Brevet FR2762568A1 — publié le 19981030

SERVOMOTEUR PNEUMATIQUE A CHAMBRE DE PILOTAGE La présente invention concerne les servomoteurs pneumatiques, et plus particulièrement les servomoteurs pneumatiques qui sont utilisés pour fournir une assistance au freinage des véhicules automobiles. De tels servomoteurs sont bien connus dans la technique et comportent en général une enveloppe séparée de façon étanche par au moins une structure de paroi mobile en au moins une chambre avant reliée en permanence à une source de basse pression, et au moins une chambre arriére reliée sélectivement à la chambre avant ou à une source de haute pression par un moyen de valve à trois voies actionnée par une tige de commande. Un tel agencement a pour but de créer une différence de pressions sur les deux faces de la paroi mobile pour engendrer sur une tige de poussée, actionnant par exemple un maîtrecylindre commandant la pression hydraulique dans les moteurs de frein du véhicule, une force d'assistance s'ajoutant à la force d'actionnement exercée par le conducteur du véhicule sur la pédale de freinage. On a développé depuis quelques années des dispositifs qui permettent de commander l'action des freins même si le conducteur du véhicule n'appuie pas sur la pédale de frein. De telles actions de freinage automatique peuvent être déclenchées par un ou plusieurs détecteurs de paramètres de fonctionnement ou d'attitude du véhicule par exemple pour empêcher les roues de patiner lors d'une accélération du véhicule, pour aider le conducteur du véhicule à démarrer dans une cote, ou sous la commande d'un dispositif de type radar anti-collision. Des systèmes de ce type associés à des servomoteurs pneumatiques sont par exemple décrits dans les documents EP-A-O 347 583, EP-A-O 171 585, et EP-A-O 303 470. Les solutions illustrées dans ces documents présentent l'inconvénient de nécessiter soit une modification notable de la paroi mobile séparant la chambre avant de la chambre arrière, et notamment du moyeu central de cette paroi mobile, par rapport à la configuration classique, soit un piston totalement spécifique, afin de permettre l'application directe de la pression atmosphérique dans la chambre arrière pour un fonctionnement en freinage automatique. On a alors proposé, par exemple dans le document FR-A-2 696 399, une structure simplifiée, dans laquelle la paroi mobile est creuse et comporte une troisième chambre formée entre une jupe de piston et un disque solidaire de la jupe de piston, des moyens étant prévus pour relier sélectivement cette troisième chambre à la source de basse pression ou à la source de haute pression en réponse à un signal délivré par des moyens de détection. Une telle solution permet effectivement un fonctionnement en freinage automatique au moyen d'un servomoteur dont la paroi mobile n'est que peu modifiée par rapport à une paroi mobile de conception classique. Cependant, lors d'un tel fonctionnement, le temps de réponse du servomoteur est relativement long, du fait d'un passage d'air relativement étroit entre la troisième chambre et la chambre arrière. De plus, le fonctionnement en freinage automatique est très difficile, voire même impossible à obtenir si le servomoteur n'est pas dans sa position de repos, c'est à dire si le conducteur du véhicule est en train d'appuyer sur la pédale de frein. La présente invention se place dans ce contexte, et a pour objet de proposer un servomoteur pneumatique qui rende possible un fonctionnement en freinage automatique, que le servomoteur soit ou non en position de repos, en n'apportant qu'un nombre minimal de modifications à un servomoteur classique pour pouvoir utiliser un nombre maximal de ses différents composants sans avoir à les dessiner de nouveau et pour que les performances du servomoteur ne soient pas altérées par ces modifications, et dont le temps de réponse lors d'un fonctionnement en freinage automatique soit réduit à une valeur minimale. La présente invention propose donc un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, comportant une enveloppe, séparée de façon étanche par au moins une structure de paroi mobile en au moins une chambre avant reliée en permanence à une source de basse pression, et au moins une chambre arrière, la structure de paroi mobile étant creuse et comportant une troisième chambre formée entre une jupe de piston et un disque solidaire de la jupe de piston, la chambre arrière étant reliée sélectivement à la troisième chambre