Brevet FR2765172A1 — publié le 19981231

lUlAITRE-CYLINDRE A REACTION HYDRAULIQUE DYNAMIQUE REGLEE PAR UNE DIFFERENCE DE SECTIONS La présente invention concerne un maître-cylindre à réaction hydraulique pour servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, comprenant: un corps percé d'un alésage principal; un piston principal cylindrique, percé d'un a;ésage secondaire, et dont une extrémité externe au corps est susceptible de recevoir une force d'assistance orientée suivant une première direction, ce piston principal étant monté coulissant de façon étanche dans l'alésage principal pour y délimiter une chambre de travail soumise en fonctionnement à une pression hydraulique; et des moyens de réaction hydraulique montés coulissants dans l'alésage secondaire et incluant un poussoir dont une extrémité externe au corps est susceptible de recevoir une force d'actionnement orientée suivant la première direction, la force d'assistance présentant par rapport à la force d'actionnement un retard croissant avec une vitesse d'application de la force d'actionnement. Un maître-cylindre de ce type est par exemple décrit dans le brevet FR - 2 724 354. Des dispositifs de ce type ont été développés de façon très récente pour leur aptitude à pallier les défauts dynamiques des servomoteurs pneumatiques d'assistance au freinage. On sait en effet que les servomoteurs pneumatiques d'assistance au freinage, qui sont utilisés pour fournir une force d'assistance de freinage s'ajoutant à la force d'actionnement exercée par le conducteur sur la pédale de frein et en théorie proportionnelle à cette dernière, présentent le défaut de ne pouvoir développer cette force d'assistance qu'après une certain retard par rapport à la force d'actionnement. Comme la force d'assistance résulte d'une différence entre les pressions pneumatiques régnant respectivement dans une chambre avant du servomoteur, reliée à une source de dépression, et dans une chambre arrière, reliée à l'atmosphère lors du freinage, et comme le retard de la force d'assistance sur la force d'actionnement est dû à une limitation du débit de l'air atmosphérique admis dans la chambre arrière à travers le clapet d'entrée du servomoteur au moment du freinage, ce retard est d'autant plus important que le freinage est brusque. Or, les situations dans lesquelles le freinage est rapide sont en général des situations d'urgence, dans lesquelles le conducteur aurait au contraire précisément besoin, le plus tôt possible, de la plus grande force d'assistance possible. Ces considérations ont conduit, tout récemment, au développement de maîtres-cylindres à réaction hydraulique autorisant d'une part une plus grande amplitude d'ouverture du clapet d'entrée du servomoteur, donc un débit d'air accru, et d'autre part une modulation dynamique de la force de réaction, c'est-à-dire une modulation, en fonction de la vitesse de freinage, de la fraction de la force d'assistance que le maître-cylindre à réaction oppose à la force d'actionnement pour ajuster la force d'assistance en fonction de cette force d'actionnement. Grâce à des dispositifs décrits dans des documents non pré-publiés, il est ainsi possible de réduire considérablement la force de réaction en cas de freinage d'urgence par rapport à la valeur qu'elle présente en cas de freinage normal, ce qui permet corrélativement d'augmenter la force de freinage disponible dans les situations de freinage d'urgence. Cependant, un problème encore rencontré dans le développement de ces dispositifs réside dans la difficulté de donner des valeurs très élevées au rapport de la force d'assistance à la force d'actionnement, c'est-à-dire des valeurs très faibles à la force de réaction. La présente invention a pour but de proposer une solution à C ,J'olème. A cette fin, le maître-cylindre de l'invention, par ailleurs conforme au préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que les moyens de réaction hydraulique comprennent, outre le poussoir : un piston central d'obturation, succédant au poussoir suivant la première direction et comportant une extension radiale sollicitée contre un épaulement interne du piston principal par une première force élastique orientée suivant la première direction, ce piston central d'obturation présentant en outre une face frontale tournée vers la première direction et portant un siège d'obturation; un piston de réaction étagé et creux, présentant une première section interne dans laquelle le piston central d'obturation est monté à coulissement étanche, une seconde section interne succédant à la première section interne dans la première direction, et une section externe coulissant de façon étanche dans l'alésage secondaire, ce piston de réaction étant sollicité, par une seconde force élastique orientée suivant une seconde direction inverse de la première direction et d'intensité inférieure à la première force élastique, vers une position de repos dans laquelle il est en appui contre l'extension radiale, ce piston de réaction repoussant à son tour le poussoir, suivant la seconde direction, contre une butée mobile se déplaçant avec l'extension radiale; et un piston de changement de rapport, tubulaire, ouvert sur la chambre de travail, monté à coulissement étanche dans la seconde section interne du piston de réaction, et présentant