Brevet FR2774346A1 — publié le 19990806

DISPOSITIF DE FREINAGE A COMMANDE ELECTRIQUE ASSISTEE. La présente invention concerne un dispositif de freinage composé d'un maître-cylindre et d'un servomoteur pneumatique d'assistance. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de freinage dans lequel le servomoteur comprend notamment : une enveloppe rigide; une cloison mobile délimitant, de façon étanche, au moins une chambre avant et une chambre arrière à l'intérieur de l'enveloppe, la chambre avant étant en fonctionnement reliée à une première source de pression délivrant une première pression; un piston pneumatique monté coulissant dans une ouverture de l'enveloppe et se déplaçant avec la cloison mobile; un premier clapet susceptible d'adopter sélectivement un état de repos et un état d'actionnement, dans lesquels la chambre arrière est respectivement reliée à la première source de pression et à une seconde source de pression, la seconde source de pression délivrant une seconde pression présentant, par rapport à la première pression, une différence propre à faire apparaître sur la cloison mobile une force d'assistance agissant suivant une première direction axiale pointant vers le maître-cylindre, ce premier clapet comprenant un plongeur dont une section pneumatiquement active d'aire déterminée délimite un volume interne dans un perçage du piston pneumatique et s'y déplace entre des première et seconde positions extrêmes pour lesquelles le premier clapet est respectivement dans son état de repos et dans son état d'actionnement; une tige de commande, propre à recevoir une force d'entrée agissant suivant la première direction axiale, pour déplacer le plongeur entre ses première et seconde positions extrêmes; et des organes de poussée propres à actionner le maître-cylindre sous l'effet d'une partie au moins des forces d'entrée et d'assistance, le plongeur étant sollicité par une force élastique agissant à l'encontre de la force d'entrée et présentant une intensité suffisante pour maintenir le plongeur, en l'absence de force d'entrée, dans sa première position extrême lorsque le volume interne du perçage est relié à la seconde source de pression. Un dispositif de ce type est par exemple connu du brevet français FR-2 724 356. On connait par ailleurs, par exemple du document de brevet EP-A-0 171 585, des servomoteurs équipés d'une électrovalve pneumatique susceptible de relier la chambre arrière à la seconde source de pression, c'est-à-dire en général à la pression atmosphérique, de tels servomoteurs pouvant ainsi être commandés de façon électrique, sans aucune action sur la pédale de frein. On connait aussi, par exemple du brevet US-5 172 964, des servomoteurs équipés d'un électro-aimant susceptible d'être commandé pour en actionner le clapet d'entrée et relier ainsi, de la même façon, la chambre arrière à la seconde source de pression. En dépit de leur intérêt, les servomoteurs à commande électrique connus à ce jour posent de délicats problèmes de construction, soit parce qu'ils nécessitent le recours à des électrovalves à haut débit, donc encombrantes et coûteuses, soit parce que leur commande requiert une quantité d'énergie relativement importante, ces deux contraintes étant le plus souvent cumulatives. L'invention se situe dans ce contexte et a pour but de proposer un dispositif de freinage dans lequel le servomoteur, du type précédemment défini, est équipé de manière à pouvoir être commandé par une quantité d'énergie électrique relativement faible. A cette fin, le servomoteur intégré au dispositif de l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un second clapet, commandé électriquement pour adopter sélectivement une première ou une seconde positions, pour lesquelles le volume interne du perçage est respectivement relié à la seconde source de pression et à la première source de pression, le produit de l'aire de la section du plongeur par la différence entre les seconde et première pressions étant supérieur à l'intensité de ladite force élastique. Selon des premier et second modes de réalisation, illustrés aux figures 2 et 3, le dispositif de freinage de l'invention comprend un électro-aimant incluant un bobinage, un noyau mobile, et un ressort, le noyau étant sollicité par une force permanente exercée par le ressort et par une force