens de réaction interposés entre les tiges de commande et de poussée pour appliquer sur la tige de commande, à l'encontre de la force d'entrée, une réaction susceptible de croître avec la force d'assistance. Des dispositifs de ce type, bien connus dans l'art antérieur, sont aujourd'hui appliqués sur un très grand nombre de véhicules à moteur pour assurer une assistance au freinage. Ces dispositifs utilisent généralement, en tant que moyen de réaction essentiel, un disque de réaction formé d'un matériau élastomère, qui donne et donnera encore certainement longtemps toute satisfaction. Cependant, et malgré le caractère traditionnel des techniques concernées, les servomoteurs continuent de faire l'objet de recherches importantes, visant à en optimiser la caractéristiques de fonctionnement. Au nombre de ces recherches figurent notamment des tentatives actuelles pour améliorer la définition des performances dynamiques des servomoteurs, et plus précisément pour réduire les tolérances sur celles de leurs caractéristiques de fonctionnement qui sont susceptibles de varier en fonction de la vitesse avec laquelle ils sont actionnés. La présente invention se situe dans ce contexte, et a pour but de proposer un servomoteur qui, pour une production en série, présente une plus grande reproductibilité de fonctionnement que les servomoteurs actuels, ainsi qu'un temps de réponse sélectivement plus court. A cette fin, le servomoteur de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que les moyens de réaction comprennent : un volume fixe défini, dans une zone centrale de la jupe, entre des première et seconde parois rigides dont cette jupe est dotée et qui sont repectivement tournées vers les première et seconde chambres de travail; une séparation mobile divisant le volume fixe en des première et seconde chambres de réaction respectivement délimitées en partie par les seconde et première parois rigides; des première et seconde communications reliant respectivement les premières chambres de travail et de réaction entre elles, et les secondes chambres de travail et de réaction entre elles; et un clapet sélectif propre à obturer au moins partiellement la seconde communication en réponse à un débit d'air supérieur à une valeur prédéterminée s'établissant depuis la seconde chambre de travail vers la seconde chambre de réaction, la première paroi rigide de la jupe étant conformée pour pouvoir entraîner, au moins indirectement, la tige de poussée suivant la première direction axiale, et la séparation étant conformée pour pouvoir entraîner, au moins indirectement, la tige de commande suivant une direction inverse de la première direction axiale. Bien que l'auteur de la présente invention soit déjà l'auteur d'un dispositif voisin non encore connu publiquement, mais ayant déjà fait l'objet, le 31 Mars 1995, du dépôt de demande de brevet français FR 95 03839, le servomoteur proposé ici se distingue du dispositif antérieur par le fait qu'il comprend un clapet sélectif contrôlant le débit d'air qui circule de la seconde chambre de travail vers la seconde chambre de réaction. Grâce à ce clapet sélectif, le servomoteur proposé oppose à l'effort de freinage appliqué par le conducteur une réaction d'autant plus faible que l'effort de freinage est rapide, ce qui permet d'adapter la réponse du servomoteur à la sollicitation de ce dernier, pour une plus grande efficacité de freinage et un plus grand confort du conducteur. De plus, dans la mesure où la viscosité de l'air varie relativement peu en fonction de la température, les caractéristiques adaptées du servomoteur présentent une excellente stabilité. Le clapet sélectif peut par exemple comprendre un organe d'obturation engagé de façon mobile dans la seconde communication, repoussé par un ressort de clapet vers une position d'ouverture maximale, et poussé vers une position d'ouverture minimale par un débit d'air circulant de la seconde chambre de travail vers la seconde chambre de réaction. Selon un autre mode de réalisation possible, le clapet sélectif comprend une lamelle élastique se tenant spontanément à distance de la seconde communication et susceptible de venir se plaquer sur la seconde communication sous l'effet d'un débit d'air circulant de la seconde chambre de travail vers la seconde chambre de réaction. 