ou à une source de haute pression par un moyen de valve à trois voies actionnée par une tige de commande, des moyens étant prévus pour relier sélectivement la troisième chambre à la source de basse pression ou à la source de haute pression en réponse à un signal délivré par des moyens de détection. Selon l'invention, des moyens supplémentaires sont prévus pour mettre en communication la troisième chambre avec la chambre arrière si et seulement si la pression régnant dans la troisiéme chambre est supérieure à la pression régnant dans la chambre arrière. On comprend donc que, grâce à une telle disposition, la conception du servomoteur n'est que peu modifiée par rapport à un servomoteur classique, et que le temps de réponse en fonctionnement en freinage automatique est largement amélioré. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens supplémentaires pour mettre en mettre en communication la troisième chambre avec la chambre arrière sont constitués par des clapets unidirectionnels. De préférence, les clapets unidirectionnels sont disposés sur la jupe de piston. Selon un mode de réalisation, les clapets unidirectionnels sont des clapets anti-retour dont les ressorts sont très faiblement tarés. Selon un autre mode de réalisation, les clapets unidirectionnels sont constitués par des ouvertures formées dans la jupe de piston et coopérant avec des portions de membrane souple disposés sur la face arrière de la jupe de piston. On pourra avantageusement prévoir que les portions de membrane souple appartiennent à une membrane déroulante associée à la jupe de piston et ayant un bord périphérique extérieur reçu de façon étanche sur l'enveloppe extérieure et un bord périphérique intérieur reçu de façon étanche dans une gorge périphérique d'un moyeu de piston. De préférence, on prévoira que les clapets unidirectionnels soient régulièrement répartis sur la jupe de piston, par exemple qu'ils soient régulièrement espacés le long d'un cercle centré sur un axe de symétrie du servomoteur. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel - la Figure unique représente une vue en coupe transversale d'un servomoteur pneumatique, réalisé conformément à la présente invention. La Figure 1 représente une vue en coupe d'un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage prévu pour être placé de façon conventionnelle entre la pédale de frein d'un véhicule et la maître-cylindre commandant la pression dans 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. Sur la Figure, L'avant est ainsi à gauche et l'arrière à droite. Le servomoteur représenté sur la Figure unique comprend une enveloppe extérieure 10 en forme de coquille présentant une symétrie de révolution autour d'un axe X-X'. Une structure de paroi mobile 12 délimite à l'intérieur de l'enveloppe 10 une chambre avant 14, reliée en permanence à une source de dépression (non représentée) par une canalisation 15, et une chambre arrière 16. La paroi mobile 12 constitue un piston d'assistance qui comporte une jupe rigide 18 solidaire d'un moyeu central 20. La jupe 18 est associée à une membrane déroulante souple 22 par exemple en élastomère dont le bord périphérique extérieur est reçu de façon étanche grâce à un bourrelet 24 sur l'enveloppe extérieure 10. La membrane 22 peut être de forme annulaire et adhérisée par son bord périphérique intérieur sur la face arrière de la jupe 18. comme on l'a représenté sur la moitié supérieure de la Figure, ou de fonne circulaire et comporter un bourrelet intérieur 26 reçu de façon étanche dans une gorge périphérique du moyeu 20. Le moyeu central 20 se prolonge vers l'arrière sous la forme d'une partie tubulaire 28 qui traverse de façon étanche la paroi arrière de l'enveloppe 10. Un ressort de compression 30 interposé entre la paroi mobile 12 et la face interne de la partie avant de l'enveloppe 10 main tient normalement le piston 20 dans la position arrière de repos illustrée sur la Figure, dans laquelle la chambre arrière 16 présente son volume minimal et la chambre avant 14 son volume maximal. Un plongeur 32 est reçu à coulissement par son extrémité avant dans un alésage, éventuellement étagé, formé dans la partie centrale du moyeu 20. L'extrémité avant d'une tige de commande 34 du servomoteur, disposée également selon l'axe X-X', est montée rotulante dans un alésage borgne du plongeur 32. L'extrémité arrière de la tige de commande 34 est commandée directement par la pédale de frein du véhicule (non représentée), et