antigoniste et prépondérante sélectivement exercée par le bobinage, au moins un premier siège du second clapet étant alors rendu solidaire du noyau pour pouvoir s'appliquer sélectivement sur un second siège du second clapet et isoler corrélativement le volume interne du perçage de la première source de pression, et le ressort agissant sur le noyau dans un sens propre à appliquer le premier siège sur le second siège. Dans le premier mode de réalisation, il est en outre avantageux de prévoir que l'électro-aimant soit disposé dans un logement du piston, que ce logement communique avec le volume interne du perçage et s'ouvre dans la chambre avant à travers un orifice entouré par le second siège et présentant un diamètre de dimension déterminée, et que le volume interne du perçage soit relié à la seconde source de pression par un passage traversant le plongeur et présentant un diamètre de dimension inférieure au diamètre de l'orifice. Dans le second mode de réalisation, il est possible de prévoir que l'électro-aimant soit disposé dans un espace annulaire du plongeur, que cet espace annulaire communique avec la première source de pression à travers un premier canal, avec la seconde source de pression à travers un second canal, et avec le volume interne du perçage à travers un troisième canal, que le second clapet soit interposé entre les premier et troisième canaux, qu'un troisième clapet soit interposé entre les second et troisième canaux, que le troisième clapet comprenne des troisième et quatrième sièges, le troisième siège étant rendu solidaire du noyau pour pouvoir s'appliquer sélectivement sur le quatrième siège, que le troisième clapet soit ouvert lorsque le second clapet est fermé, et que le second clapet soit ouvert lorsque le troisième clapet est fermé. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, le plongeur peut comprendre une seconde cloison mobile constituant la section pneumatiquement active d'aire déterminée et divisant le perçage du piston pneumatique en des première et seconde chambres dont la première est sélectivement reliée à la première source de pression ou à la seconde source de pression par le second clapet, et dont la seconde est en permanence reliée à l'une des deux sources de pression. 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 1 est une vue en coupe générale d'un système de freinage conforme à un premier mode de réalisation de l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe agrandie de détails pertinents de la Figure 1; - la Figure 3 est une vue en coupe partielle d'un système de freinage conforme à un second mode de réalisation de l'invention; et - la Figure 4 est une vue en coupe partielle d'un système de freinage conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans la mesure où l'invention ne concerne qu'un perfectionnement apporté aux systèmes de freinage à assistance pneumatique, et où la constitution générale et le fonctionnement de ces derniers sont bien connus de l'homme de l'art, ces systèmes seront rapidement rappelés ici en référence à la Figure 1, pour permettre une compréhension totale du perfectionnement que représente l'invention. Schématiquement, un système de ce type comprend un mâître-cylindre 1 et un servomoteur 2. Le servomoteur comprend lui-même une enveloppe rigide 3 séparée de façon étanche par une cloison mobile 4, qui délimite dans cette enveloppe une chambre avant 5 et une chambre arrière 6, la chambre avant 5 étant en fonctionnement reliée à une première source de pression D qui délivre une première pression P1, relativement basse. Un piston pneumatique 7, monté coulissant dans une ouverture 31 de l'enveloppe 3, se déplace avec la cloison mobile 4 et porte un premier clapet 8. Ce clapet est susceptible d'adopter sélectivement un état de repos, qui est celui représenté sur chacune des figures, et un état d'actionnement dans lequel il s'ouvre sur une seconde source de pression A. Ainsi, alors que la chambre arrière 6 est reliée à la première source de pression D dans l'état de repos du clapet 8, elle est en revanche reliée à la seconde source de pression A dans l'état d'actionnement du clapet 8. Or, la seconde source de pression A délivre une seconde pression P2 supérieure à la première pression P1, de sorte que la cloison mobile 4 est soumise à une force d'assistance