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, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un servomoteur incorporant les caractéristiques de l'invention, à l'exception du clapet sélectif qui constitue l'apport spécifique de la présente proposition; - la figure 2 est une vue en coupe agrandie de la partie encerclée de la figure 1 pour un servomoteur comprenant toutes les caractéristiques de l'invention, cette figure représentant un premier mode de réalisation possible d'un clapet sélectif; - la figure 3 est une vue en coupe du clapet sélectif, réalisée suivant la ligne 3-3 de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe agrandie de la partie encerclée de la figure 1 pour un servomoteur comprenant toutes les caractéristiques de l'invention, cette figure représentant un second mode de réalisation possible d'un clapet sélectif; et - la figure 5 est une vue en plan du clapet sélectif observé suivant l'incidence 5-5 de la figure 4. De façon connue en soi, ce servomoteur pneumatique d'assistance comprend (figure 1) une enveloppe rigide 1, une cloison mobile 2 comportant une jupe rigide 3, un piston pneumatique 4, un clapet à trois voies 5, une tige de commande 6, une tige de poussée 7, et des moyens de réaction interposés entre les tiges de commande 6 et de poussée 7, et dont le perfectionnement fait plus spécifiquement l'objet de l'invention. La cloison mobile 2 sépare de façon étanche le volume intérieur de l'enveloppe rigide 1 en deux chambres de travail T1 et T2, de volume complémentaire et variable. La première chambre de travail T I est reliée à une source de basse pression D par l'intermédiaire d'une valve anti-retour 8, et la seconde chambre de travail T2 est susceptible d'être sélectivement reliée, au moyen du clapet à trois voies 5, soit à la source de basse pression D, soit à une source de pression relativement haute A, par exemple l'atmosphère. Grâce à cet agencement connu en soi, I'actionnement du clapet à trois voies 5, qui relie la seconde chambre de travail T2 à la seconde source A, provoque une différence de pression entre les deux chambres de travail T I et T2, la cloison mobile 2 se trouvant ainsi sollicitée par une force qui représente la force d'assistance du servomoteur, et se déplaçant à l'intérieur de l'enveloppe 1 à l'encontre de la force exercée par un ressort 10, en entraînant avec elle le piston pneumatique 4, solidaire de la jupe 3. En pratique, le clapet à trois voies 5 est porté par le piston 4 et son ouverture sur la chambre de travail T2 est commandée par l'application d'une force d'entrée suivant la direction axiale S sur la tige de commande 6, cette tige étant elle-meme portée par le piston 4 et se terminant par un palpeur 9. La tige de poussée 7 est montée axialement mobile par rapport à la tige de commande 6, et est susceptible de recevoir une force de sortie également orientée suivant la direction axiale S, cette force de sortie étant retransmise à un maître-cylindre (non représenté) et se composant de la force d'entrée et de la force d'assistance. Comme annoncé précédemment, I'invention concerne plus spécifiquement un perfectionnement des moyens dits de réaction qui sont interposés entre la tige de commande 6 et la tige de poussée 7, pour appliquer sur la tige de commande, à l'encontre de la force d'entrée, une réaction susceptible de croître avec la force d'assistance. Dans un servomoteur conforme à l'invention, ces moyens de réaction comprennent : un volume fixe V défini, dans une zone centrale Z de la jupe 3, entre deux parois rigides 31, 32 de cette jupe 3; une séparation mobile il divisant le volume fixe V en deux chambres de réaction R1 et R2; une première communication Cl reliant entre elles les chambres de travail et de réaction T1 et R1, et une seconde communication C2 reliant entre elles les chambres de travail et de réaction T2 et R2. Comme le montre la figure 1, les parois rigides 31, 32 de la jupe 3, respectivement tournées vers les chambres de travail T I et T2 délimitent en partie, respectivement, les chambres de réaction R2 et RI, par ailleurs séparées l'une de l'autre par la séparation mobile 11. Par exemple, la séparation mobile 11 est constituée de la même manière que la cloison mobile 2 et comprend une jupe auxiliaire rigide 110 et une membrane souple 111, qui peut, comme représenté sur la figure, être commune à cette séparation et à la cloison mobile 2. Ainsi, dans le cas particulier du servomoteur illustré, la communication C1 traverse la paroi rigide 3 1 de la jupe 3 et la jupe auxiliaire rigide 110, alors que la communication C2 traverse la paroi rigide 32 de lajupe 3 et la membrane souple Il 1. La