Brevet FR2819470A1 — publié le 20020719

Domaine de l'invention L'invention concerne une installation hydraulique de frein de véhicule comprenant une source d'énergie externe avec une pompe hydraulique, et au moins un frein de roue hydraulique, relié à la source d'énergie externe, et soumis à la pression par celle-ci, L'invention concerne également un procédé de mise en oeu- vre d'une installation hydraulique de frein de véhicule, comprenant une source d'énergie extérieure avec une pompe hydraulique et au moins un frein de roue hydraulique, et une installation pour commander la pression de frein de roue dans les freins de roue. Etat de la technique De telles installations de frein de véhicule sont par exemple connues comme installations de freins électro-hydrauliques. Il s'agit d'installations de frein commandées par une force extérieure, et dont l'énergie nécessaire au freinage est fournie par une source d'énergie externe et cela habituellement par une pompe hydraulique entraînée par un moteur électrique. La source d'énergie externe est reliée à des freins de roue qui reçoivent la pression de cette source pour freiner. Pour produire une force de freinage la pression des freins de roue est commandée habituellement par un dispositif de soupape de commande de pression de frein qui augmente ou diminue la pression des freins de roue. Une valeur de consigne de la pression de frein est déduite de la position de la pédale de frein ; mais la pédale de frein ne fournit pas elle-même la pression de frein, pour une installation de freins de véhicule électro-hydraulique apte à fonctionner. En cas de perturbation de l'installation de frein électrohydraulique du véhicule, qui constitue l'installation de frein de fonctionnement à force externe, il est prévu habituellement une installation de frein de secours actionnée par la force musculaire ; dans cette installation, la pédale de frein actionne un maître cylindre de frein qui fournit la pression aux freins de roue. Dans les installations de freins électro-hydrauliques de véhicule, connues, un accumulateur de haute pression relié au côté pression de la pompe hydraulique est mis en pression par la pompe hydraulique. L'accumulateur hydraulique assure qu'à l'arrêt de la pompe hydraulique, à tout moment, on dispose de suffisamment de liquide de frein sous pression pour freiner. Les accumulateurs à membrane et pression de gaz utilisés de manière répandue, ont toutefois l'inconvénient de perte de gaz pendant leur durée de vie. Un autre inconvénient est que le gaz arrive dans le liquide de frein, c'est pourquoi il faut des séparateurs évitant que les bulles de gaz n'arrivent dans la partie de l'installation de freins à laquelle sont raccordés les freins de roue. Le séparateur de gaz augmente l'encombrement de l'installation de freins et la renchérit. On connaît également des accumulateurs étanches au gaz, par exemple à soufflet métallique mais ceux-ci sont coûteux et il faut surveiller leur aptitude au fonctionnement. Selon le document DE 199 05 660 Al, on connaît une installation de frein de véhicule électro-hydraulique qui ne comporte pas d'accumulateur à haute pression. Une source d'énergie extérieure de l'installation de freins de véhicule, connue, comporte par exemple une pompe à haute pression formée par une pompe à engrenage ; pour améliorer le temps de réponse de l'installation de frein, on a deux pompes linéaires basse pression branchées en parallèle du point de vue hydraulique. Les pompes linéaires basse pression sont des pompes à piston avec un électro-aimant pour l'entraînement du piston de la pompe. Les pompes linéaires basse pression augmentent la dynamique des installations de frein de véhicule dans la plage basse pression. Mais l'inconvénient de cette installation de frein de véhicule connue est que la pompe à haute pression doit être réalisée pour être en mesure de générer seule la haute pression de frein, nécessaire. Avantages de l'invention Selon l'invention, l'installation de frein résout les problèmes ci-dessus en ce que la source d'énergie externe comprend une pompe basse pression et une pompe haute pression branchées en série du point de vue hydraulique. Selon d'autres caractéristiques avantageuse, au moins une pompe de la source d'énergie externe est une pompe rotative, notamment une pompe à engrenages internes. La source d'énergie externe de l'installation de frein de véhicule selon l'invention avec les caractéristiques de la revendication 1, comprend une pompe basse pression suivie d'une pompe hydraulique à haute pression. La pompe basse