une position de repos dans laquelle il est en appui contre le siège d'obturation sous l'effet d'une troisième force élastique orientée suivant la seconde direction et inférieure à la seconde force élastique, ce piston de changement de rapport comportant une butée d'entraînement permettant au piston de réaction de l'entraîner suivant la première direction après une course non nulle à partir de la position de repos de ce piston de réaction, ce dont il résulte que le piston de changement de rapport fait sélectivement communiquer la première section interne du piston de réaction avec la chambre de travail en réponse à une application rapide de la force d'actionnement sur le poussoir, se transmettant au piston de changement de rapport par l'intermédiaire du piston de réaction. Dans la configuration la plus simple, le piston de réaction comporte des pattes d'appui qui s'étendent suivant la seconde direction au-delà de l'extension radiale du piston central d'obturation et par lesquelles il est en appui contre le poussoir. Dans cette configuration, la butée mobile peut elle-même être constituée par un rétrécissement interne d'une bague sollicitée par la première force élastique contre l'extension radiale du piston central d'obturation. Grâce à l'invention, il est ainsi possible de réduire à volonté la force de réaction en cas de freinage d'urgence, et même de l'annuler totalement en donnant le même diamètre à la première section interne et à la section externe du piston de réaction. La première force élastique peut, le plus simplement possible, être exercée par un premier ressort travaillant en compression entre la bague et un premier appui fixe prévu dans l'alésage secondaire, la seconde force élastique par un second ressort travaillant en compression entre un épaulement externe du piston de réaction et un second appui fixe prévu dans l'alésage secondaire, et la troisième force élastique par un troisième ressort travaillant en compression entre le piston de réaction et le piston de changement de rapport. 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 globale en coupe d'un servomoteur incorporant le r ne-cylindre de l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe agrandie de la partie du maître-cylindre dans laquelle se concentrent les caractéristiques avantageuses de l'invention. Comme indiqué précédemment, l'invention concerne un maître-cylindre à réaction hydraulique 1 destiné à équiper un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage 2. De façon connue en soi, le servomoteur pneumatique d'assistance comprend (figure 1) une enveloppe rigide 21, une cloison mobile 22 comportant une jupe rigide 23, un piston pneumatique 24, un clapet à trois voies 25, et une tige de commande 26 actionnée par une pédale de frein (non représentée). La cloison mobile 22 sépare de façon étanche le volume intérieur de l'enveloppe rigide 21 en deux chambres pneumatiques C1 et C2, de volume complémentaire et variable. La première chambre, ou chambre avant Cl est reliée à une source de basse pression D par l'intermédiaire d'une valve anti-retour 28, et la seconde chambre, ou chambre arrière C2 est susceptible d'être sélectivement reliée, au moyen du clapet à trois voies 25, 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 25, qui permet de relier la chambre arrière C2 à la seconde source A, provoque une différence de pression entre les chambres avant et arrière C1 et C2, la cloison mobile 22 se trouvant ainsi sollicitée par une force qui représente la force d'assistance du servomoteur, et se déplaçant à l'intérieur de l'enveloppe 21. En pratique, le clapet à trois voies 25 est porté par le piston 24 et son ouverture sur la chambre arrière est commandée par l'application d'une force d'actionnement suivant la direction axiale S+ sur la tige de commande 26, cette tige étant elle-même portée par le piston 24 et se terminant par un palpeur 29. Le maître-cylindre 1 est disposé dans le prolongement de la tige de commande 26 et comprend essentiellement un corps 11 duquel font saillie un piston principal 12 et un poussoir 3, ce poussoir faisant partie de moyens de réaction hydraulique qui seront détaillés ultérieurement et qui font plus spécifiquement l'objet de l'invention. Le corps 11 est percé d'un alésage principal 110, dans lequel le piston principal 12, de forme cylindrique et percé d'un alésage secondaire 120, est monté coulissant de façon étanche pour y délimiter une chambre de travail 13 soumise en fonctionnement à une pression hydraulique. L'extrémité 1 2a du piston principal 12, qui se trouve à l'exterieur du corps 11, offre un appui au piston pneumatique 24, de manière à recevoir la force d'assistance transmise à ce piston pneumatique 24 par la cloison mobile 22 dans son ensemble, et orientée suivant la direction axiale S+. De façon similaire, l'extrémité 3a du poussoir, qui se trouve à l'exterieur du corps 11, offre un appui au palper ? ^ ur recevoir la force d'actionnement exercée par le conducteur suivait ta direction axiale S+ et transmise par la tige de commande 26. Les moyens de réaction hydraulique qui font plus particulièrement l'objet de l'invention (figure 2) comprennent essentiellement, outre le poussoir 3, un piston central d'obturation 4, un piston de réaction 5, et un piston de changement de rapport 6. Le