est rappelée dans sa position de repos par un ressort de rappel 36 en appui à l'intérieur de la partie tubulaire 28. De façon connue. le plongeur 32 est susceptible de commander le fonctionnement d'un moyen de valve à trois voies 40, qui relie de façon sélective la chambre arrière 16 soit à la chambre avant 14 par l'intermédiaire d'un conduit 42, soit à l'espace annulaire 38 autour de la tige de commande 34 par l'intermédiaire d'un conduit 44. Dans la position de repos illustrée sur la Figure. la chambre avant 14 est en communication d'une part avec une source de dépression par la canalisation 15, et d'autre part avec la chambre arrière 16 par l'intermédiaire du moyen de valve 40, qui autorise alors cette communication. La même pression s'exerçant sur les deux faces de la paroi mobile 12, celle-ci n'est soumise qu'à la force exercée par le ressort 30 et occupe la position arrière représentée sur la Figure. De façon classique, lorsque le conducteur du véhicule appuie sur la pédale de frein, la tige de commande 34 actionne un moyen de valve à trois voies 40 pour d'abord interrompre la communication entre les chambres avant 14 et arrière 16, puis pour faire communiquer l'espace annulaire 38, où règne la pression atmosphérique. autour de la tige de commande 30 avec la chambre arrière 16, et ainsi créer une diffërence de pressions de part et d'autre de la paroi mobile 12, résultant en une force d'assistance proportionnelle à la force exercée sur la pédale de frein. qui sont appliquées ensemble sur une tige de poussée 45 actionnant le piston 46 d'un maître-cylindre désigné dans son ensemble par la référence 48. Le fait d'adjoindre au servomoteur pneumatique d'assistance au freinage un dispositif de freinage automatique signifie que l'on ajoute au système que l'on vient de décrire des moyens pour commander l'admission de la pression atmosphérique dans la chambre arrière 16, sans que la tige de commande 34 ne soit sollicitée par une action volontaire du conducteur du véhicule. Dans ce but, on réalise une troisième chambre 50 en fixant sur la jupe 18 une cloison 52 en forme de disque. La cloison 52 comporte une partie périphérique 54 servant à sa fixation étanche sur la jupe 18 de la cloison mobile 12 et une partie centrale 56 formant un manchon cylindrique, par exemple fixé de façon étanche sur la tige de poussée 45. On définit ainsi dans la cloison mobile 12, entre la jupe 18 solidaire du moyeu 20 et la cloison 52, la troisième chambre 50 qui est ainsi isolée de façon étanche de la chambre avant 14 et qui est susceptible de communiquer avec la chambre arrière 16 par l'intermédiaire du conduit 42. La cloison 52 est en outre formée avec une extension tubulaire 58 permettant de raccorder de façon étanche une extrémité arrière d'une conduite souple à paroi déformable 60, qui traverse la chambre avant 14 et dont l'extrémité avant est fixée de façon étanche sur la paroi avant de l'enveloppe 10. La conduite à paroi détormable 60 qui est, de préférence, constituée par un soufflet permet donc de relier la troisième chambre 50 avec différentes sources de fluide comme on va l'expliquer maintenant. La conduite déformable 60, ou plus précisément son extrémité avant 62, est raccordée par une conduite externe 64 à une électrovanne à trois voies 66 dont la position est commandée par le signal délivré par un ensemble (z8 de détection de paramètres de fonctionnement ou d'attitude du véhicule devant entraîner un fonctionnement en freinage automatique. Les différentes possibilités et les différents types de capteurs sont décrits en détail dans l'art antérieur précité. Il sutfit de dire ici que, lorsque le freinage automatique doit être commandé, I'électrovanne 66 met en relation la conduite 64 avec la pression atmosphérique A alors que, durant toutes les autres phases de fonctionnement, l'électrovanne 66 met la conduite 64 en relation avec une source de dépression V, qui peut avantageusement être la même que celle qui est reliée à la canalisation 15, et qui peut par exemple être prélevée sur la tubulure d'admission du moteur du véhicule ou être fournie par une pompe à vide. Enfin. la jupe 18 comporte des clapets unidirectionnels 70, par exemple des clapets anti-retour dont les ressorts sont très faiblement tarés, et autorisant le passage de la troisième chambre 50 vers la chambre arrière 16, mais interdisant tout passage en sens inverse. Ces clapets 70 peuvent être disposés sur la jupe 18, comme on l'a illustré sur la moitié