Brevet FR2782044A1 — publié le 20000211

La présente invention concerne un servofrein ou amplificateur de force de freinage ayant une fonction de freinage d'urgence pour véhicules automobiles, comprenant un boîtier d'amplificateur, dont l'espace interne est subdivisé par une paroi intermédiaire mobile en une chambre à vide et une chambre de travail, un boîtier de commande relié à la paroi intermédiaire, dans lequel est agencée une soupape de commande commandant la pression dans la chambre de travail et qui peut être commandée au moyen d'un élément d'entrée, ladite soupape présentant un siège étanche au vide situé sur une douille coulissante qui peut se déplacer par rapport au boîtier de commande pour commander la liaison entre la chambre de travail et la chambre à vide, un siège étanche à l'atmosphère formé sur un piston de soupape relié à l'élément d'entrée pour commander la liaison de la chambre de travail avec l'atmosphère et un corps de soupape élastique coopérant avec les deux sièges étanches, ledit corps de soupape étant précontraint au moyen d'un ressort de corps de soupape contre les deux sièges étanches, une commande rapide de l'élément d'entrée entraînant le dépassement d'un déplacement relatif prédéterminé entre le piston de soupape en avance et le boîtier de commande en retatd et une augmentation de la force d'amplification, qui est transférée du boîtier de commande à un élément de réaction sur lequel la force de freinage transférée également par le piston de soupape par l'entremise d'un élément de pression est appliquée. Un servofrein de ce type est décrit dans l'ancien document DE-A- 19821795.1 non prépublié. Dans ce document, tout en évitant des mesures hydrauliques, on vise un servofrein qui garantit, par une conformation simple, un bon réglage de la force de freinage dans le cas d'un freinage normal ainsi qu'une amplification élevée de la force de freinage lors d'un freinage d'urgence (enfoncement rapide de la pédale de frein) liée à la possibilité d'une application supplémentaire d'une force de freinage par la pression de la pédale. A cet effet, le servofrein connu présente un dispositif de couplage agencé entre la douille coulissante et l'élément de pression, pourvu d'un 2 2782044 élément d'appui en forme de douille, qui est monté sur un épaulement aminci du piston de soupape s'appliquant par son extrémité libre sur l'élément de pression et présente, sur la périphérie externe, une butée annulaire, sur laquelle s'engage, en position de couplage, un élément de couplage monté à pivotement sur la douille coulissante et précontraint par un ressort radialement vers l'intérieur. Lorsque l'élément de couplage est dégagé, c'est-à-dire avant le déplacement relatif à la suite d'un freinage d'urgence, celui-ci s'applique par contre sans effet d'appui sur la surface périphérique de la butée annulaire. L'appui de la douille coulissante sur l'élément de réaction dans le cas du freinage d'urgence fait que la douille coulissante retient le corps de soupape avec son siège étanche au vide si bien que le siège étanche à l'atmosphère se déplaçant lors du freinage avec le piston de soupape dans la direction de commande du frein se soulève dans une plus grande mesure du corps de soupape et que la pression atmosphérique peut agir dans la chambre de travail, ce qui entraîne une augmentation de la force d'amplification. L'invention permet d'améliorer le servofrein connu par une conformation plus simple et plus compacte au plan de la fonction de freinage d'urgence sans que l'on doive renoncer à un bon réglage de la force de freinage autant au cours du freinage normal qu'au cours du freinage d'urgence. Cet objectif est atteint selon l'invention de la manière suivante: la douille coulissante avec le siège étanche au vide est précontrainte, au moyen d'un ressort qui est plus fort que le ressort du corps de soupape, dans la direction du corps de soupape et est maintenue sous précontrainte par un dispositif d'arrêt, auquel sont affectés un dispositif de dégagement sensible au déplacement relatif