transmission de la force d'assistance est assurée par le fait que la paroi rigide 31 de la jupe 3 est conformée pour pouvoir venir en butée, suivant la direction axiale S, contre un épaulement 70 de la tige de poussée 7, et peut ainsi entraîner cette tige de poussée 7 suivant cette direction axiale S. D'autre part, I'application de la réaction sur la tige de commande 6 est assurée par le fait que la séparation 11, et plus précisément la jupe auxiliaire rigide 110, est conformée pour pouvoir venir en butée, suivant une direction inverse de la direction axiale S, contre un épaulement 90 du palpeur 9, et peut ainsi entraîner la tige de commande 6, solidaire du palpeur 9, suivant une direction inverse de la direction axiale S. De préférence, le servomoteur comprend en outre un ressort précontraint 12 interposé entre la séparation 11 et le piston pneumatique 4 pour définir la valeur minimale (appelée "saut") de la force d'assistance susceptible d'être produite par le servomoteur. Le fonctionnement du servomoteur tel que décrit jusqu'à présent, et ne comprenant donc pas encore toutes les caractéristiques de l'invention, est le suivant. Dans la position de repos du servomoteur, le ressort 12, qui repousse la jupe auxiliaire 110 à distance du piston 4, donc de l'épaulement 90 du palpeur 9, laisse apparaître, entre cette jupe auxiliaire et cet épaulement, un jeu qui tend à se réduire dès qu'une force d'entrée est appliquée sur la tige de commande 6. D'autre part, les chambres de travail T i et T2, qui restent en communication l'une avec l'autre à travers le clapet 5 aussi longtemps que le servomoteur est en position de repos, se trouvent isolées l'une de l'autre dès le début de l'application de la force d'entrée, après quoi le clapet 5 relie la chambre de travail arrière T2 à l'atmosphère A, de façon connue en soi. Cependant, l'air atmosphérique également admis progressivement dans la chambre de réaction R2 à travers la communication C2 repousse la séparation 11 dans une direction inverse de la direction axiale S, jusqu'à ce que le jeu entre la jupe auxiliaire 110 et l'épaulement 90 du palpeur 9 soit comblé, le servomoteur adoptant alors la position représentée sur la figure 1. Au delà de cette position, la cloison mobile 2, sollicitée par la différence de pression créée entre les chambres de travail T 1 et T2, se déplace dans la direction S en comprimant le ressort 10 et en appliquant à la tige de poussée 7 une force proportionnelle à la force d'entrée appliquée sur la tige de commande 6, la proportionnalité étant assurée par la réaction transmise par la séparation 11 à la tige de poussée 6 par l'intermédiaire du palpeur 9. Ce mode de fonctionnement se poursuit jusqu'à ce que la pression dans les chambres T2 et R2 avoisine la pression atmosphérique, et que le jeu J existant jusque là entre le palpeur 9 et la tige de poussée 7 soit comblé (régime de saturation), tout accroissement ultérieur de la force d'entrée étant ensuite directement transmis à la tige de poussée 7 par l'appui direct du palpeur 9 sur cette tige 7. Cependant, comme indiqué précédemment, un servomoteur conforme à l'invention comprend, en plus des éléments déjà décrits, un clapet sélectif 13 propre à obturer au moins partiellement la seconde communication C2 en réponse à un débit d'air supérieur à une valeur prédéterminée s'établissant depuis la seconde chambre de travail T2 vers la seconde chambre de réaction R2, la présence d'un tel clapet sélectif ayant pour effet qu'un servomoteur conforme à l'invention n'adopte le fonctionnement précédemment décrit que s'il est sollicité par un effort de freinage évoluant de façon relativement lente. Selon un premier mode de réalisation possible (figures 2 et 3), le clapet sélectif 13 comprend un organe d'obturation 131 engagé de façon mobile dans la seconde communication C2, repoussé par un ressort de clapet 132 vers une position d'ouverture maximale, et poussé vers une position d'ouverture minimale par un débit d'air circulant de la seconde chambre de travail T2 vers la seconde chambre de réaction R2. Comme le montrent les figures 2 et 3, l'organe d'obturation 131 se compose essentiellement d'un corps cannelé 13 la, inscrit dans un cylindre, et d'un rebord 131b susceptible de venir obturer la communication C2 lorsque la pression dynamique de l'air traversant cette dernière applique à l'organe d'obturation 131 une force suffisante pour vaincre la force du ressort 132. Par ailleurs, une rondelle 133 assujettie à l'organe