Brevet FR2820702A1 — publié le 20020816

o Servomoteur de freinage à position contrôlée La présente invention a pour objet un servomoteur d'assistance de freinage dont la position d'une tige de commande est contrôlée, notamment un servomoteur pneumatique, un servomoteur pneumatique à assistance complémentaire électrique, voire un seomoteur purement éiectrique. Elle vise à améliorer le contrôle de la commande de freinage. Un servomoteur pneumatique dassistance de freinage comporte dans son principe une chambre avant à volume variabie séparée d'une chambre arrière également à volume variable par une cloison formée par une membrane étanche et souple et par une plaque-jupe rigide. La jupe rigide entrane un piston pneumatique prenant appui, par l'intermédiaire d'une tige de poussée, sur un piston primaire d'un ma^'tre cylindre d'un circuit hydraulique de freinage, typiquement un ma'^tre cylindre tandem. La chambre avant, placée du côté du ma^tre cylindre, est reliée pneumatiquement à une source de vide. La chambre arrière, opposée à la chambre avant et placée du côté d'une pédale de frein, est reliée pneumatiquement, de manière contrôlée par une valve, à une source d'un fluide propuiseur, typiquement de l'air sous pression atmosphérique. Au repos, c'est à dire lorsqu'un conducteur n'appuie pas sur la pédale de frein, les chambres avant et arrière sont connectées entre elles alors que la chambre arrière est isolée par rapport à la pression atmosphérique. Lors du freinage, on isole tout d'abord la chambre avant par rapport à la chambre arrière, puis on admet de l'air dans la chambre arrière. Cette admission d'air a pour effet de propuiser la cloison et de mettre en _uvre l'assistance de freinage pneumatique. - Pour de tels servomoteurs, différents besoins et procédés de contrôle sont connus. D'une part, ii est connu de mesurer les pressions dans les chambres arrières et chambres avant pour conna'^tre leur état de dépression et éventuellement les problèmes de vieillissement et de fuite pneumatique qu'ils peuvent rencontrer. Ces différentes mesures de pression peuvent par ailleurs être utilisées lors de la mise en _uvre d'une assistance de freinage électrique complémentaire, une pompe électrique injectant un fluide hydraulique dans le circuit hydraulique de freinage, en complément de l'effort appliqué par le ma^'tre cylindre, lorsque l'assistance pneumatique arrive en saturation. Par ailleurs, notamment en cas de freinage brusque, il est prévu divers dispositifs, souvent mécaniques, pour mesurer la rapidité d'enfoncement de la tige de commande de fre inage. Si cet enfonce ment est rap i de, I' assistan ce de freinage peut alors être assortie, à titre de perfectionnement, d'une faculté de maintien du freinage malgré un relâchement de la pression du pied du conducteur sur la pédale de frein. On sait que de tels modes sont de nature à éviter de nombreux accidents. Dans un véhicule perfectionné, plutôt que de mesurer la rapidité d'enfoncement de la tige de commande de frein par un dispositif mécanique (qui en général est le même que celui qui empêche le relâchement du freinage), on choisit de mesurer avec un capteur électrique I'évolution dans le temps de la position de la tige de commande de frein. Le capteur de position peut être tout simplement un potentiomètre dont un curseur est fixé à la tige de commande et qui frotte sur une résistance graduée. L'inconvénient présenté par ce type de capteur est le manque de fiabilité d'un tel potentiomètre, notamment son usure du fait des très nombreuses sollicitations de la pédale de frein dans un véhicule au cours de son utilisation. D'autres systèmes prévoient la mise en place de synchrodétecteurs (dits resolvers dans la littérature anglo-saxonne) qui présentent l'avantage d'éviter ce type de frottements qui conduisaient à la détérioration du capteur. Cependant ces capteurs par synchro-détection nécessitent une structure mécanique mobile et sont en eux-mêmes assez onéreux. Ils sont enfin trop encombrants et trop lourds pour pouvoir être montés dans des habitacles de plus en plus réduits de véhicules. Dans l'invention, on a voulu remédier à ces problèmes des capteurs connus, mécaniques et électriques, en les remplaçant par un autre capteur, lui aussi de type électrique mais dont le principe de détection est différent. Le capteur selon l'invention est un capteur à courants de Foucault. Selon l'invention, on munit un tunnel de passage de la tige de commande de frein d'une bobine d'excitation, et de mesure, ou bien d'une bobine d'excitation et d'une bobine de mesure. Avec la bobine d'excitation on provoque la création d'un champ magnétique alternatif (ou continu) à 1'endroit de la tige de commande. Comme cette tige est métallique, elle est le siège de courant de Foucault qui retentissent dans l'impédance de la bobine de mesure. De préférence, dans ce cas, la tige présente un profil variable de sorte que ies intensités des courants de Foucault dépendent des différentes parties de cette tige présentées à l'intérieur de la bobine d'excitation et donc en définitive de la position en enfoncement de cette tige de commande de frein. Cependant, on a par ailleurs observé que ce genre de capteurs, malgré un fonctionnement de principe, est fortement perturbé par la présence de pièces ferromagnétiques accompagnant le mouvement