prédéterminé et un dispositif d'activation sensible au rappel du piston de soupape et du boîtier de commande en sens inverse de la direction de commande du frein. Des formes de réalisation appropriées de la présente invention ressortent des revendications dépendantes. Dans le servofrein selon l'invention, dans le cas d'un freinage d'urgence, le corps de soupape n'est pas seulement empêché d'effectuer un déplacement conjoint avec le siège étanche à l'atmosphère par un appui axial sur l'élément de réaction, mais plutôt, lorsque le déplacement relatif déclenchant la fonction de freinage d'urgence est atteint entre le piston de soupape et le boîtier de commande, la douille coulissante est déplacée, sous l'action de son ressort de précontrainte, de manière brusque à l'encontre de la direction de commande du frein de telle sorte que le corps de soupape soit non seulement retenu, mais soit pour sa part relevé du siège étanche à l'atmosphère et qu'il se produise déjà également une aération de la chambre de travail sans autre déplacement du piston de soupape dans la direction de commande du frein. Par suite, lorsqu'on passe à la fonction de freinage d'urgence, le siège étanche à l'atmosphère est toujours brusquement ouvert assez largement pour que, instantanément, la force complète d'amplification de freinage soit mise en oeuvre et qu'il ne se produise aucun retard dans le temps, qui mènerait à une augmentation dommageable de la distance de freinage. Un retour de l'élément d'entrée ou de la pédale de frein a cet effet que la fonction de freinage d'urgence est supprimée et que le servofrein est prêt à un freinage normal ou également à un nouveau freinage d'urgence. Un exemple de réalisation de l'invention sera à présent expliqué plus en détail sur la base d'un dessin schématique. La seule figure des dessins représente le servofrein avec sa moitié supérieure en coupe verticale partielle. Le servofrein 1 n'est représenté que par ses parties essentielles pour la compréhension de l'invention. Il comprend un boîtier d'amplificateur 2, qui est subdivisé par une paroi intermédiaire 3 mobile axialement, qui n'est qu'indiquée, en une chambre à vide 4 et une chambre de travail 5. La paroi intermédiaire mobile axialement 3 est constituée d'un disque à membrane et d'une membrane flexible s'appuyant sur celui-ci et qui forme, entre la périphérie externe du disque à membrane et le boîtier d'amplificateur 2, une membrane enroulée comme joint d'étanchéité. La paroi intermédiaire 3 est reliée à un boîtier de commande 6 sur sa périphérie interne. Dans le boîtier de commande 6 est agencée une soupape de commande 7, qui comprend un corps de soupape 8, qui est précontraint en position d'étanchéité par un ressort de corps de soupape 9. Un élément d'entrée en forme de tige 10 est introduit à travers le corps de soupape annulaire 8 et peut être déplacé axialement (dans le dessin vers la gauche) le long de la ligne médiane 11 du servofrein 1 par enfoncement d'une pédale de frein (non représentée). Lors du rappel de la pédale de frein, un ressort 4 2782044 de rappel 12 veille au retour de l'élément d'entrée 10 dans la position de départ représentée, dans laquelle le servofrein 1 est prêt à un freinage. Un piston de soupape 13 est relié fixe à l'extrémité avant de l'élément d'entrée 10. Ce piston porte un siège étanche à l'atmosphère 14 coopérant avec le corps de soupape 8, ledit siège séparant, en position de fermeture, une chambre d'aération maintenue à la pression ambiante 15 d'une chambre de commande 16 reliée à la chambre de travail 5. La soupape de commande 7 comprend en outre un siège étanche au vide 17, qui est agencé sur une douille coulissante 18 étanchée et guidée dans le boîtier de commande 6 et bloque, en coopération avec le corps de soupape 8, un canal à vide 19 relié à la chambre à vide 4 par rapport à la chambre de commande 16. Le piston de soupape 13 est, comme représenté, pourvu de plusieurs gradins sur sa périphérie externe et présente une extrémité avant 20 en forme de douille, qui s'applique sur un