Brevet FR2753949A1 — publié le 19980403

- I - 2753949 Installation de freinage hydraulique pour véhicule automobile équipée d'un simulateur d'actionnement de frein Etat de la technique L'invention concerne une installation de freinage hydraulique pour véhicule automobile comportant un système de freinage de service à énergie extérieure, un système de freinage de secours à énergie musculaire ou à énergie auxiliaire, un maître-cylindre de frein qui peut être isolé des cylindres de freins de roues à l'aide d'une valve d'arrêt ainsi qu'un simulateur d'actionnement de frein qui est connecté au maître-cylindre de frein et présente un piston de simulateur sollicité par du liquide de frein provenant du maître-cylindre de frein et un élément élastique de simulateur qui sollicite le piston de simulateur à l'encontre d'une pression de liquide de frein. Les installations de freinage de ce type comportent une pompe hydraulique aux fins de générer une pression de liquide de freinage dans un accumulateur hydraulique. Pour le freinage à énergie extérieure, cette pression dite d'accumulateur est abaissée au moyen d'une valve commandée jusqu'à une pression de freinage dépendant de la course et de la force avec laquelle une pédale de frein à pied est enfoncée ou un levier de frein à main est tiré, ou de la pression de liquide de frein qui est produite à l'aide de la pédale de frein à pied ou à l'aide du levier de frein à main. Des cylindres de frein de roues de l'installation de freinage du véhicule reçoivent la pression de freinage réduite. La commande de la valve de réglage de la pression de freinage est assurée habituellement par un maitre-cylindre simple qui, en mode de freinage de service est isolé sur le plan hydraulique de l'installation de freinage du véhicule au moyen d'une valve d'arrêt. En cas de défaillance par exemple de la pompe hydraulique, la valve d'arrêt s'ouvre et un freinage par énergie musculaire avec l'installation de freinage de secours est possible. Etant donné que le maître-cylindre de frein, en mode de freinage de service est isolé hydrauliquement des freins de roues de l'installation de freinage du véhicule, le liquide de frein ne peut pas refluer du maître-cylindre - 2 - 2753949 vers les freins de roues et son piston ne peut pas se déplacer ou ne peut se déplacer que d'une course minimale. Cependant, lors du freinage, le déplacement normal de la pédale ou du levier avec une force de pédale ou une force de levier plus forte doit s'accompagner d'une course de pédale ou d'une course de levier plus importante. Pour cela, un simulateur d'actionnement de frein est nécessaire. Un tel simulateur d'actionnement de frein est connu par exemple par le document US-A-4 462 642. Le simulateur d'actionnement de frein connu comporte un cylindre de simulateur avec un piston de simulateur qui est soumis à l'action d'un ressort et peut se déplacer à l'intérieur dudit cylindre. Le simulateur d'actionnement de frein est connecté sur le plan hydraulique entre le maître-cylindre et la valve d'arrêt et communique même en mode de freinage de secours avec le maître-cylindre de frein. Le simulateur d'actionnement de frein connu a pour inconvénient une dépendance linéaire entre la force de pédale et la course de pédale. Avantages de l'invention Le simulateur d'actionnement de frein selon l'invention comporte un élément élastique doté d'une caractéristique progressive, de telle sorte que la force de pédale croît de manière proportionnellement supérieure à l'augmentation de la course de la pédale. La force de pédale peut augmenter de façon continue sur toute la longueur de la course de la pédale, c'est-à-dire sans discontinuité ("inflexions"). Elle peut aussi comporter des discontinuités, la force de pédale augmentant de manière linéaire ou de manière progressive dans des secteurs de la course de la pédale entre deux discontinuités. Le simulateur d'actionnement de frein selon l'invention a pour avantage que la force de freinage peut être dosée de manière fine jusque dans une plage moyenne de force de freinage dans laquelle les actions de freinage ont normalement lieu en circulation urbaine. Au-delà de cette plage, la force de pédale, et avec elle la force de freinage qui dépend de la force de pédale