agissant suivant une direction axiale X dès que le clapet 8 est placé dans son état d'actionnement. Ce clapet 8 comprend en fait un plongeur 9 dont une section pneumatiquement active 91 d'aire déterminée, notée S, délimite un volume interne 70 dans un perçage 71 du piston pneumatique 7 et s'y déplace entre des première et seconde positions extrêmes, la première position extrême étant celle que représentent les figures et pour laquelle le premier clapet 8 est dans son état de repos, et la seconde position extrême étant décalée suivant la direction axiale X par rapport à la première position extrême, et permettant de placer le premier clapet 8 dans son état d'actionnement. Une tige de commande 10 est prévue pour recevoir une force d'entrée agissant suivant la direction axiale X, et pour déplacer le plongeur 9 entre ses première et seconde positions extrêmes. Des organes de poussée 11, 12 sont en outre prévus pour actionner le maîtrecylindre 1 sous l'effet d'une partie au moins des forces d'entrée et d'assistance. Comme le montrent les Figures 2 à 4, le plongeur 9 est sollicité par la force élastique F13 d'un ressort 13 agissant à l'encontre de la force d'entrée et présentant une intensité suffisante pour maintenir le plongeur 9, en l'absence de force d'entrée, dans sa première position extrême lorsque le volume interne 70 du perçage 71 est relié à la seconde source de pression A, comme c'est la cas dans la configuration illustrée sur chaque figure. Le dispositif de freinage selon l'invention comprend un second clapet 14, commandé électriquement pour adopter sélectivement une première ou une seconde positions. Dans la première position du clapet 14, qui est celle représentée aux figures, le volume interne 70 du perçage 71 est relié à la seconde source de pression A, alors que dans la seconde position du clapet 14, le volume interne 70 est relié à la première source de pression D. D'autre part, I'aire S de la section 91 du plongeur 9 est choisie en fonction de la force F13 exercée par le ressort 13 et des pressions P1 et P2 délivrées par les sources D et A de manière que le produit de l'aire S par la différence (P2-Pl) entre les seconde et première pressions soit supéneur à l'intensité de la force élastique F13 du ressort 13. Dans ces conditions, et grâce à cet arrangement, dès que l'actionnement électrique du second clapet 14 permet à la section 91 du plongeur 9 de subir l'influence de la pression P1 de la première source de pression D, ce plongeur 9 se trouve soumis à une force d'aspiration antagoniste de celle du ressort 13 et prépondérante, qui a pour effet d'ouvrir le premier clapet 8, donc d'actionner le servomoteur. En d'autres termes, dans la mesure où l'énergie nécessaire pour actionner le servomoteur provient pour partie de celle que fournissent les sources de pression D et A, la quantité d'énergie électrique nécessaire à cet actionnement est nécessairement réduite. Dans le premier mode de réalisation illustré à la figure 2, ainsi que dans le second mode de réalisation illustré à la figure 3, le dispositif de l'invention comprend plus précisément un électro-aimant 15 incluant un bobinage 151, un noyau mobile 152, et un ressort 153, le noyau 152 étant sollicité par une force permanente exercée par le ressort 153 et par une force antigoniste et prépondérante sélectivement exercée par le bobinage 151 lorsqu'il est excité. Le clapet 14 comprend un premier siège 141 porté par le noyau 152 pour pouvoir s'appliquer sélectivement sur un second siège 142 de ce second clapet 14 et isoler corrélativement le volume interne 70 du perçage 71 de la première source D de pression. Dans ces conditions, le ressort 153 doit donc agir sur le noyau 152 dans un sens propre à appliquer le premier siège 141 sur le second siège 142. Dans le premier mode de réalisation (Figure 2), I'électro-aimant 15 est disposé dans un logement 72 du piston 7, ce logement 72 étant relié par une communication 73 avec le volume interne 70 du perçage, et s'ouvrant dans la chambre avant 5 à travers un orifice 143. L'orifice 143 est entouré par le second siège 142 et présente un diamètre minimal de dimension déterminée, et le volume interne 70 du perçage 71 est relié à la seconde source A de pression par un passage 92 traversant le plongeur 9 et présentant un diamètre maximal de