élément de pression 21, qui s'appuie, par un côté avant en forme de cône ou bombé en forme de champignon, sur un élément de réaction 22 en forme de disque en caoutchouc élastique, sur lequel le boîtier de commande 6 s'appuie également radialement à l'extérieur de l'élément de pression 21 dans la direction de commande du frein. De la sorte, non seulement la force de freinage mécanique appliquée par l'entremise de l'élément d'entrée 10 sur le piston de soupape 13 et sur l'élément presseur 21, mais également la force d'amplification de freinage pneumatique due à une surpression dans la chambre de travail 5 par rapport à la chambre à vide 4 est transférée du boîtier de commande 6 à l'élément de réaction 22. L'élément de réaction 22 transmet la force de freinage ou la force d'amplification à un élément de sortie en forme de tige 23, qui s'applique par son flanc de tête 24 sur l'élément de réaction 22. L'élément de réaction 23 agit de manière connue sur le cylindre principal, non représenté, de l'installation de freinage, qui est monté sur la moitié du boîtier d'amplification côté chambre à vide (non représentée). L'élément de sortie 23 et, par suite, également le boîtier de commande 6 sont précontraints par un ressort de rappel non représenté vers la droite dans la position de départ illustrée, dans laquelle un élément transversal en forme de U 25 entourant le piston de soupape 13 s'applique sur le boîtier d'amplificateur 2 et, par suite, 2782044 détermine donc la position de départ de rappel (vers la droite) du boîtier de commande 6 comme celle le piston de soupape 13, comme montré dans le dessin. La douille coulissante 18 est précontrainte au moyen d'un ressort 26 à l'encontre de la direction de commande du frein. Ce ressort s'engage sur une butée 27, qui se présente sous la forme d'un disque annulaire sur la périphérie externe de la douille coulissante 18. Un épaulement de butée 28 sur le boîtier de commande 6 est affecté à la butée 27. De la sorte, on limite la mesure dans laquelle la douille coulissante 18 peut être ramenée vers la droite par rapport au boîtier de commande 6. On affecte à la douille coulissante 18 un dispositif d'arrêt 29, qui comprend une douille d'arrêt 30 avec trois alésages radiaux 31 répartis dans la direction périphérique, qui reçoivent respectivement un élément d'arrêt 32 sous la forme d'une sphère. La douille d'arrêt 30 s'applique par une bride annulaire 33 sur le boîtier de commande 6 et par un épaulement périphérique interne 34 sur l'élément de réaction 22 et transfère les forces d'amplification de freinage du boîtier de commande 6 à l'élément de réaction 22. La douille d'arrêt 30 forme simultanément une contre-butée pour le ressort 26 qui précontraint la douille coulissante 18. Sur une surface périphérique externe de la douille d'arrêt 30 est montée de manière à pouvoir se déplacer axialement la douille coulissante 18, qui est guidée également dans le boîtier de commande 6 en intercalant une bague d'étanchéité 35. L'élément transversal 25 s'étend à travers une fente axiale 36 de la douille coulissante 18 ainsi qu'à travers une fente axiale 37 de la douille d'arrêt 30. Dans la position d'arrêt représentée, les éléments d'arrêt sphériques 32 adoptent une position radiale extérieure, dans laquelle il font saillie vers l'extérieur de l'alésage radial 31 et coopèrent avec une surface inclinée 38 sur la périphérie interne de la douille coulissante 18, de telle sorte que la douille coulissante 18 ne puisse se déplacer vers la droite et que la précontrainte du ressort 26 qui agit sur elle soit transférée par l'entremise des éléments d'arrêt sphériques 32 sur la douille d'arrêt 30. On affecte au dispositif d'arrêt 29 un dispositif de dégagement 39, qui permet de débloquer le verrouillage prescrit de la douille coulissante 18. Ce dispositif de dégagement 39 présente une douille de dégagement 40, qui 6 2782044 est montée de manière à pouvoir coulisser sur la périphérie interne de la douille d'arrêt 30 et présente une surface inclinée 41, qui coopère avec les éléments