augmentent de manière brusque. Ainsi, il est possible de déclencher rapidement un freinage avec une force de freinage élevée ou freinage à pleine intensité. Un autre avantage est qu'un volume de liquide de frein provenant du maître- - 3 - 2753949 cylindre de frein et absorbé par le simulateur d'actionnement de frein augmente de manière proportionnellement inférieure à l'augmentation de la course de pédale; en d'autres termes, plus la course de pédale augmente, plus le volume de liquide de frein admis en supplément par le simulateur d'actionnement de frein diminue. Les avantages présentés sont valables aussi bien pour le freinage de service que pour le freinage de secours. Des perfectionnements et des améliorations avantageuses peuvent être apportés à la présente invention. On peut prévoir que deux simulateurs d'actionnement de frein soient connectés aux deux circuits de freinage d'une installation de freinage de véhicule à double circuit. Dans cet agencement de l'invention, on obtient une progressivité par le fait qu'un piston d'un simulateur d'actionnement de frein est maintenu avec précontrainte dans une position de repos par l'élément élastique de simulateur associé, tandis que l'autre piston de simulateur se déplace dès que le maître-cylindre de frein est actionné. Dès que l'un des piston de simulateur quitte sa position de repos un durcissement apparaît au niveau de la pédale de frein et la force de pédale augmente plus fortement que la course de pédale. Un durcissement supplémentaire peut être obtenu lorsque le piston de simulateur qui a été déplacé en premier atteint une position limite et ne se déplace plus bien que l'on continue à enfoncer la pédale de frein. Outre le fait qu'il permet d'obtenir une force de pédale qui augmente progressivement avec la course de pédale, cet agencement a pour avantage que les deux simulateurs d'actionnement de frein, à l'exception des éléments élastiques de simulateur, présentent une construction identique. La caractéristique progressive de pédale de frein peut être obtenue avec deux simulateurs d'actionnement de frein, en utilisant deux éléments élastiques de simulateur dotés de raideurs différentes ou également en utilisant des éléments élastiques de simulateur de longueur différente ou en plaçant une entretoise sous l'un des deux éléments élastiques de simulateur, le piston de simulateur sollicité par l'élément élastique le plus long ou par l'élément élastique pourvu d'une entretoise étant alors maintenu avec précontrainte dans - 4 - 2753949 sa position de repos, jusqu'à l'apparition d'une pression de freinage adaptée correspondante. De préférence, le simulateur d'actionnement de frein est agencé sous la forme d'une cartouche vissée, c'est-à-dire qu'il comporte sur une face frontale un filetage normalisé de canalisation de frein grâce auquel il est vissé de manière étanche dans un filetage complémentaire de canalisation de frein du maître-cylindre de frein, à la place d'une canalisation principale de frein. Sur sa face frontale opposée, la cartouche vissée comporte un filetage qui correspond au filetage de canalisation de frein du maître-cylindre de frein et auquel une canalisation principale de frein est normalement vissée directement. En cas de besoin l'un des raccords peut être doté d'un filetage de diamètre différent. Cet agencement de l'invention a pour avantage que le simulateur d'actionnement de frein peut être monté directement sur le maître-cylindre de frein sans perte de place. Un autre avantage est sa fixation mécanique simple, qui n'exige aucun élément de fixation supplémentaire. A cela s'ajoute l'avantage qu'il n'est pas nécessaire de procéder à des modifications de l'installation de freinage du véhicule. Seules les canalisations de frein sont connectées au maître-cylindre de frein par l'intermédiaire du simulateur d'actionnement de frein au lieu d'être connectées directement. Selon le cas, la canalisation principale de frein doit être raccourcie de la longueur du simulateur d'actionnement de frein. Dessins L'invention va maintenant être décrite de manière détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins. Ceux- ci montrent: figure 1, une installation de freinage hydraulique selon l'invention et figure 2, une courbe