piston central d'obturation 4 est disposé en aval du poussoir 3 par rapport à la direction S+ et comporte une extension radiale 41 qui est sollicitée contre un épaulement interne 121 du piston principal 12 par un premier ressort 71. Plus précisément, ce ressort 71, qui travaille en compression entre un premier appui fixe 122 prévu dans l'alésage secondaire 120 et une butée mobile 81 constituée par un rétrécissement interne d'une bague 8, exerce sur l'extension radiale 41, par l'intermédiaire de la bague 8, une force élastique orientée suivant la direction S+. En outre, le piston central d'obturation 4 présente une face frontale 42 tournée vers la direction S+ et portant un siège d'obturation 43. Le piston de réaction 5 est étagé et creux et présente une première section interne 51, dans laquelle le piston central d'obturation 4 est monté à coulissement étanche, une seconde section interne 52 succédant à la première section interne 51 dans la direction S+, et une section externe 53 coulissant de façon étanche dans l'alésage secondaire 120. Ce piston de réaction est sollicité, par un second ressort 72 agissant suivant une direction Sinverse de la direction S+, vers une position de repos, qui est celle que représente la figure 2, et dans laquelle ce piston de réaction est en appui contre l'extension radiale 41. A cette fin, le second ressort 72, qui présente une raideur inférieure à celle du premier ressort 71, travaille en compression entre un épaulement externe 54 du piston de réaction 5 et un second appui fixe 123 prévu dans l'alésage secondaire 120. Comme le montre la figure 2, le piston de réaction 5 comporte des pattes d'appui 55 qui s'étendent suivant la direction inverse S- au-delà de l'extension radiale 41 du piston central d'obturation 4, et par lesquelles le piston de réaction 5 est en appui, sous l'effet du ressort 72, contre le rebord 31 du poussoir 3, qui se trouve ainsi repoussé, suivant la direction inverse S-, contre la butée mobile 81. Le piston de changement de rapport 6 est tubulaire, ouvert sur la chambre de travail 13, et monté à coulissement étanche dans la seconde section interne 52 du piston de réaction 5. Ce piston de changement de rapport 6 présente une position de repos, qui est celle que représente la figure 2, et dans laquelle il est en appui contre le siège d'obturation 43 sous l'effet d'un troisième ressort 73 qui présente une raideur inférieure à la raideur du second ressort 72, qui travaille en compression entre le piston de réaction 5 et le piston de changement de rapport 6 et qui exerce donc sur ce piston de changement de rapport 6 une force élastique orientée suivant la direction inverse S-. Le piston de changement de rapport 6 comporte par ailleurs une butée d'entraînement 61 permettant au piston de réaction s de i'entraîner suivant la direction S+ après une course H non nulle à partir de la position de repos de ce piston de réaction. Enfin, dans un mode de réalisation extrême de l'invention, la première section interne 51 et la section externe 53 du piston de réaction 5 ont même diamètre. Le fonctionnement du maître-cylindre de l'invention est le suivant. En cas d'application sur la tige de commande d'une force d'actionnement variant de façon relativement lente, l'enfoncement du palpeur 29 sur une distance inférieure ou égale à la course H pour laquelle le piston de réaction 5 entraîne le piston de changement de rapport 6, provoque l'ouverture du clapet 25, donc l'admission d'air atmosphérique dans la chambre arrière C2. Dans ces conditions, la cloison mobile 22 exerce sur l'extrémité 1 2a du piston principal 12 une force d'assistance qui déplace le piston principal dans la direction S+ et qui s'oppose à un mouvement relatif du piston de réaction 5 par rapport au piston principal 12 suivant la direction S+, donc interdit au piston de réaction 5 d'entraîner le piston de changement de rapport 6. Dans ce mode de fonctionnement, la pression hydraulique dans la chambre 13 s'exerce donc sur la section externe 53 du piston de réaction, finit par repousser le piston de réaction 5, le piston central d'obturation 4, et la bague 8 en comprimant le premier ressort 71, et fait ainsi apparaître sur le poussoir 3 la force de réaction normale qui s'oppose à la force d'actionnement. En cas d'application sur la tige de commande d'une force d'actionnement variant de façon relativement rapide, le piston de réaction 5 entraîne le piston de changement de rapport 6 suivant la direction S+ avant que l'air atmosphérique puisse être admis dans la chambre arrière C2 en quantité suffisante pour que la cloison mobile 22 puisse exercer sur l'extrémité 12a du piston principal 12 une force d'assistance capable de déplacer le piston principal dans la direction S+ et de rattraper le mouvement du piston de réaction 5. Dans ce mode de fonctionnement, le piston de changement de rapport 6 fait donc; communiquer la première section interne 51 du piston de réaction avec la chambre de travail 13, de sorte que la pression hydraulique dans cette chambre 13 ne s'exerce, pour le piston de réaction et donc pour le poussoir 3, que sur la différence entre la section externe 53 de ce piston de réaction et la première section interne 51 de ce même piston de réaction. Ainsi, en donnant le même diamètre, ou environ le même diamètre. à