d'arrêt sphériques 32 faisant saillie également radialement vers l'intérieur par l'entremise de l'alésage radial 31, comme on peut le voir sur le dessin. La douille de dégagement 40 est précontrainte par un ressort de dégagement 42, qui s'appuie sur un disque élastique de dégagement 43 s'appliquant sur l'élément de réaction 22, à l'encontre de la direction de commande du frein et en appui sur les éléments d'arrêt 32. Un épaulement radial 44 est disposé en regard du piston de soupape 13 à l'extrémité - à droite dans le dessin - de la douille de dégagement 40 dans la position de départ représentée à petite distance axiale a. Lorsque, dans le cas d'un freinage d'urgence par enfoncement rapide de la pédale de frein, le piston de soupape 13 est déplacé vers la gauche avec une accélération dépassant le trajet a par rapport au boîtier de commande 6, le piston de soupape 13 entraîne la douille de dégagement 40 de telle sorte que celle-ci n'appuie plus les éléments d'arrêt sphériques 32 contre un prolongement intérieur radial. Cela a pour conséquence que la force de précontrainte du ressort 26 presse radialement vers l'intérieur les éléments d'arrêt 32 au moyen de la surface inclinée 38 de la douille coulissante 18 et que la douille coulissante 18 est déplacée vers la droite par encliquetage jusqu'à ce que la butée 27 rencontre l'épaulement de butée 28 du boîtier de commande 6, après que les douilles 18 et 30 se sont déjà précédemment soulevées de l'élément transversal 25, qui se déplace tout d'abord dans les fentes axiales 36 et 37 ainsi que sur la périphérie du piston de soupape 13 et est entraîné ensuite dans la direction de commande du frein. La libération brusque de la douille coulissante 18 a cet effet que le corps de soupape 8 est entraîné vers la droite du siège étanche par le vide appliqué 17 sur la douille coulissante, le ressort 9 du corps de soupape étant tendu de manière correspondante, ledit ressort étant plus faible que le ressort 26. De la sorte, l'intervalle entre le corps de soupape 7 et le siège étanche à l'atmosphère 14 s'ouvre brusquement largement et la pression atmosphérique de la chambre d'aération 15 parvient, par l'entremise de la chambre de commande 16, dans la chambre de travail 5, pour qu'une force d'amplification pneumatique de grandeur correspondante agisse sur l'élément de réaction 22 par l'intermédiaire du boîtier de commande 6. 7 2782044 On affecte également au dispositif d'arrêt 29, en dehors du dispositif de dégagement 39, un dispositif d'activation 45, qui sert à transférer les éléments d'arrêt sphériques 32 à nouveau dans leur position d'arrêt verrouillant la douille coulissante 18. Une partie fondamentale de ce dispositif d'activation 45 est constituée par l'élément transversal 25, qui agit comme butée d'activation, après s'être appuyé, à la fin d'un processus de freinage, à nouveau sur le boîtier d'amplificateur 2 (position selon le dessin). Ensuite, la douille coulissante 18 rencontrant l'élément transversal est empêchée tout d'abord d'effectuer un autre mouvement en arrière, si bien qu'elle se déplace par rapport au boîtier de commande 6 rappelé également après l'ouverture du siège étanche au vide 17, le ressort 26 étant tendu et la surface inclinée 38 de la douille coulissante 18 passant les éléments d'arrêt sphériques 32. Les éléments d'arrêt sphériques 32 peuvent ensuite se redéplacer radialement vers l'extérieur dans les alésages radiaux 31, ce qui se fait par la douille de dégagement 40 précontrainte dans le sens inverse de la direction de commande de frein par sa surface inclinée 41, après que le piston de soupape rappelé 13 a libéré la douille de dégagement 40. La douille de dégagement 40 fait donc également partie du dispositif d'activation 45. Dans une situation différente à celle du freinage d'urgence décrit ci- dessus, lors d'un freinage normal, les éléments d'arrêt sphériques 32 restent dans leur position d'arrêt, si bien qu'aucun déplacement relatif entre la douille coulissante 18, la douille d'arrêt 30 et la douille de dégagement 40 ne