supérieure de la Figure. Les clapets 70 peuvent également être formés simplement par des ouvertures 72 de la jupe 18, recouvertes par des portions de la membrane souple déroulante 22 lorsque celle-ci recouvre entièrement la face arrière de la jupe 18, comme on l'a représenté sur la moitié inférieure de la Figure, les portions de la membrane 22 ayant des découpes autour des ouvertures 72 pour permettre à ces portions de membrane de se soulever vers l'arrière. Les clapets 70 sont régulièrement répartis sur la jupe 18, par exemple régulièrement espacés le long d'un cercle centré sur l'axe X-X'. Le fonctionnement de l'ensemble du dispositif qui vient d'être décrit se comprend aisément. Lors des phases normales de fonctionnement. c'est-à-dire lorsque la commande de freinage automatique n'est pas active, la troisième chambre 50 est maintenue en permanence à la même pression réduite que la chambre avant 14. En position de repos, la valve à trois voies 40 permet la communication entre la chambre arrière 16 et la troisième chambre 50 par l'intermédiaire des conduits 42 et 44. Comme on l'a vu plus haut, lorsque le conducteur du véhicule appuie sur la pédale de frein, la valve à trois voies 40 interrompt d'abord la communication entre la chambre arrière 16 et la troisième chambre 50, puis fait communiquer l'espace annulaire 38 autour de la tige de commande 30 avec la chambre arrière 16, ce qui crée ainsi une différence de pressions de part et d'autre de la paroi mobile 12, résultant en une force d'assistance. La pression régnant dans la chambre arrière 16 étant supérieure à la pression régnant dans la troisième chambre 50, constante et égale à la pression fournie par la source de dépression V, il en résulte que les clapets 70 se ferment et interdisent la communication entre la chambre arrière 16 et la troisième chambre 50. Le servomoteur pneumatique se comporte alors exactement comme un servomoteur classique. Lorsque le conducteur désire mettre fin à son action de freinage, il relâche son effort sur la pédale de frein ce qui a pour effet de faire reculer le plongeur 32, et d'actionner la valve à trois voies 40 pour interrompre la communication entre l'atmosphère et la chambre arrière 16, puis mettre cette dernière en communication avec la troisième chambre 50. Les pressions dans ces deux chambres 16 et 50 peuvent alors s'égaliser, des sorte que le servomoteur retourne à la position de repos représentée sur la Figure. Lors d'un freinage sous l'action du conducteur du véhicule, la seule différence de fonctionnement par rapport à celui d'un servomoteur de type classique réside dans le fait que la valve à trois voies établit ou interdit la communication entre la chambre arrière 16 et la troisième chambre 50, au lieu de commander la communication entre la chambre arrière 16 et la chambre avant 14. Cette différence de tbnctionnement est totalement insensible pour le conducteur du véhicule. Lorsque l'ensemble de détection 68 commande un fonctionnement en freinage automatique, il fait basculer l'électrovanne 66 pour qu'elle mette en communication l'atmosphère A avec la conduite 64. La pression atmosphérique est alors communiquée, par la conduite déformable 60, à la troisième chambre 50. Si le servomoteur était à ce moment en position de repos. la pression atmosphérique peut alors se communiquer à la chambre arrière 16 par les conduits 42 et 44, puisque la valve à trois voies 40 permet alors cette communication. Mais la pression atmosphérique peut également se communiquer à la chambre arrière 16 par les clapets 70, puisque la pression régnant dans la troisième chambre 50 est supérieure à celle qui règne dans la chambre arrière. il en résulte que, grâce à la présence des clapets 70 sur la jupe 18, la variation de pression dans la chambre arrière est beaucoup plus rapide que dans le cas où la pression atmosphérique n'est communiquée à la chambre arrière que par le passage de valve offert par la valve à trois voies 40. Si le servomoteur était à ce moment en fonctionnement. c'est à dire si le conducteur du véhicule était en train de freiner, la pression régnant dans la chambre arrière 16 était alors supérieure à la dépression régnant dans la chambre avant 14 et dans la troisième chambre 50, et inférieure à la pression atmosphérique. Le basculement de l'électrovanne 66 a pour résultat de faire augmenter brusquement la pression dans la troisième chambre 50, de la dépression à la pression atmosphérique, et donc à une