d'obturation 131 à son extrémité la plus éloignée du rebord 131b est susceptible de venir prendre appui sur le bord de la communication C2 pour définir la position extreme que cet organe d'obturation est autorisé à adopter sous l'effet de la force du ressort 132. Selon un second mode de réalisation possible (figures 4 et 5), le clapet sélectif 13 comprend une lamelle élastique 134 fixée par des rivets tels que 135 à la paroi rigide 32, se tenant spontanément à distance de la seconde communication C2, et susceptible de venir se plaquer sur cette seconde communication sous l'effet d'un débit d'air supérieur à une valeur déterminée, circulant de la seconde chambre de travail T2 vers la seconde chambre de réaction R2. REVENDICATIONS 1. Servomoteur pneumatique d'assistance comprenant une enveloppe rigide (1) séparée de façon étanche en au moins deux chambres de travail (T1, T2), dont la première (T1) est reliée à une première source de pression (D) délivrant une première pression, et dont la seconde (T2) est susceptible d'être sélectivement reliée, au moyen d'un clapet à trois voies (5), à la première source (D) ou à une seconde source de pression (A) délivrant une pression différente de la première; une cloison mobile (2) délimitant les deux chambres de travail à l'intérieur de l'enveloppe et comportant une jupe rigide (3), cette cloison mobile étant susceptible d'être sollicitée par une force d'assistance résultant d'une différence de pression sélectivement établie entre les deux chambres de travail par l'actionnement du clapet à trois voies; un piston pneumatique (4) susceptible d'entraîner la jupe (3) suivant une première direction axiale (S) et renfermant le clapet à trois voies (5); une tige de commande (6) également logée dans le piston et susceptible de recevoir une force d'entrée contrôlant l'actionnement du clapet à trois voies; une tige de poussée (7) axialement mobile par rapport à la tige de commande, et susceptible de recevoir, pour la retransmettre, une force de sortie qui est orientée suivant la première direction axiale (S) et qui se compose de la force d'entrée et de la force d'assistance; et des moyens de réaction interposés entre les tiges de commande (6) et de poussée (7) pour appliquer sur la tige de commande, à l'encontre de la force d'entrée, une réaction susceptible de croître avec la force d'assistance, caractérisé en ce que les moyens de réaction comprennent : un volume fixe (V) défini, dans une zone centrale (Z) de la jupe, entre des première et seconde parois rigides (31, 32) dont cette jupe est dotée et qui sont repectivement tournées vers les première et seconde chambres de travail (T1, T2); une séparation mobile (11) divisant le volume fixe (V) en des première et seconde chambres de réaction (R1, R2) respectivement délimitées en partie par les seconde et première parois rigides (32, 31); des première et seconde communications (Cl, C2) reliant respectivement les premières chambres de travail (T1) et de réaction (Rl) entre elles, et les secondes chambres de travail (T2) et de réaction (R2) entre elles; et un clapet sélectif (13) propre à obturer au moins partiellement la seconde communication (C2) en réponse à un débit d'air supérieur à une valeur prédéterminée s'établissant depuis la seconde chambre de travail (T2) vers la seconde chambre de réaction (R2), la première paroi rigide (31) de la jupe (3) étant conformée pour pouvoir entraîner, au moins indirectement, la tige de poussée (7) suivant la première direction axiale (S), et la séparation (11) étant conformée pour pouvoir entraîner, au moins indirectement, la tige de commande (6) suivant une direction invel-se de la première direction axiale. 2. Servomoteur suivant la revendication l, caractérisé en ce que le clapet sélectif (13) comprend un organe d'obturation (131) engagé de façon mobile dans la seconde communication (C2), repoussé par un ressort de clapet (132) vers une position d'ouverture maximale, et poussé vers une position d'ouverture minimale par un débit d'air circulant de la seconde chambre de travail (T2) vers la seconde chambre de réaction (R2). 3. Servomoteur suivant la revendication l, caractérisé en ce que le clapet sélectif (13) comprend une lamelle élastique (134) se tenant spontanément à distance de la seconde communication (C2) et susceptible de venir se plaquer sur la seconde communication sous l'effet d'un débit d'air circulant de la seconde chambre de travail (T2) vers la seconde chambre de réaction (R2).