force de pédale / course de pédale tracée de manière schématique pour l'installation de freinage de véhicule représentée sur la figure 1. Description de l'exemple de réalisation L'installation de freinage de véhicule représentée sur la figure 1, et désignée dans son ensemble par la référence 10, est agencée sous la forme d'une installation de freinage à énergie extérieure et d'une installation de freinage de secours à énergie musculaire. Elle comporte deux circuits de - 5 - 2753949 freinage I, II indépendants qui agissent aussi bien en mode de freinage de service qu'en mode de freinage de secours. Sur la figure 1, l'un I des deux circuits de freinage est représenté de manière simplifiée par des symboles de circuits hydrauliques: le circuit de freinage I comporte comme source d'énergie extérieure pour le freinage de service une pompe hydraulique 12 dont l'aspiration est connectée à un réservoir 14 d'alimentation en liquide hydraulique. La pompe hydraulique 12 est entraînée par un moteur 16 électrique qui entraîne également une pompe hydraulique non représentée pour le circuit de freinage II. Le côté refoulement de la pompe hydraulique 12 est connecté à un accumulateur hydraulique 18 qui délivre du liquide de frein sous pression pour le freinage de service, ainsi qu'à une valve limitatrice de pression 20 qui conduit à l'aspiration de la pompe hydraulique 12 et au réservoir d'alimentation 14 et limite la pression maximale côté refoulement de la pompe hydraulique 12. Des cylindres 24 de freins de roues dont l'un seulement est représenté sur le dessin sont connectés au refoulement de la pompe hydraulique 12 et à l'accumulateur hydraulique 18 par l'intermédiaire d'une valve d'entrée 22 commune ou chacun par une valve d'entrée propre. La valve d'entrée 22 est ici une électrovalve 2/2 à action continue qui est fermée dans sa position de repos. Pour abaisser une pression de freinage dans le cylindre de frein de roue 24, il est prévu une valve de sortie 26 commune ou une valve de sortie propre pour chaque cylindre de frein de roue, qui met en communication ledit cylindre de frein de roue avec le-réservoir d'alimentation 14. La valve de sortie 26 est ici une électrovalve 2/2 à action continue qui est fermée dans sa position de repos. Une pression de frein de roue quelconque peut être réglée dans le cylindre de frein de roue 24 à l'aide de la valve d'entrée 24 et de la valve de sortie 26. Le circuit de freinage II non représenté est agencé de la même manière que le circuit de freinage I et fonctionne de la même manière que celuici. La valve d'entrée 22 et de la valve de sortie 26 de réglage de la pression dans le cylindre de frein de roue 24 sont commandées à l'aide d'un appareil de commande 28 électronique qui commande également le moteur 16 de pompe et reçoit un signal dépendant de la pression de frein de roue délivré par un - 6 - 2753949 capteur de pression 30 de roue associé au cylindre de frein de roue 24. Pour le freinage de secours à énergie musculaire, les circuits de freinage I et II sont reliés indépendamment l'un de l'autre, par l'intermédiaire chacun d'une valve d'arrêt 32, à un maître-cylindre tandem 34 connu en soi sur lequel est monté le réservoir d'alimentation 14 et avec lequel le maître-cylindre de frein 34 communique directement. La valve d'arrêt 32 est une électrovalve 2/2 qui est ouverte en position de repos et est commandée par l'appareil de commande 28 électronique. Pendant le freinage de service à énergie extérieure, la valve d'arrêt 32 est fermée, c'est-à-dire que, sur le plan hydraulique, le maître- cylindre de frein 34 est isolé de l'installation de freinage du véhicule. Pendant le freinage de service, le maître-cylindre de frein 34 sert de transmetteur de valeur de consigne pour la pression de frein de roue devant être réglée par l'appareil de commande 10 électronique dans ledit cylindre de frein de roue 24. A cet effet, un capteur de pression 36 de maître-cylindre est connecté à un circuit de freinage I du maître-cylindre de frein, lequel capteur fournit un signal pour l'appareil de commande 28 électronique. L'installation de freinage 10 de véhicule conforme à l'invention est actionnée de manière connue en soi à l'aide d'une pédale de frein à pied (non représentée), par