se produit. Lors d'un enfoncement lent de la pédale de frein, le piston de soupape 13 et l'élément de pression 21 sont déplacés vers la gauche à partir de la position de départ représentée. Déjà un faible soulèvement du siège étanche à l'atmosphère 14 par rapport au corps de soupape 8 entraîne une augmentation de pression dans la chambre de travail 5, si bien que le boîtier de commande 6 suit le piston de soupape 13 et s'oppose à l'ouverture du siège étanche à l'atmosphère 14. Ce n'est qu'après enfoncement de l'élément de pression 21 dans l'élément de réaction élastique 22 qu'en raison de l'application mécanique de la force de freinage, il se produit un déplacement relatif entre le boîtier de commande 6 et le piston de soupape 13, ce qui a pour effet de commander dans une position ouverte le siège étanche à l'atmosphère 14, si bien que la pression augmente dans la chambre 8 2782044 de travail 5 et qu'il se produit une amplification correspondante de la force de freinage. L'effet d'amplification peut donc être bien réglé sur la pédale de frein. Sur le dessin, la chambre d'aération 15 est formée à l'intérieur d'une manchette plissée 46, qui se raccorde, à son extrémité avant, de manière étanche, sur le boîtier d'amplificateur 2 et est pourvue d'un obturateur filtrant 47 perméable à l'air. A l'extrémité arrière du boîtier de commande 6 est montée une douille de contre-butée à gradins 48, sur laquelle s'appuient non seulement le ressort de corps de soupape 9, mais également le ressort de rappel 12. Ce dernier agit sur l'élément d'entrée 10 par l'entremise d'une bague 49. La bague 49 est pourvue d'ouvertures dans lesquelles s'engage une bague antibruit perméable à l'air 50 pourvue de saillies. En outre, pour freiner complètement sans retard dans des conditions d'urgence et assurer le bon réglage de la force de freinage, dans le cas d'un freinage normal comme dans le cas d'un freinage d'urgence, le servofrein selon l'invention présente d'autres avantages dans ce sens qu'il est constitué d'un petit nombre de pièces simples, qui peuvent être également montées aisément, que l'élément de réaction en forme de disque 22 en caoutchouc n'est pas soumis à des charges extraordinaires, que la course d'ouverture du siège étanche à l'atmosphère 14 est indépendant du déplacement relatif déclenchant le freinage d'urgence entre le piston de soupape 13 et le boîtier de commande 6, que les parties 6, 18, 30, 40 et 13 qui coulissent l'une par rapport à l'autre sont bien guidées les unes par rapport aux autres et qu'il est possible d'effectuer une structure compacte courte dans l'intérêt d'une profondeur d'intégration en série. REVENDICATIONS 1. Servofrein ayant une fonction de freinage d'urgence pour véhicules automobiles, comprenant un boîtier d'amplificateur (2), dont l'espace interne est subdivisé par une paroi intermédiaire mobile (3) en une chambre à vide (4) et une chambre de travail (5), un boîtier de commande (16) relié à la paroi intermédiaire (3), dans lequel est agencée une soupape de commande (7) commandant la pression dans la chambre de travail (5) et qui peut être commandée au moyen d'un élément d'entrée (10), ladite soupape présentant un siège étanche au vide (17) situé sur une douille coulissante (18) qui peut se déplacer par rapport au boîtier de commande (6) pour commander la liaison entre la chambre de travail (5) et la chambre à vide (4), un siège étanche à l'atmosphère (14) formé sur un piston de soupape (13) relié à l'élément d'entrée (10) pour commander la liaison de la chambre de travail (5) avec l'atmosphère et un corps de soupape élastique (8) coopérant avec les deux sièges étanches (14, 17), ledit corps de soupape étant précontraint au moyen d'un ressort de corps de soupape (9) contre les deux sièges étanches (14, 17), une commande rapide de l'élément d'entrée (10) entraînant le dépassement d'un déplacement relatif prédéterminé entre le piston de soupape d'accélération (13) et le boîtier de commande de ralentissement (6) et une augmentation de la force d'amplification, qui est