pression transfère le liquide de frein à une pression moyenne vers la pompe haute pression qui augmente alors la pression pour passer de la pression moyenne à la haute pression nécessaire au freinage. Chacune des deux pompes ne fournit ainsi qu'une partie de la pression de frein. Cela permet d'utiliser des pompes hydrauliques économiques. Comme la demande de puissance pour établir la pression de frein est répartie entre la pompe basse pression et la pompe haute pression, on peut optimiser l'encombrement des pompes hydrauliques et de leur mo- teur. Mais comme la différence de pression que doit fournir chaque pompe est faible, les deux pompes peuvent avoir un grand diamètre de piston et une course importante et ainsi, avoir un débit important. Cela permet une montée en pression plus rapide lors du démarrage des pompes et une dynamique plus importante de l'installation de frein de véhicule, ce qui permet de renoncer à un accumulateur hydraulique à haute pression. De plus, des plus grands diamètres de piston permettent des soupapes d'admission et d'échappement de section plus grande pour les pompes, ce qui augmente d'autant les débits. Par la répartition de la pression de frein entre deux pompes branchées en série, on réduit le temps nécessaire à l'établissement de la pression de frein. De plus, la répartition de la pression de frein entre deux pompes permet d'utiliser des pompes à rotation comme par exemple des pompes à engrenage, des pompes à alvéoles ou des pompes à vis ; du fait de la viscosité faible du liquide de frein, ces pompes présentent un bon rendement avec seulement de faibles différences de pression. Selon l'invention, l'installation de frein de véhicule comporte un capteur de pédale d'accélérateur. Même si, selon l'invention, l'installation de freins de véhicule, hydraulique, est combinée notamment comme installation de frein de véhicule électro-hydraulique, de préférence avec une installation de freinage de secours à force musculaire, l'invention peut en principe s'appliquer à d'autres installations de frein de véhicule hydraulique ayant une pompe hydraulique, comme par exemple des installations de frein de véhicule équipées d'une protection anti-patinage ou d'une protection antipatinage régulée ou encore d'une dynamique de roulement de véhicule (ABS, ASR, FDR). Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - l'installation de frein de véhicule comporte une soupape de retour re- liant le côté pression de la pompe haute pression à un réservoir de li- quide de frein, - la soupape de retour est une vanne proportionnelle. De plus, - un côté pression de la pompe basse pression est relié au frein de roue par un clapet anti-retour, passant en direction du frein de roue, - l'installation de frein de véhicule comporte une soupape de limitation de pression reliée au côté pression de la pompe basse pression, - l'installation de frein de véhicule comporte une vanne pour relier un côté pression de la pompe basse pression au réservoir de liquide de frein, - on commande une quantité de débit d'au moins une pompe de la source d'énergie externe. L'invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre d'une telle installation hydraulique de frein de véhicule, caractérisé en ce qu'il permet une mise en oeuvre rapide par lancement prématuré des pompes du fait que l'installation de frein de véhicule hydraulique comprend un capteur de pédale d'accélérateur, et la pompe hydraulique se met en oeuvre lorsqu'une pédale d'accélérateur est relâchée. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma hydraulique d'une installation de frein de vé- hicule hydraulique selon l'invention, et - la figure 2 est une variante de réalisation de la ventilation selon l'in- vention portant la référence II à la figure 1. Description de l'exemple de réalisation La figure 1 montre une installation de frein de véhicule, hydraulique, selon l'invention portant globalement la référence 10 sous la forme d'une installation de frein électro-hydraulique de véhicule. L'installation de frein de véhicule 10 comprend une source d'énergie externe 12 à laquelle sont raccordés les freins de roue 14 dont un frein est représenté à titre d'exemple dans le dessin. La source d'énergie externe 12 comprend deux pompes hydrauliques 16,18 branchées hydrauliquement en série. La direction du débit de la première pompe hydraulique 16 de la source d'énergie externe 12 est une pompe à engrenage intérieure, ce qui est indiqué par le symbole représenté dans le dessin. Cette pompe hydraulique 16 forme une pompe basse pression 16 dont le côté