au sein de la bobine d'excitation et ou de mesure. Or la tige de commande de freinage est en principe en acier, matériau notablement ferromagnétique. En outre, du fait des échauffements à l'intérieur de l'habitacle moteur, le comportement ferromagnétique de cette tige est lui-même sujet à modification. De sorte que la mesure à froid peut ne pas être suffisamment comparable a une mesure à chaud. Dans ces conditions, à titre de perfectionnement, on prévoit alors de munir la tige de commande d'une enveloppe en un matériau conducteur mais non ferromagnétique. On montre alors que cette enveloppe qui masque la présence du matériau ferromagnétique pour l'induction d'excitation, est de nature à faire na^tre des courants de Foucault dans cette enveloppe elle-même. Par ailleurs le comportement de ce matériau conducteur non ferromagnétique n'est pas perturbé par la température. En retenant pour cette structure d'enveloppe une structure étagée, avec une variation monotone d'un bout à l'autre de la tige de commande, on obtient alors le résultat escompté. L'invention a donc pour objet un servomoteur d'assistance de freinage comportant une tige de commande de freinage, un dispositif d'assistance de freinage actionné par la tige de commande, et un capteur de position de la tige de freinage, caractérisé en ce que le capteur est du type à courants de Foucault. L'invention sera mieux comprise à la iecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - Figure 1: une représentation schématique d'un servomoteur d'assistance selon l'invention; - Figures 2a et 2b: des représentations d'un perfectionnement de l' invention avec mise en place d'une enveloppe métal lique non fe rromagnétiqu e autour de la tige. La Figure 1 montre un servomoteur d'assistance de freinage selon l'invention. Ce servomoteur comporte une tige 1 de commande de freinage. Cette tige 1 est reliée d'une part, côté droit de la figure 1, à une pédale de frein d'un véhicule (non représenté). Le servomoteur comporte par ailleurs un dispositif 2 d'assistance de freinage. Le dispositif d'assistance 2 peut être un dispositif de type pneumatique, pneumatique assisté électriquement, ou purement électrique. Le dispositif d'assistance de freinage 2 est actionné par la tige de commande 1 qui appuie sur ce dernier par son embase 3. Le servomoteur présenté est complété par un capteur de position, notamment de position de la tige de freinage. Dans l'invention un capteur de position est un capteur à courant de Foucault. A titre d'exemple ce capteur à courant de Foucault comporte un circuit électrique de commande 4 et une bobine d'excitation et/ou de mesure 5. Le circuit de commande 4 est reiié par un connecteur 6 à un dispositif d'alimentation électrique ainsi qu'à un dispositif de collecte et de traitement des mesures effectuées. Le signal électrique d'excitation de la bobine peut être un signal alternatif ou un signal continu. Une source é lectrique co rrespondante est connectée au con necteu r 6 et p rod u it un signal électrique d'alimentation. Si le signal électrique d'alimentation est alternatif, la naissance des courants de Foucault est liée à la fréquence du signal d'excitation. Si ce signal est continu, I'induction à l'intérieur 7 de la bobine sera constante. Cependant, du fait que la tige 1 présente un profil continûment variable depuis sa base 8 jusqu'à sa tête 9, des courants de Foucault de types différents na'^tront du seul fait de l'enfoncement de cette tige dans la bobine 5, et l'impédance de cette dernière sera modifiée en fonction de la position en enfoncement de cette tige 1. Il est connu par ailleurs soit de mesurer la variation de tension, soit la variation de courant soit encore la variation d'impédance d'une bobine 5 unique ou, en cas de bobine d'excitation différente d'une bobine de mesure, de mesurer ces différentes grandeurs physiques dans une bobine de mesure voire dans un groupe de bobines de mesure. Dans l'exemple, une seule bobine 5 mixte est montrée. Dans l'invention une bobine d'excitation et de mesure représentera néanmoins un ensemble de bobines, organisées d'une manière quelconque, de manière à produire d'une part une induction magnétique à l'endroit de la pénétration de la tige; et d'autre part de produire une mesure de la variation qui en résulte du fait de la présence des courants de Foucault. Comme il a été indiqué ci-dessus, la nature en acier de la tige 1 est cependant sujette à des variations de comportement en fonction de la température d'une part, et d'une tige à une autre d'autre part. Ces problèmes pourraient être résolus par une calibration de l'instrument de mesure ainsi constitué Toutefois, plutôt que de supporter ces inconvénients, on préfère alors, figure 2a, munir la tige 1 d'une enveloppe 10 en un matériau conducteur et non ferromagnétique. Dans une version simplifice, une seule enveloppe 10, sous la forme d'un cylindre circulaire en aluminium est passée autour d'une portion importante 11 de la tige 1. Une autre portion 12 de la tige 1 n'est pas enveloppée par un tel cyiindre. Plusieurs solutions sont envisageables. Soit l'enveloppe 10 elle-même présente un profil variable et auquel cas il devient possible de mesurer sa position et son avancée dans la bobine 5. En effet, les courants de Foucault dépendent du diamètre du conducteur ainsi interposé. Il suffit