l'intermédiaire de laquelle une tige de piston 38 du maître- cylindre de frein 34 peut être sollicitée vers l'intérieur du maîtrecylindre de frein. Afin de transmettre à un conducteur, lors d'un freinage de service à énergie extérieure, au cours duquel la valve d'arrêt 32 est fermée et par suite aucun liquide de frein n'est refoulé du maître-cylindre de frein 34 dans les circuits de freinage I et II, la caractéristique de pédale habituelle avec une course de pédale en relation avec la force avec laquelle la pédale de frein est enfoncée, un simulateur 40 d'actionnement de frein est connecté à chacun des circuits de freinage I, II du maître-cylindre de frein 34; ces simulateurs seront décrits ci-après en faisant référence au simulateur d'actionnement de frein 40 représenté dans la partie droite du dessin. Le simulateur d'actionnement de frein 40 comporte un corps de simulateur 42 qui forme un cylindre pour un piston de simulateur 44 coulissant à l'intérieur dudit cylindre. Le corps 42 est agencé sous forme de cartouche à visser pourvue, sur l'une de ses faces frontales, d'un filetage 46 normalisé de canalisation de frein par lequel il est vissé, de la même -manière qu'une -7- 2753949 canalisation de frein, sur le maître-cylindre de frein 34 et est ainsi connecté sur le plan hydraulique audit maître-cylindre de frein 34. Une face frontale du corps de simulateur 42 éloignée du maître-cylindre de frein 34 est fermée par un bouchon à vis 48 pourvu d'un filetage 50 normalisé de canalisation de frein correspondant à celui du maîtrecylindre de frein 34. Par ce filetage 50, une canalisation de frein menant au circuit de freinage I, II concerné est connectée au maître- cylindre de frein 34. Les deux circuits de freinage I, II sont connectés sur le plan hydraulique au maître-cylindre frein 34 par l'intermédiaire des simulateurs d'actionnement de frein 40. Le piston de simulateur 44 est réalisé sous la forme d'un cylindre creux dans l'alésage 52 duquel pénètre un tronçon de tube 54 qui forme un ensemble monobloc avec le bouchon à vis 48. Un joint torique 56 assure l'étanchéité entre le piston de simulateur 44 et le tronçon de tube 54. Le bouchon à vis 48 est pourvu d'un trou débouchant 58 qui traverse son tronçon de tube 54 et débouche dans le filetage de canalisation de frein 50. Les circuits de freinage I, Il communiquent avec le maître- cylindre de frein 34 par l'intermédiaire de l'alésage 52 dans le piston de simulateur 44 et du trou débouchant 58 dans le bouchon à vis 48 et, en mode de freinage de secours, la valve d'arrêt 32 étant ouverte, peuvent être alimentés en pression par l'actionnement du maître- cylindre de frein 34. Un ressort hélicoïdal de compression 60 monté en tant qu'élément élastique dans le corps de simulateur 42 prend appui sur le bouchon à vis 48 et repousse le piston de simulateur 44 dans une position de repos à une extrémité du corps de simulateur 42, en direction du maître-cylindre de frein. Lorsqu'on actionne le maître-cylindre de frein 34, une surface frontale 62 annulaire du piston de simulateur 44 tournée vers le maître-cylindre est sollicitée par du liquide de frein venant du maître-cylindre de frein 34; le piston de simulateur 44 est repoussé à l'encontre de la force du ressort hélicoïdal de compression 60 de telle sorte que, même lorsque la valve d'arrêt 32 est fermée, du liquide de frein peut être refoulé hors du maître-cylindre de frein 34. La tige de.piston 38 peut être enfoncée dans le maître-cylindre de frein 34 à l'aide de la pédale de frein non représentée, une pression de maître- cylindre de frein qui est fonction de la force du ressort hélicoïdal de compression 60 étant ainsi générée, laquelle pression est transformée en un - 8- 2753949 signal électrique par le capteur 36 de pression de maître-cylindre de frein qui est transmis à l'appareil de commande 28 électronique qui ferme la valve d'arrêt 32 pour le freinage de service et commande de la manière décrite plus haut une pression de frein de roue dans le cylindre de frein de roue 24. Pour le freinage de secours, la valve d'arrêt 32 reste ouverte et le cylindre de frein de roue 24 reçoit la pression générée par le maître-cylindre de frein 34. Afin d'obtenir une caractéristique de ressort progressive, le