refoulement fournit une pression par exemple de l'ordre d'environ 50 à 60 bars. Ce niveau de pression sera appelé ci-après niveau moyen de pression. La pompe hydraulique 18 installée en aval de la pompe basse pression 16 selon l'exemple de réalisation représenté et décrit de l'invention, est une pompe à piston étagé ; cela a été également représenté dans le dessin sous la forme d'un symbole. Cette pompe hydraulique forme une pompe haute pression 18 aspirant du liquide de frein à la pres- sion moyenne de la pompe basse pression 16 et augmentant la pression à une pression de fonctionnement maximale de l'installation de frein de véhicule 10 qui est par exemple de 160 bars. Cette pression sera appelée ciaprès haute pression. La pompe haute pression 18 comporte une soupape d'entrée 20 et une soupape de sortie 22 ; ces deux soupapes sont sollicitées par ressort. Les deux pompes hydrauliques 16,18 de la source d'énergie extérieure 12 sont entraînées par des moteurs électriques 24,26 commandés en rotation. L'utilisation de moteurs électriques 24,26 commandés en rotation permet de régler le débit des deux pompes hydrauliques 16,18. D'un côté, l'aspiration de la pompe hydraulique 16 est reliée à un réservoir d'alimentation de liquide hydraulique 28 ; celui-ci peut être rapporté de manière connue en soi sur un maître cylindre non représenté dans le dessin. Du côté de la pression de la pompe à haute pression 18, on a un capteur de pression 30 qui fournit un signal électronique à l'appareil électronique 32 de l'installation de frein de véhicule 10 pour commander les moteurs électriques 24,26. Les freins de roue 14 d'installation de frein de véhicule 10 sont reliés au côté de pression de la pompe haute pression 18 par l'interposition d'une vanne d'élévation de pression 32 des freins de roue 14. Les freins de roue 14 sont branchés en parallèle hydrauliquement ; chaque frein de roue 14 comporte sa vanne de montée en pression 32, propre. La vanne de montée en pression de frein 32 est réalisée sous la forme d'un distributeur proportionnel à 2/2 voies. Ce distributeur est ouvert dans sa position de base coupée du courant. De plus, chaque frein de roue 14 comporte une vanne de diminution de pression de frein 34 par laquelle chaque frein de roue 14 peut être relié à une conduite de retour 36 commune, reliée au réservoir d'alimentation en liquide de frein 28. Les vannes d'abaissement de pression 34 sont des électrovannes proportionnelles à 2/2 voies. Dans leur position de base, ces vannes sont fermées. La vanne d'établissement de pression 32 et la vanne de diminution de pression 34 de chaque frein de roue 14 constituent un dispositif de vannes de commande de pression de frein de roue 38 qui permet de commander pour chaque frein de roue 14, individuellement, une pression de frein de roue. La commande de pression de frein de roue, individuelle par roue ou la modulation de la pression de frein de roue sont des techniques connues et ne seront pas détaillées de manière plus précise à propos de l'objet de la présente invention. Pour mesurer la pression de frein de roue, on a relié un capteur de pression 40 à chaque frein de roue 14. Pour la régulation de patinage individuelle à chaque roue, chaque roue de véhicule susceptible d'être freinée comporte un capteur de rotation de roue 42. Le côté pression de la pompe haute pression 18 est relié à la conduite de retour 36 par une soupape de retour 44. La soupape de retour 44 est une électrovanne proportionnelle de type tiroir à 2/2 voies ; en position coupée du courant, cette soupape est ouverte. La soupape de retour 44 intègre une soupape de limitation de pression 46 pour laquelle un bloc hydraulique du côté de la pression de la pompe à haute pression 18 s'ouvre par exemple à 160 bars et protège ainsi la pompe haute pression 18 contre la destruction. Le côté pression de la pompe basse pression 16 est relié par un clapet anti-retour 48 susceptible de s'ouvrir en direction des freins de roue 14, et relié au côté pression de la pompe haute pression 18 et des freins de roue 14 de sorte que la roue basse pression 16 fournit du liquide de frein aux freins de roue 14. Le côté pression de la pompe basse pression 16 est relié par une soupape de limitation de pression 50 à la conduite de retour 36. La soupape de limitation de pression 50 s'ouvre par exemple sous une pression de 60 bars et protège ainsi la pompe basse pression 16 contre sa destruction. A la place de la soupape de limitation de pression 50 représentée à la figure 1, on peut également utiliser l'électrovanne d'un