valeur supérieure à la pression régnant dans la chambre arrière. Il en résulte là encore que, grâce à la présence des clapets 70 sur la jupe 18, cette pression supérieure dans la troisième chambre 50 peut se communiquer à la chambre arrière 16. On voit donc que, quelle que soit la position de la valve à trois voies 40 lors du basculement de l'électrovanne 66 la pression dans la chambre arrière s'établit rapidement à une valeur égale à la pression atmosphérique. On a donc bien réalisé un servomoteur pneumatique qui rend possible un fonctionnement en freinage automatique, que le servomoteur soit ou non en position de repos, et dont le temps de réponse lors d'un tel fonctionnement en freinage automatique est réduit à une valeur minimale.. Ce résultat est obtenu en n'apportant qu'un nombre minimal de modifications à un servomoteur classique puisqu'il suffit de modifier légèrement la jupe et la paroi avant de l'enveloppe. On peut donc utiliser un ,rand nombre de composants standards, de sorte que le servomoteur selon la présente invention peut être obtenu à des coûts réduits. et que les performances du servomoteur ne sont pas altérées par ces modifications. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit, mais elle est susceptible au contraire de recevoir de nombreuses variantes qui apparaîtront à l'homme du métier. C'est ainsi par exemple que l'invention est applicable aussi bien à des servomoteurs simples ainsi qu'on l'a représenté qu'à des servomoteurs en tandem ou à chambre additionnelle. Elle est également applicable à des servomoteurs équipés d'un disque de réaction ou à des servomoteurs à réaction hydraulique. REVENDICATIONS 1 - Servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, comportant une enveloppe (10), séparée de façon étanche par au moins une structure de paroi mobile (12) en au moins une chambre avant (14) reliée en permanence à une source de basse pression (V), et au moins une chambre arrière (16), la structure de paroi mobile (12) étant creuse et comportant une troisième chambre (50) formée entre une jupe de piston (18) et un disque (52) solidaire de la jupe de piston (18), la chambre arrière (16) étant reliée sélectivement à la troisième chambre (50) ou à une source de haute pression (A) par un moyen de valve à trois voies (40) actionnée par une tige de commande (34), des moyens (66) étant prévus pour relier sélectivement la troisième chambre (50) à la source de basse pression (V) ou à la source de haute pression (A) en réponse à un signal délivré par des moyens de détection (68), caractérisé en ce que des moyens supplémentaires (70) sont prévus pour mettre en communication la troisième chambre (50) avec la chambre arrière (16) si et seulement si la pression régnant dans la troisième chambre (50) est supérieure à la pression régnant dans la chambre arrière (16). 2. Servomoteur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens supplémentaires (70) pour mettre en communication la troisième chambre (50) avec la chambre arrière (16) sont constitués par des clapets unidirectionnels (70). 3. Servomoteur pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les clapets unidirectionnels (70) sont disposés sur la jupe de piston (18). 4. Servomoteur pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les clapets unidirectionnels (70) sont des clapets anti-retour (70) dont les ressorts sont très faiblement tarés. 5. Servomoteur pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les clapets unidirectionnels (70) sont constitués par des ouvertures (72) formées dans la jupe de piston (18) et coopérant avec des portions de membrane souple (22) disposés sur la face arrière de la jupe de piston (18). 6. Servomoteur pneumatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les portions de membrane souple (22) appartiennent à une membrane déroulante (22) associée à la jupe de piston (18) et ayant un bord périphérique extérieur (24) reçu de façon étanche sur l'enveloppe extérieure (10) et un bord périphérique intérieur (26) reçu de façon étanche dans une gorge périphérique d'un moyeu de piston (20). 7. Servomoteur pneumatique selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les clapets unidirectionnels (70) sont régulièrement répartis sur la jupe de piston (18). 8. Servomoteur pneumatique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les clapets unidirectionnels (70) sont régulièrement espacés le long d'un cercle centré sur un axe (X-X') de symétrie du servomoteur.