transférée du boîtier de commande (6) à un élément de réaction (22) sur lequel la force de freinage transférée également par le piston de soupape (13) par l'entremise d'un élément de pression (21) est appliquée, caractérisé en ce que la douille coulissante (18) avec le siège étanche au vide (17) est précontrainte, au moyen d'un ressort (26) qui est plus fort que le ressort (9) du corps de soupape, dans la direction du corps de soupape (8) et est maintenue sous précontrainte par un dispositif d'arrêt (29), auquel sont affectés un dispositif de dégagement (39) sensible au déplacement relatif prédéterminé et un dispositif d'activation (45) sensible au rappel du piston de soupape (13) et du boîtier de commande (6) en sens inverse de la direction de commande du frein. 2. Servofrein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une douille d'arrêt (30) appuyée sur le boîtier de commande (6) avec au moins un élément d'arrêt (32) s'appuyant sur elle, qui peut être déplacée radialement, sous l'effet du dispositif de dégagement (39) et du dispositif d'activation (45), dans une position de dégagement libérant la douille coulissante (18) ou dans une position d'arrêt retenant la douille coulissante (18) à l'encontre de sa précontrainte. 3. Servofrein selon la revendication2, caractérisé en ce que l'élément d'arrêt (32) est une sphère qui est montée dans un alésage radial (31) de la douille coulissante (30) et présente un diamètre plus important que l'épaisseur de paroi de la douille. 4. Servofrein selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la douille coulissante (18) est montée à coulissement sur la périphérie externe de la douille d'arrêt (30) et une douille de dégagement (40) est montée à coulissement, en tant que partie du dispositif de dégagement (39), sur la périphérie interne de la douille d'arrêt (30). 5. Servofrein selon la revendication 4, caractérisé en ce que la douille coulissante (18) et la douille de dégagement (40) présentent des surfaces inclinées (38, 41) pour le déplacement radial de l'élément d'arrêt (32) par translation axiale par rapport à la douille d'arrêt (30). 6. Servofrein selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le piston de soupape (13) présente un épaulement radial (44) pour entraîner la douille de dégagement (40) dans la direction de commande du frein et pour tendre un ressort de dégagement (42) qui précontraint la douille de dégagement (40) à l'encontre de la direction de commande du frein. 7. Servofrein selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque le piston de soupape (13) est ramené en position préparatoire au freinage et lors- que la douille coulissante (18) est bloquée, un jeu spatial (a) est présent entre l'épaulement radial (44) du piston de soupape (13) et la douille de dégagement (40). 8. Servofrein selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le boîtier de commande (6) présente un épaulement de butée (28) qui, en coopération avec une butée (27) sur la douille coulissante (18), limite le déplacement axial de la douille coulissante (18) libérée en raison de sa précontrainte. 9. Servofrein selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'activation (45) présente une butée d'activation (25) sur laquelle agit la douille coulissante (18) au cours du retour du boîtier de commande (6) de telle sorte que le dispositif de dégagement (39) se déplace par rapport au dispositif d'arrêt (29) et redépla- ce celui-ci dans la position d'arrêt retenant la douille coulissante (18). 10. Servofrein selon la revendication 9, caractérisé en ce que la butée d'activation est formé de l'élément transversal (25) s'appliquant sur le boîtier (2) du servofrein lors du rappel, ledit élément servant également de butée pour déterminer la position de départ du boîtier de commande (6) et du piston de soupape (13). 11. Servofrein selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément transversal (25) s'engrène dans une fente axiale (36) de la douille coulissante (18) et dans une fente axiale (37) de la douille d'arrêt (30).