Brevet FR2776257A1 — publié le 19990924

SERVOMOTEUR PNEUMATIQUE A AUTO-ASSISTANCE CONTROLEE EN POSITION La présente invention concerne un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage. Plus précisément, l'invention concerne un servomoteur d'assistance au freinage comprenant une enveloppe rigide; une cloison mobile délimitant, de façon étanche, une chambre avant et une chambre arrière à l'intérieur de l'enveloppe, la chambre avant étant en fonctionnement reliée en permanence à une première source de pression délivrant une première pression; un piston pneumatique se déplaçant avec la cloison mobile et présentant un moyeu monté coulissant dans une ouverture de l'enveloppe; une tige de commande mobile dans le moyeu entre une position de repos et une position d'actionnement en fonction d'une résultante de forces qui agit sur elle et qui comprend une force d'entrée exercée suivant une direction axiale d'actionnement orientée vers la chambre avant, et une force de rappel principale exercée par un ressort principal suivant une direction axiale de retour, inverse de la direction axiale d'actionnement; un plongeur logé dans un alésage du moyeu et entraîné par la tige de commande; et un clapet à trois voies comprenant lui-même un siège fixe annulaire formé sur une périphérie interne du moyeu, un siège mobile annulaire, concentrique au siège fixe et porté par le plongeur, et un obturateur tubulaire, concentrique au plongeur et au moyeu, et présentant une face frontale annulaire d'obturation, cette face frontale coopérant sélectivement avec le siège mobile pour isoler la chambre arrière vis-à-vis d'une seconde source de pression délivrant une seconde pression supérieure à la première, et cette face frontale coopérant sélectivement avec le siège fixe pour permettre à la chambre arrière d'être reliée à la seconde source de pression. Des dispositifs de ce type sont bien connus dans l'art antérieur, tel qu'illustré par exemple par les documents de brevets US - 3 470 697, FR - 2 532 084, et FR - 2 658 466. De récentes recherches ont montré que bon nombre de conducteurs, confrontés à une situation de freinage d'urgence, sous-estimaient les risques réellement encourus et, après avoir freiné brutalement, relâchaient leur effort de freinage dans des circonstances o le maintien d'un effort important était au contraire absolument indispensable pour éviter l'accident. Ce constat a conduit au développement de solutions diverses tendant à pallier l'éventuel comportement défaillant d'un conducteur inexpérimenté ou saisi de panique. L'invention se situe dans ce contexte et a pour but de proposer une solution simple au problème du maintien d'une force de freinage importante à la suite d'un coup de frein violent. A cette fin, le servomoteur de l'invention, par ailleurs conforme à la définition qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le plongeur comprend un corps cylindrique solidaire de la tige de commande et une bague de longueur axiale déterminée, montée axialement coulissante par rapport au corps cylindrique entre des butées avant et arrière du corps, une section antérieure de la bague étant engagée entre le corps cylindrique et l'alésage du moyeu, une section postérieure de la bague formant une collerette sur laquelle est défini le siège mobile, et les butées avant et arrière étant séparées l'une de l'autre par une distance supérieure à la longueur axiale de la bague, en ce qu'un ressort secondaire exerce sur la collerette une force de rappel secondaire orientée suivant la direction axiale de retour et sollicitant la collerette en direction de la butée arrière, et en ce que l'alésage du moyeu et la bague comportent des premier et second moyens respectifs de retenue réversible propres à maintenir la bague fixe par rapport à l'alésage du moyeu en dépit de la force de rappel 2.. secondaire exercée sur la bague et à permettre corrélativement à la chambre arrière d'être reliée à la seconde source de pression, ces moyens de retenue étant activés par un enfoncement de la bague dans l'alésage de course au moins égale à une course minimale déterminée, et étant désactives par entraînement de la bague par la butée avant lorsque cette butée avant se déplace suivant la direction axiale de retour sous l'effet de la force de rappel principale. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de retenue comprennent un anneau élastique ouvert et une gorge annulaire dans laquelle cet anneau peut venir se loger de façon temporaire en exerçant une force de compression élastique dans la gorge. Par exemple, l'anneau est logé dans une rainure interne de l'alésage du moyeu et la gorge est définie sur le corps cylindrique. 