la première section interne 51 et à la section externe 53 du piston de réaction 5, il est possible, selon l'invention, d'annuler ou de réduire la force de réaction qui s'oppose à la force d'actionnement exercée sur le poussoir 3 en cas d'application rapide de cette force d'actionnement, donc d'augmenter la force d'actionnement disponible dans les situations de freinage d'urgence. REVENDICATIONS 1. Maître-cylindre à réaction hydraulique pour servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, comprenant un corps (11) percé d'un alésage principal (110); un piston principal (12) cylindrique, percé d'un alésage secondaire (120), et dont une extrémité (12a) externe au corps est susceptible de recevoir une force d'assistance orientée suivant une première direction (S+), ce piston principal étant monté de façon étanche dans l'alésage principal pour y délimiter une chambre de travail (13) soumise en fonctionnement à une pression hydraulique; et des moyens de réaction hydraulique montés coulissants dans l'alésage secondaire et incluant un poussoir (3) dont une extrémité (3a) externe au corps est susceptible de recevoir une force d'actionnement orientée suivant la première direction (S+); la force d'assistance présentant par rapport à la force d'actionnement un retard croissant avec une vitesse d'application de la force d'actionnement; caractérisé en ce que les moyens de réaction hydraulique comprennent en outre: un piston central d'obturation (4), succédant au poussoir (3) suivant la première direction (S+) et comportant une extension radiale (41) sollicitée contre un épaulement interne (121) du piston principal par une première force élastique orientée suivant la première direction, ce piston central d'obturation (4) présentant en outre une face frontale (42) tournée vers la première direction et portant un siège d'obturation (43); un piston de réaction (5) étagé et creux, présentant une première section interne (51) dans laquelle le piston central d'obturation (4) est monté à coulissement étanche, une seconde section interne (52) succédant à la première section interne dans la première direction, et une section externe (53) coulissant de façon étanche dans l'alésage secondaire (120), ce piston de réaction (5) étant sollicité, par une seconde force élastique orientée suivant une seconde direction (S-) inverse de la première direction et d'intensité inférieure à la première force élastique, vers une position de repos dans laquelle il est en appui contre l'extension radiale (41), ce piston de réaction (5) repoussant à son tour le poussoir (3), suivant la seconde direction (S-), contre une butée mobile (81) se déplaçant avec l'extension radiale (41); et un piston de changement de rapport (6), tubulaire, ouvert sur la chambre de travail (13), monté à coulissement étanche dans la seconde section interne (52) du piston de réaction (5), et présentant une position de repos dans laquelle il est en appui contre le siège d'obturation (43) sous l'effet d'une troisième force élastique orientée suivant la seconde direction (S-) et inférieure à la seconde force élastique, ce piston de changement de rapport (6) comportant une butée d'entraînement (61) permettant au piston de réaction (5) de l'entraîner suivant la première direction (S+) après une course (H) non nulle à partir de la position de repos de ce piston de réaction, ce dont il résulte que le piston de changement de rapport (6) fait sélectivement communiquer la première section interne (51) du piston de réaction (5) avec la chambre de travail (13) en réponse à une application rapide de la force d'actionnement sur le poussoir, se transmettant au piston de changement de rapport (6) par l'intermédiaire du piston de réaction (5). 2. Maître-cylindre à réaction hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de réaction (5) comporte des pattes d'appui (55) qui s'e':r1ident suivant la seconde direction (S-) au-delà de l'extension radiale (41) du piston central d'obturation et par lesquelles il est en appui contre le poussoir (3). 3. Maître-cylindre à réaction hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée mobile (81) est constituée par un rétrécissement interne d'une bague (8) sollicitée par la première force élastique contre l'extension radiale (41) du piston central d'obturation. 4. Maître-cylindre à réaction hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première section interne (51) et la section externe (53) du piston de réaction (5) ont même diamètre. 5. Maître-cylindre à réaction hydraulique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la première force élastique est exercée par un premier ressort (71) travaillant en compression entre la bague (8) et un premier appui fixe (122) prévu dans l'alésage secondaire. 6. Maître-cylindre à réaction hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde force élastique est exercée par un second ressort (72) travaillant en compression entre un épaulement externe (54) du piston de réaction (5) et un second appui fixe (123) prévu dans l'alésage secondaire (120). 7. Maître-cyiindre à réaction hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième force élastique est exercée par un troisième ressort (73) travaillant en compression entre le piston de réaction (5) et le piston de changement de rapport (6).