donc de faire évoluer le diamètre pour les faire varier, et donc modifier le comportement du capteur. Soit, solution plus facile à réaliser, I'enveloppe 11 est cylindrique circulaire, son profil ne varie pas mais dans ce cas on s'arrange pour qu'une partie de la portion 12 pénètre dans la bobine 5. Dans ce cas l'étagement de la structure présentée par le passage de l'enveloppe 10 de la tige 1 à l'endroit intemmédiaire entre les portions 11 et 12 est de nature à modifier l'impédance de la bobine de mesure, et de pemiettre d'extraire un signal représentatif de la position en enfoncement de cette tige 1. On notera qu'une telle solution n'est pratique que si la perturbation provoquée par les courants de Foucault 13 dans la tige 1 (à comportement difficilement ma'^trisable) sont peu importants par rapport aux courants de Foucault 14 développés dans l'enveloppe 10. A titre de perfectionnement préféré, figure 2b, I'enveloppe 10 est associée à une autre enveloppe 15 enveloppant la tige 1 dans la portion 12. De préférence l'enveloppe 15 que celui de l'enveloppe 10, de diamètre légèrement plus faible, pénètre selon un recouvrement 16 à l'intérieur de l'enveloppe 10. On considèrera par ailleurs que les deux cylindres enveloppes 10 et 15 sont partiellement emboA'tés les uns dans les autres à partir du moment o les influences résultant de la naissance de courants de Foucault dans la tige 1 en acier sont annihilés. De manière à effectuer la mesure de la position en enfoncement de la tige 1 le plus précisément possible, on s'arrange pour que les deux enveloppes 10 et 15 présentent entre elles des sections les plus différentes possibles. Dans le cas o ces enveloppes seraient des cylindres circulaires, leurs diamètres seront les plus différents possibles. Dans ce cas, I'enveloppe 10 sera de préférence fixée à la base 8 de la tige. La figure 1 montre à cet effet que l'enveloppe 10 est solidaire d'un culot 17 interposé entre l'embase 3 et la base 8 de la tige 1. Dans ce cas le culot 17 et l'enveloppe 10 forment le support du circuit 4 et de la bobine -' 2820702 5. Par opposition, I'enveloppe 15 sera fixée, par exemple par collage, de tout son long, ou par sertissage, sur la partie haute de la tige 1 aboutissant à la tête 9 de celle-ci. Ainsi une enveloppe est fixée à une partie basse de la tige alors que l'autre est fixée en partie haute. Dans un exemple préféré, notamment propice à un bon sertissage, le matériau des enveloppes 10 et 11 est en aluminium. Ces enveloppes n'ont par ailleurs pas besoin d'être particulièrement épaisses. Dans un exemple, leurs épaisseurs sont de l'ordre de 0, mm. De telles épaisseurs sont suffisantes pour faire na^'tre des courants de Foucault par effet de peau d'une part et pour être suffisamment rigide notamment pour l'enveloppe 10 afin de résister aux vibrations. Ces épaisseurs peuvent être réduites si par ailleurs la fréquence du signai alternatif d'excitation est augmentée. En agissant ainsi on peut disposer en permanence d'un signal électrique représentatif de la position en enfoncement de l'accident 16 représentatif de la variation étagée des deux enveloppes. Les mesures électriques étant très réactives (le signal de mesure révèle instantanément la position), on peut en repérant les différentes positions de la tige dans le temps en mesurer la vitesse d'enfoncement et notamment en déduire, en cas de besoin, qu'un signal est représentatif d'un freinage brusque, justifiant un mode d'assistance particulier comme indiqué ci-dessus. La solution présentée présente par ailleurs l'avantage d'être autotarable: il suffit de mesurer en permanence l'impédance provoquée par la position des deux enveloppes 10 et 15 alors que la pédale de frein n'est pas sollicitée pour conna^tre une valeur de départ de la mesure. Le tarage du capteur est ainsi grandement simplifié. REVENDICATIONS 1 - Servomoteur d'assistance de freinage comportant une tige (1) de commande de freinage, un dispositif (2) d'assistance de freinage actionné par la tige de commande, et un capteur (4-6) de position de la tige de freinage, caractérisé en ce que le capteur est du type à courants de Foucault. 2 - Servomoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur comporte, monté sur le dispositif d'assistance, un circuit électrique (4) de commande et une bobine (5) d'excitation et/ou de mesure, et, solidaire de la tige de commande, une structure étagée (10, 15) de matériau conducteur et non ferromagnétique. 3 - Servomoteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la structure étagée comporte des éléments cylindriques et enveloppant la tige. 4 - Servomoteur selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que la structure comporte deux cylindres de sections diflérentes. - Servomoteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la structure comporte deux cylindres embo'^tés (16) partiellement les uns dans les autres. 6 - Servomoteur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la structure comporte deux cylindres dont l'un est fixé à une partie basse (8) de la tige, et l'autre est fixé à une partie haute (9) de la tige 7 - Servomoteur selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le matériau est de l'aluminium. 8 - Servomoteur selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une source de courant alternatif pour alimenter la bobine