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 annexés, dans lesquels: - la Figure I est une vue en coupe d'un servomoteur conforme à l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe du plongeur d'un servomoteur conforme à l'invention, observé au repos; et - la Figure 3 est une vue en coupe du plongeur du servomoteur partiellement illustré à la figure 2, observé en fonctionnement. Le servomoteur pneumatique d'assistance de l'invention comprend, de façon connue en soi, une coquille avant la et une coquille arrière lb formant ensemble une enveloppe rigide 1. Une cloison mobile 2 sépare de façon étanche l'intérieur de cette enveloppe rigide 1 et y délimite une chambre avant 3 et une chambre arrière 4, la chambre avant 3 étant en fonctionnement reliée à une première source de pression D qui délivre une première pression Pd, relativement basse. Un piston pneumatique 5 se déplace avec la cloison mobile 2 et présente un moyeu 6 monté coulissant dans une ouverture 19 de l'enveloppe 1. Le servomoteur est commandé par une tige de commande 7 mobile dans le moyeu 6 entre une position de repos (figures 1 et 2) et une position d'actionnement (figure 3), la position de cette tige dépendant à la fois d'une force d'entrée Fe qui est appliquée sur cette tige, suivant une direction axiale d'actionnement X+, par la pédale de frein (non représentée), et d'une force de rappel Frp exercée dans la direction inverse X- par un ressort de rappel principal 71. Un plongeur 9, entraîné par la tige de commande 7, est monté coulissant dans un alésage 61 du moyeu 6 pour contrôler l'état d'un clapet à trois voies 10. Ce clapet 10 est essentiellement constitué (figures 2 et 3) d'un siège fixe annulaire 101 formé à la périphérie interne du moyeu 6, d'un siège mobile annulaire 102, qui est concentrique au siège fixe 101 et porté par le plongeur 9, et d'un obturateur tubulaire 1 1, qui est lui-même concentrique à la fois au plongeur et au moyeu. -2- L'obturateur tubulaire 1I1 présente une face frontale annulaire d'obturation 111 destinée à coopérer, en fonction de la position du plongeur 9, soit avec le siège mobile 102, soit avec le siège fixe 101. Lorsque le servomoteur est au repos (figures 1 et 2), la face frontale 111 de l'obturateur 11 s'applique sur le siège mobile 102 et isole la chambre arrière 4 vis-à-vis d'une seconde source de pression A, en général constituée par l'atmosphère, et qui délivre une pression Pa supérieure à la pression Pd de la première source D. En revanche, lorsqu'une force d'entrée Fe sensiblement supérieure à la force de rappel Frp du ressort 71 est exercée sur la tige 7, cette force Fe provoque un déplacement du plongeur 9 dans la direction d'actionnement X+ , de sorte que la face frontale 111 de l'obturateur 11 se décolle du siège mobile 102 en s'appliquant sur le siège fixe 101 (figure 3), la chambre arrière 4 se trouvant alors reliée à la source de pression A, L'admission d'air dans la chambre arrière repousse la cloison mobile 2 dans la direction d'actionnement X+ et engendre une force d'assistance utilisée pour actionner le maître-cylindre 20. Selon l'invention, comme le montrent le mieux les figures 2 et 3, le plongeur 9 comprend un corps cylindrique 91, solidaire de la tige de commande 7, et une bague 92 de longueur axiale déterminée L. La bague 92 est montée axialement coulissante de façon étanche sur l'extérieur du corps cylindrique 91, entre une butée avant 911 et une butée arrière 912 toutes deux portées par le corps 91, ces butées avant 911 et arrière 912 étant séparées l'une de l'autre par une distance E supérieure à la longueur axiale L de la bague 92. Une section antérieure 921 de la bague 92 est engagée dans l'espace annulaire qui sépare le corps cylindrique 91 de l'alésage 61 du moyeu, et remplit totalement cet espace suivant une direction radiale. Une section postérieure 922 de la bague 92 est conformée en collerette et porte le siège mobile 102. Un ressort de rappel secondaire 12 exerce sur la collerette 922 une force de rappel secondaire Frs orientée suivant la direction axiale de retour X- et sollicitant la collerette 922 en direction de la butée arrière 912. Un anneau élastique ouvert 13, par exemple constitué par un jonc d'acier de section circulaire, est logé dans une rainure interne 611 de l'alésage 61 du moyeu pour coopérer avec une gorge 14 définie à la périphérie de la bague 92, cette gorge présentant une profondeur inférieure au rayon de la section de l'anneau 13. L'anneau 13, qui est destiné à venir se loger de façon temporaire dans la gorge 14, est dimensionné pour exercer dans cette gorge une force de compression élastique suffisante pour maintenir la bague 92 fixe par rapport à l'alésage 61 du moyeu en résistant à la force de rappel secondaire Frs exercée sur la bague par le ressort 12, mais insuffisante pour maintenir la bague 92 fixe par rapport à l'alésage 61 du moyeu contre la force de rappel principale Frp exercée sur la tige par le ressort 71, l'anneau élastique 13 et la gorge 14 constituant ainsi des moyens de retenue réversible de la bague par rapport à l'alésage 61 du moyeu 6. -3 - Le fonctionnement de cet agencement spécifique est le suivant. Lorsqu'une force d'entrée Fe importante est appliquée brutalement sur la tige de commande 7, le plongeur 9 effectue, par rapport au moyeu 6 du piston 5, une course au moins égale à la course minimale C qui sépare au repos l'anneau 13 de la gorge 14. La bague 92, entraînée par la butée arrière 912 suivant la direction d'actionnement X+, s'enfonce dans l'alésage 61 d'une façon telle que la gorge 14 atteint ou même dépasse axialement l'anneau 13, le siège mobile 102 étant pendant tout ce temps très éloigné de la face frontale 111 de l'obturateur 11, et la chambre arrière 4 étant donc reliée à la seconde