ressort hélicoïdal de compression 60 est enroulé plus serré dans sa partie médiane 64 que dans la région de ses extrémités. Le fait de prévoir des spires plus rapprochées dans la région médiane 64 du ressort 60 a pour avantage de diminuer le risque de flambage en présence d'une sollicitation. La pression de maltre-cylindre de frein et la force de pédale augmentent donc de manière proportionnellement supérieure à la course. La course du piston de simulateur 44 est limitée par le bouchon à vis 48 qui forme ainsi une butée pour ledit piston de simulateur 44. Le volume de liquide de frein pouvant être admis par le simulateur d'actionnement de frein 40 est donc limité. Le volume de liquide de frein pouvant être admis par le simulateur d'actionnement de frein 40 est adapté à un volume de refoulement du maître-cylindre de frein 34 de façon à obtenir une pression.de freinage suffisante pour un freinage à pleine intensité en mode de freinage de secours, lors duquel du liquide de frein est refoulé du maître-cylindre de frein 34 dans l'installation de freinage 10. Pour assurer une alimentation de la face frontale 62 du piston en liquide de frein lorsque le piston de simulateur 44 se trouve dans sa position de repos, à l'extrémité frontale du corps de simulateur 42, la face frontale du piston de simulateur 44 est pourvue de rainures radiales 66. Pour obtenir une caractéristique élastique progressive, l'élément élastique 60 peut aussi être formé de plusieurs ressorts hélicoïdaux de compression qui, sur le plan mécanique, sont disposés les uns derrière les autres ou en parallèle (non représenté). Pour le montage en parallèle, par exemple deux ou plusieurs ressorts hélicoïdaux de compression ayant des longueurs différentes peuvent être placés les uns dans les autres. Du fait de la différence de longueur, seul le ressort le plus long est tout d'abord comprimé jusqu'à ce que soit atteinte la longueur du ressort venant immédiatement apres. - 9 - 2753949 Les deux ressorts hélicoïdaux sont alors déformés simultanément, d'o il en résulte une augmentation de la raideur d'un élément élastique ainsi constitué. Les deux simulateurs d'actionnement de frein 40 de l'installation de freinage 10 de véhicule selon l'invention sont identiques, à l'exception de leurs éléments élastiques 60, 68, et fonctionnent de la même manière. L'élément élastique 68 du simulateur d'actionnement de frein 40 représenté à gauche sur le dessin est également réalisé sous la forme d'un ressort hélicoïdal de compression avec des spires plus rapprochées dans sa partie médiane, ceci afin d'obtenir une caractéristique progressive. Ce ressort 68 peut avoir une raideur différente de celle du ressort 60 du simulateur d'actionnement de frein 40 représenté sur la droite du dessin. Le ressort 68 du simulateur d'actionnement de frein 40 de gauche est plus long de sorte qu'il repousse avec précontrainte le piston de simulateur 44 dans sa position de repos. De ce fait ce piston de simulateur 44 ne quitte sa position de repos représentée que lorsque l'autre piston de simulateur 44 a parcouru une certaine course et qu'une pression de liquide de frein s'est établie. L'élément élastique 68 du simulateur d'actionnement de frein 40 représenté sur la gauche n'entre donc en action que lorsque la pression de liquide de frein produite avec le maître-cylindre de frein 34 génère une pression qui correspond à la précontrainte du ressort hélicoïdal de compression 68. On obtient ainsi une discontinuité dans la relation entre la force de pédale proportionnelle à la pression de maîtrecylindre de frein et la course de la pédale de frein non représentée; la force de pédale augmente plus rapidement avec la force de pédale à partir de l'instant o le second piston de simulateur 44 a quitté sa position de repos. On obtient une autre augmentation de la force de pédale proportionnellement supérieure à la course de pédale dès que le piston de simulateur 44 du simulateur d'actionnement de frein 40 représenté sur la droite arrive en butée contre le bouchon à vis 48 et ne peut plus se déplacer. A partir de cet instant, seul le ressort hélicoïdal de compression 68 plus raide du simulateur d'actionnement de frein 40 de gauche est actif. La relation entre la force de pédale