distributeur à 2/2 voies de la figure 2 ; cette électrovanne est ouverte dans sa position de base coupée du courant. L'électrovanne à distributeur à 2/2 voies intègre une soupape de limitation de pression 54. La commande des électrovannes 32,34, 44,52 et des moteurs électriques 24,26 des pompes hydrauliques 16,18 est assurée par l'appareil de commande électronique 32. Cet appareil de commande électronique 32 reçoit les signaux des capteurs de pression 30,40, des capteurs de vitesse de rotation 42, d'un interrupteur de feu de frein 56, d'un capteur de pédale de frein 58 et d'un capteur de pédale d'accélérateur 60. On obtient une valeur de consigne pour la force de freinage à générer et ainsi pour la pression de frein de roue à établir dans les freins de roue 14, à partir de la courbe d'enfoncement de la pédale de frein 62 ou de la force avec laquelle la pédale de frein 62 a été enfoncée. La course ou la force exercée ou parcourue par la pédale de frein 62 est mesurée à l'aide du capteur de pédale de frein 58 pour être fournie à l'appareil de commande électronique 32. L'interrupteur de feu de frein 56 permet de détecter l'actionnement de la pédale de frein 62. Le capteur de pédale de frein 60 permet de mesurer une position d'une pédale d'accélérateur 64. A la place du capteur de course, tel que représenté, il suffit d'un interrupteur de pédale d'accélérateur qui permet de constater si la pédale d'accélérateur a ou non été actionnée. Pour permettre de freiner même en cas de défaillance des pompes hydrauliques 16,18, l'installation de frein de véhicule 10 comporte une installation de frein auxiliaire non représentée, actionnée par la force musculaire. L'installation de frein auxiliaire actionnée par la force musculaire comprend un maître cylindre non représenté actionné par la pédale de frein 62 et recevant la pression hydraulique des freins de roue 14. De telles installations de frein auxiliaire actionnées par la force musculaire sont connues en soi et ne nécessitent pas de description détaillée puisqu'elles ne font pas directement partie de la présente invention. Le fonctionnement de l'installation de frein de véhicule 10 selon l'invention est le suivant : pour freiner, on branche les deux moteurs électriques 24,26 ; le liquide de frein est puisé dans le réservoir d'alimentation en liquide de frein 28 vers les freins de roue 14 pour les actionner. La soupape de retour 44 est commutée dans sa position fermée. La pression de frein de roue se commande ou se règle individuellement pour chaque roue, pour chacun des dispositifs de vanne de commande de pression de frein de roue 38 en fonction de la course de la pédale de frein 62. Le dispositif à soupape de commande de frein 38 permet également soit une régulation de patinage individuelle pour chaque roue. Si les freins de roue 14 ne doivent pas être actionnés pendant le fonctionnement des pompes hydrauliques 16,18, ou si la soupape de retour 44 est ouverte, les pompes hydrauliques 16,18 débitent sans retenue de pression, le liquide à travers la soupape de retour 44 complètement ouverte dans le réservoir d'alimentation de liquide de frein 28. La réalisation de la soupape de retour 44 comme vanne proportionnelle permet de commander la pression de frein de roue du côté de pression de la pompe haute pression 18 pour tous les freins de roue 14 en commun. Par l'ouverture partielle de la soupape de retour 44, on peut mesurer la pression hydraulique sur le côté pression des pompes haute pression 18 qui se mesure avec le capteur de pression 30, se commande ou se régule selon une course dépendant de la course de la pédale de frein 62. Cette pression de frein de roue peut être abaissée séparément par les dispositifs de commande de vanne de pression de frein de roue 38 en cas de risque concernant un frein de roue 14. Le clapet anti-retour 48 reliant le côté pression de la pompe basse pression 16 au frein de roue 14, produit une montée en pression rapide dans les freins de roue 14 lors du démarrage des pompes hydrauliques 16,18 : si au démarrage des pompes hydrauliques 16,18, la pression hydraulique du côté de la pression de la pompe haute pression 18 n'est pas plus élevée que du côté pression de la pompe basse pression 16, la pompe basse pression 16 débite à travers le clapet anti-retour 48 du liquide de frein dans les freins de roue 14. Ainsi on fournit le volume de liquide de frein nécessaire pour appliquer les garnitures de frein de friction des freins de roue 14 contre les disques de frein ou tambours de frein en contournant la pompe haute pression 16 et en serrant