source de pression A. Que la gorge 14 ait ou non dépassé l'anneau 13 lors de ce freinage d'urgence, l'anneau 13 tombe dans la gorge 14 lorsque la pédale de frein commence à être relâchée, c'est-à-dire lorsque la force d'entrée Fe diminue, cette situation étant illustrée à la figure 3. Cependant, comme la longueur axiale L de la bague 92 est inférieure à la distance E qui sépare les butées avant 911 et arrière 912, le décroissement ultérieur de la force d'entrée Fe, et donc le recul du plongeur 9 suivant la direction X-, sont temporairement sans effet sur les positions relatives de l'anneau 13, de la gorge 14, du siège mobile 102 et de la face frontale 111, qui restent celles qu'illustre la figure 3 aussi longtemps que la butée avant 911, tirée par la force de rappel principale Frp du ressort 71, ne vient pas elle-même tirer la bague 92 et dégager la gorge 14 de l'anneau 13. Grâce à cet agencement, il est donc possible de maintenir grand ouvert le clapet 10 pendant la plus grande partie de la phase de défreinage qui suit un freinage d'urgence, donc de continuer à appliquer une force de freinage très supérieure à celle qui serait obtenue, sans cet agencement, par l'effort de freinage réellement fourni par le conducteur. -4- REVENDICATIONS 1. Servomoteur pneumatique d'assistance au freinage comprenant: une enveloppe rigide (1); une cloison mobile (2) délimitant, de façon étanche, une chambre avant (3) et une chambre arrière (4) à l'intérieur de l'enveloppe (1), la chambre avant (3) étant en fonctionnement reliée en permanence à une première source de pression (D) délivrant une première pression (Pd); un piston pneumatique (5) se déplaçant avec la cloison mobile (2) et présentant un moyeu (6) monté coulissant dans une ouverture (19) de l'enveloppe (1); une tige de commande (7) mobile dans le moyeu (6) entre une position de repos et une position d'actionnement en fonction d'une résultante de forces qui agit sur elle et qui comprend une force d'entrée (Fe) exercée suivant une direction axiale d'actionnement (X+) orientée vers la chambre avant (3), et une force de rappel principale (Frp) exercée par un ressort principal (71) suivant une direction axiale de retour (X-), inverse de la direction axiale d'actionnement (X+); un plongeur (9) logé dans un alésage (61) du moyeu (6) et entraîné par la tige de commande; et un clapet à trois voies (10) comprenant lui-même un siège fixe annulaire (101) formé sur une périphérie interne du moyeu (6), un siège mobile annulaire (102), concentrique au siège fixe (101) et porté par le plongeur (9), et un obturateur tubulaire (11), concentrique au plongeur et au moyeu, et présentant une face frontale annulaire d'obturation (111), cette face frontale (111) coopérant sélectivement avec le siège mobile (102) pour isoler la chambre arrière (4) vis-à-vis d'une seconde source de pression (A) délivrant une seconde pression (Pa) supérieure à la première (Pd), et cette face frontale (111) coopérant sélectivement avec le siège fixe (101) pour permettre à la chambre arrière (4) d'être reliée à la seconde source de pression (A), caractérisé en ce que le plongeur (9) comprend un corps cylindrique (91) solidaire de la tige de commande (7) et une bague (92) de longueur axiale déterminée (L), montée axialement coulissante par rapport au corps cylindrique (91) entre des butées avant (911) et arrière (912) du corps, une section antérieure (921) de la bague (92) étant engagée entre le corps cylindrique (91) et l'alésage (61) du moyeu, une section postérieure (922) de la bague (92) formant une collerette sur laquelle est défini le siège mobile (102), et les butées avant (911) et arrière (912) étant séparées l'une de l'autre par une distance (E) supérieure à la longueur axiale (L) de la bague (92), en ce qu'un ressort secondaire (12) exerce sur la collerette (922) une force de rappel secondaire (Frs) orientée suivant la direction axiale de retour (X-) et sollicitant la collerette (922) en direction de la butée arrière (912), et en ce que l'alésage (61) du moyeu et la bague (92) comportent des premier et second moyens respectifs (13, 14) de retenue réversible propres à maintenir la bague (92) fixe par rapport à l'alésage (61) du moyeu en dépit de la force de rappel secondaire (Frs) exercée sur la bague et à permettre corrélativement à la chambre arrière (4) d'être reliée à la seconde source de pression (A), ces moyens de retenue étant activés par un enfoncement de la bague dans l'alésage (61) de course au moins égale à une course minimale déterminée (C), et étant désactivés par entraînement de la bague (92) par la butée avant (911) lorsque cette butée avant se déplace suivant la direction axiale de retour (X-) sous l'effet de la force de rappel principale (Frp). 2. Servomoteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de retenue (13, 14) comprennent un anneau élastique ouvert (13) et une gorge annulaire (14) dans laquelle cet anneau (13) peut venir se loger de façon temporaire en exerçant une force de compression élastique dans la gorge. 3. Servomoteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau (13) est logé dans une rainure interne (611) de l'alésage (61) du moyeu et en ce que la gorge (14) est définie sur la bague (92). -5 -