F et la course de pédale s est représentée de manière schématique sur la figure 2. Entre l'origine et le point Y de la courbe seul est actif- le ressort hélicoïdal de compression 60 du -10- 2753949 simulateur d'actionnement de frein 40 représenté sur la droite de la figure 1 qui agit avec sa caractéristique progressive, lequel ressort n'est pas ou n'est que faiblement précontraint. A partir du point Y le piston 44 du simulateur d'actionnement de frein 40 représenté sur la gauche sur la figure 1 commence lui aussi à se déplacer à partir de sa position de repos; la courbe présente une discontinuité ("inflexion" en Y) et une pente plus forte. Entre les points Y et Z, les deux ressorts hélicoïdaux de compression 60, 68 sont actifs avec leurs caractéristiques progressives. Au point Z, le piston 44 du simulateur d'actionnement de frein 40 représenté sur la droite de la figure 1 qui n'est pas ou n'est que faiblement précontraint arrive en butée sur le bouchon à vis 48 de sorte qu'au delà du point Z seul le ressort 68 le plus raide continue à agir. Il s'ensuit une nouvelle discontinuité au point Z et une nouvelle augmentation de la pente de la courbe caractéristique de la force de pédale. - 11 - 2753949 REVENDICATIONS 1. Installation de freinage hydraulique de véhicule comportant un système de freinage de service à énergie extérieure et un système de freinage de secours à énergie musculaire ou à énergie auxiliaire, un maître-cylindre de frein qui peut être isolé des cylindres de freins de roues à l'aide d'une valve d'arrêt ainsi qu'un simulateur d'actionnement de frein qui est connecté au maître-cylindre de frein et présente un piston de simulateur sollicité par du liquide de frein provenant du maître-cylindre de frein et un élément élastique de simulateur qui sollicite le piston de simulateur à l'encontre d'une pression de liquide de frein, caractérisée par le fait que l'élément élastique (60, 68) de simulateur présente une caractéristiques progressive. 2. Installation de freinage de véhicule selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'installation de freinage (10) du véhicule est réalisée sous la forme d'une installation de freinage à double circuit avec un maître-cylindre (34) tandem et par le fait qu'elle présente un simulateur d'actionnement de frein (40) pour chaque circuit de freinage I, II. 3. Installation de freinage de véhicule selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le simulateur d'actionnement de frein (40) comporte une butée de limitation de course pour son piston (44) de simulateur. 4. Installation de freinage de véhicule selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que les éléments élastiques (60, 68) de simulateur des deux simulateurs d'actionnement de frein (40) présentent des raideurs différentes. 5. Installation de freinage de véhicule selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que l'élément élastique (68) de simulateur des deux simulateurs d'actionnement de frein (40) repousse avec précontrainte le piston de simulateur (44) dans une position de repos. 6. Installation de freinage de véhicule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le simulateur d'actionnement de frein (40) se présente sous la forme d'une cartouche à visser qui est vissée dans un filetage -12- 2753949 du maître-cylindre de frein (34) et présente un filetage (50) auquel est connectée une canalisation de frein menant du maître-cylindre de frein (34) vers les cylindres de freins de roues (24). 7. Installation de freinage de véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'élément élastique (68) de simulateur comporte un ressort hélicoïdal de compression (60, 68) avec des distances entre spires variables. 8. Installation de freinage de véhicule selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les distances entre spires sont plus faibles dans une zone médiane du ressort hélicoïdal de.compression (60, 68). 9. Installation de freinage de véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'élément élastique (60, 68) de simulateur comporte plusieurs ressorts hélicoïdaux de compression. 10. Installation de freinage de véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le piston (44) de simulateur est conformé en cylindre creux.