directement avec la pompe basse pression 16 dans les freins de pompe 14, ce qui détend plus rapidement les freins de roue 14. Pour arriver à une réponse rapide des freins de roue 14 sans avoir coupé les pompes hydrauliques 16,18, le procédé selon l'invention prévoit de brancher les pompes hydrauliques 16,18 seulement si après un enfoncement partiel ou total de la pédale d'accélérateur 64, on laisse celle-ci revenir ou se placer en position de repos. Un retour de la pédale d'accélérateur 64 et ainsi du capteur de pédale d'accélérateur 60 peut se détecter. Pour détecter que la pédale d'accélérateur 64 reste en position de ralenti, il suffit d'un interrupteur de pédale d'accélérateur à la place du capteur 60. Par la mise en route des pompes hydrauliques 16, 18, lorsqu'on rappelle la pédale d'accélérateur 64, ou si la pédale d'accélérateur 64 reste trop longtemps au ralenti, il y aura un démarrage anticipé des pompes hydrauliques 16,18 et ainsi une diminution de pression précoce avant l'actionnement de la pédale 62. L'utilisation de l'électrovanne 52 représentée à la figure 2 à la place de la soupape de limitation de pression 50 permet de décharger la pompe basse pression 16 lorsque celle-ci tourne, mais il n'est pas nécessaire d'avoir monté la pression du côté aspiration de la pompe haute pression 16 et des freins de roue 14 ; dans ce cas, la pompe basse pression 16, asservie de l'électrovanne 52 s'ouvre et la pompe basse pression 16 débite sa pression antagoniste à travers la soupape de limitation de pression 50 en cercle. Pour diminuer la pression avec la pompe basse pression 63, on ferme l'électrovanne 52 et le fonctionnement de la pompe basse pression 16 correspond à ce qui a été décrit ci-dessus. En faisant dépendre les moteurs électriques 24,26 de la vitesse de rotation et ainsi la possibilité de commande des débits des pompes hydrauliques 16,18, il est possible de réguler les débits des pompes hydrauliques 16,18, après une montée en pression suffisante et par exemple d'adapter le débit de la pompe basse pression 16 à un débit de la pompe haute pression 18. REVENDICATIONS 1 ) Installation hydraulique de frein de véhicule comprenant une source d'énergie externe avec une pompe hydraulique, et au moins un frein de roue hydraulique, relié à la source d'énergie externe, et soumis à la pression par celle-ci, caractérisée en ce que la source d'énergie externe (12) comprend une pompe basse pression (16) et une pompe haute pression (18) branchées en série du point de vue hydraulique. 2 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins une pompe (16,18) de la source d'énergie externe (12) est une pompe rotative (16). 3 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pompe rotative (16) est une pompe à engrenage intérieur. 4 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de frein de véhicule (10) comporte un capteur de pédale d'accélérateur (60). 5 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de frein de véhicule (10) comporte une soupape de retour (44) reliant le côté pression de la pompe haute pression (18) à un réservoir de liquide de frein (28). 6 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 5, caractérisée en ce que la soupape de retour (44) est une vanne proportionnelle. 7 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que un côté pression de la pompe basse pression (16) est relié au frein de roue (14) par un clapet anti-retour (48), passant en direction du frein de roue (14). 8 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de frein de véhicule (10) comporte une soupape de limitation de pression (50) reliée au côté pression de la pompe basse pression (16). 9 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de frein de véhicule (10) comporte une vanne (52) pour relier un côté pression de la pompe basse pression (16) au réservoir de liquide de frein (28). 10 ) Installation hydraulique de frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' on commande une quantité de débit d'au moins une pompe (16,18) de la source d'énergie externe (12). 11 ) Procédé de mise en oeuvre d'une installation hydraulique de frein de véhicule, comprenant une source d'énergie extérieure avec une pompe hydraulique et au moins un frein de roue hydraulique, et une installation pour commander la pression de frein de roue dans les freins de roue, caractérisé en ce que l'installation de frein de véhicule hydraulique (10) comprend un capteur de pédale d'accélérateur (60), et la pompe hydraulique (16,18) se met en oeuvre lorsqu'une pédale d'accélérateur (64) est relâchée.