dimension inférieure au diamètre minimal de l'orifice. Dans ces conditions, lorsque l'électro-aimant 15 est excité et que l'orifice 143 est donc ouvert, le volume interne 70 se vide dans la chambre avant 5 plus vite qu'il ne se remplit à travers le passage 92, de sorte qu'il subit essentiellement l'influence de la première pression P1, ce qui conduit à un actionnement du servomoteur par aspiration du plongeur 9 et actionnement corrélatif du clapet 8. Dans le second mode de réalisation (Figure 3), I'électro-aimant 15 est disposé dans un espace annulaire 93 du plongeur 9, cet.espace annulaire 93 pouvant communiquer avec la première source de pression D à travers un premier canal 931, avec la seconde source de pression A à travers un second canal 932, et avec le volume interne 70 du perçage à travers un troisième canal 933. Par ailleurs, le second clapet 14, défini par ses sièges 141, 142, est interposé entre les premier et troisième canaux 931, 932, et un troisième clapet 17 est interposé entre les second et troisième canaux 932, 933, ce troisième clapet 17 comprenant des troisième et quatrième sièges 173, 174. Le troisième siège 173 est porté par le noyau 152 pour pouvoir s'appliquer sélectivement sur le quatrième siège 174, le troisième clapet 17 étant ouvert lorsque le second clapet 14 est fermé, et le second clapet 14 étant ouvert lorsque le troisième clapet 17 est fermé. Dans ces conditions, ce second mode de réalisation ne se distingue du premier, dans son principe de fonctionnement, que par le fait que le volume interne 70 du perçage 71 est totalement isolé de la seconde source de pression A par le troisième clapet 17, de sorte qu'il se trouve rapidement à une pression strictement égale à la première pression P1 de la source D dès que l'électro-aimant 15 est excité. Dans le troisième mode de réalisation (Figure 4), le plongeur 9 comprend une seconde cloison mobile 91 qui constitue la section pneumatiquement active d'aire S susceptible de subir l'influence de la première pression P1 et qui divise le perçage 71 en une chambre antérieure 701, et une chambre postérieure 702. Bien que le perçage 71 contienne ainsi deux chambres 701 et 702, la fonction dévolue au volume interne 70 de ce perçage, et qui consiste à contenir une pression contrôlée permettant l'aspiration de la section active 91 du plongeur 9, est exclusivement assurée, dans ce mode de réalisation, par la chambre antérieure 701. A cette fin, le second clapet 14 prend par exemple la forme d'un obturateur rotatif, susceptible de relier sélectivement la chambre antérieure 701 soit à la première source de pression D à travers un canal 18 ouvert dans la chambre avant 5 du servomoteur, soit à la seconde source de pression A à travers des canaux 92 et 93, la chambre postérieure 702 restant quant à elle reliée en permanence à la seconde source de pression A à travers le canal 92. Cet agencement constitue donc en quelque sorte un servomoteur miniature, dont l'actionnement électrique ne requiert qu'une quantité d'énergie minime, en rapport avec ses faibles dimensions. REVENDICATIONS. 1. Dispositif de freinage composé d'un maître-cylindre (1) et d'un servomoteur pneumatique d'assistance (2, le servomoteur comprenant notamment : une enveloppe rigide (3); une cloison mobile (4) délimitant, de façon étanche, au moins une chambre avant (5) et une chambre arrière (6) à l'intérieur de l'enveloppe (3), la chambre avant (5) étant en fonctionnement reliée à une première source de pression (D) délivrant une première pression (P1; un piston pneumatique (7) monté coulissant dans une ouverture (31) de l'enveloppe (3) et se déplaçant avec la cloison mobile (4); un premier clapet (8) susceptible d'adopter sélectivement un état de repos et un état d'actionnement, dans lesquels la chambre arrière (6) est respectivement reliée à la première source de pression (D) et à une seconde source de pression (A), la seconde source de pression (A) délivrant une seconde pression (P2) présentant, par rapport à la première pression (P1), une différence propre à faire apparaître sur la cloison mobile (4) une force d'assistance agissant suivant une première direction axiale (X) pointant vers le maître-cylindre (1), ce premier clapet (8) comprenant un plongeur (9) dont une section (91) d'aire déterminée (S) délimite un volume interne (70) dans un perçage (71) du piston pneumatique (7) et s'y déplace entre des première et seconde positions extrêmes pour lesquelles le premier clapet (8) est respectivement dans son état de repos et dans son état d'actionnement; une tige de commande (10), propre à recevoir une force d'entrée agissant suivant la première direction axiale (X), pour déplacer le plongeur (9) entre ses première et seconde positions extrêmes; et des organes de poussée (11, 12) propres à actionner le maîtrecylindre (1) sous l'effet d'une partie au moins des forces d'entrée et d'assistance, le plongeur (9) étant sollicité par une force élastique (F13) agissant à l'encontre de la force d'entrée et présentant une intensité suffisante pour maintenir le plongeur (9), en l'absence de force d'entrée, dans sa première position extrême lorsque le volume interne (70) du perçage (71) est relié à la seconde source de pression (A), caractérisé en ce qu'il comprend un second clapet (14), commandé électriquement pour adopter sélectivement une première ou une seconde positions, pour lesquelles le volume interne (70) du perçage (71) est respectivement relié à la seconde source de pression (A) et à la première source de pression (D), le produit de l'aire (S) de la section (91) du plongeur (9) par la différence entre les seconde et première pressions (P2, P1) étant supérieur à l'intensité de ladite force élastique (F13). 2. Dispositif de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un électro-aimant (15) incluant un bobinage (151), un noyau mobile (152), et un ressort (153), le noyau (152) étant sollicité par une force permanente exercée par le ressort et par une force antigoniste et prépondérante sélectivement exercée par le bobinage (151), en ce qu'au moins un premier siège (141) du second clapet (14) est porté par le noyau (152) pour pouvoir s'appliquer sélectivement sur un second siège (142) du second clapet (14) et isoler corrélativement le volume interne (70) du perçage (71) de la première source (D) de pression, et en ce que le ressort (153) agit sur le noyau (152) dans un sens propre à appliquer le premier siège (141 sur le second siège (142). 3. Dispositif de freinage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'électro-aimant (15) est disposé dans un logement (72) du piston (7), en ce que ce logement (72) est relié par une communication (73) avec le volume interne (70) du perçage et s'ouvre dans la chambre avant (5) à travers un orifice (143) entouré par le second siège (142) et présentant un diamètre de dimension déterminée, et en ce que le volume interne (70) du perçage (71) est relié à la seconde source (A) de pression par un passage (92) traversant le plongeur (9) et présentant un diamètre de dimension inférieure au diamètre de l'orifice. 4. Dispositif de freinage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'électro-aimant (15) est disposé dans un espace annulaire (93) du plongeur (9), en ce que cet espace annulaire (93) communique avec la première source de pression (D) à travers un premier canal (931), avec la seconde source de pression (A) à travers un second canal (932), et avec le volume interne (70) du perçage à travers un troisième canal (933), en ce que le second clapet (14) est interposé entre les premier et troisième canaux (931, 932), en ce qu'un troisième clapet (17) est interposé entre les second et troisième canaux (932, 933), en ce que le troisième clapet (17) comprend des troisième et quatrième sièges (173, 174), le troisième siège (173) étant porté par le noyau (152) pour pouvoir s'appliquer sélectivement sur le quatrième siège (174), en ce que le troisième clapet (17) est ouvert lorsque le second clapet (14) est fermé, et en ce que le second clapet (14) est ouvert lorsque le troisième clapet (17) est fermé. 5. Dispositif de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le plongeur (9) comprend une seconde cloison mobile (91) constituant ladite section pneumatiquement active d'aire (S) déterminée et divisant ledit perçage (71) du piston pneumatique en des première et seconde chambres (701, 702) dont la première (701) est sélectivement reliée à la première source de pression (D) ou à la seconde source de pression (A) par le second clapet (14) et dont la seconde (702) est en permanence reliée à l'une des deux sources de pression.