Brevet FR2828465A1 — publié le 20030214

La présente invention concerne, de façon générale, le domaine technique des systèmes de freinage pour véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de freinage comprenant un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage et un maîtrecylindre, le servomoteur comprenant : une enveloppe rigide ; une cloison mobile partageant l'enveloppe rigide en une chambre avant et une chambre arrière sélectivement soumises à une même première pression, ou respectivement à la première pression et à une seconde pression supérieure à la première ; un piston pneumatique se déplaçant avec la cloison mobile ; un plongeur logé dans le piston pneumatique et sélectivement entraîné par une tige de commande mobile par rapport au piston pneumatique, sous l'effet d'une force de rappel et d'une force d'actionnement antagoniste, entre une position de repos et une position d'actionnement maximal ; un clapet à trois voies commandé par la position de la tige de commande et contrôlant la pression dans la chambre arrière ; et un moyen de réaction pour appliquer au plongeur une force de réaction liée à la force d'actionnement, et le maître-cylindre comprenant : un corps allongé dans lequel est percé un alésage longitudinal présentant une ouverture et un fond ; des pistons primaire et secondaire coaxiaux dont chacun est monté coulissant de façon étanche dans l'alésage entre une position de repos et une position d'actionnement maximal, le piston primaire étant solidaire d'une tige d'actionnement traversant l'ouverture de l'alésage ; une chambre de pression primaire, définie entre les pistons primaire et secondaire ; et une chambre de pression secondaire, définie entre le piston secondaire et le fond de l'alésage. Bien que des dispositifs de ce type soient connus et utilisés avec succès depuis des décennies, ils continuent de faire l'objet de nombreuses recherches visant à en optimiser les qualités. La présente invention, qui s'inscrit totalement dans ce contexte, a pour but de proposer un dispositif de freinage présentant, à performances équivalentes ou supérieures, un encombrement plus faible que les dispositifs connus du même type. A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qui en est donnée dans le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le corps du maître-cylindre est solidaire du piston pneumatique et monté coulissant dans la chambre avant, en ce que la tige d'actionnement est creuse, solidaire de l'enveloppe rigide, et communique avec la chambre de pression primaire, et en ce que le piston secondaire est traversé de façon étanche par un conduit communiquant avec la chambre secondaire, traversant la chambre primaire et la tige d'actionnement, et fixe par rapport à l'enveloppe rigide. De préférence, le corps du maître-cylindre est soumis à la seconde pression du côté de l'ouverture de l'alésage. Le fond de l'alésage du maître-cylindre présente par exemple un perçage formant le moyen de réaction et dans lequel le plongeur est monté coulissant de façon étanche, la force de réaction appliquée au plongeur étant ainsi proportionnelle à la pression régnant dans la chambre secondaire. De préférence, une première section longitudinale au moins du corps du maître-cylindre est entourée de façon étanche par un manchon dont une première extrémité est disposée dans la chambre avant et dont une seconde extrémité est soumise à la seconde pression. Dans ce cas, il est possible de faire en sorte que le corps du maître-cylindre présente un canal de réalimentation mis en communication avec les chambres primaire et secondaire pour la position de repos des pistons primaire et secondaire, que le canal de réalimentation débouche par un orifice de communication dans la première section longitudinale du corps et à l'extérieur de ce corps, et que le manchon communique avec un réservoir de fluide hydraulique. Le réservoir peut avantageusement être lui-même disposé dans la chambre avant et formé d'une seule pièce avec le manchon étanche. De même, le piston pneumatique et le corps du maître-cylindre peuvent être formés d'une seule pièce. De façon connue en soi, les pistons primaire et secondaire peuvent être montés à coulissement étanche dans l'alésage au moyen de joints fixes par rapport au corps. Par ailleurs, dans le cas où le piston pneumatique est monté coulissant de façon étanche dans l'enveloppe rigide par une extrémité présentant une première section transversale soumise à la seconde pression, et où la seconde extrémité du manchon, soumise à la seconde pression, présente une seconde section transversale, la seconde section transversale est de préférence supérieure à la première section transversale. Dans ce cas, la chambre avant du servomoteur peut être exempte de ressort de rappel. 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 dispositif conforme à l'invention représenté en position de repos ; et - la Figure 2 est une vue en coupe agrandie d'un détail de la figure 1. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif de freinage comprenant un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage 1 et un maîtrecylindre 2. De façon connue en soi, le servomoteur 1 comprend principalement lui-même une enveloppe rigide 10, une cloison mobile 11, un piston pneumatique 12, un plongeur 13, une tige de commande 14, un clapet 15, et un moyen de réaction 16. La cloison mobile 11 partage l'enveloppe rigide 10 en une chambre avant 101 et une chambre arrière 102, la chambre avant 101 étant en permanence, dans les conditions opérationnelles du dispositif, soumise à une pression relativement basse PI, telle qu'une dépression créée par l'admission d'un moteur thermique ou par une pompe à vide. Lorsque le servomoteur 1 est au repos (figures), la chambre arrière 102 est soumise à la même pression relativement basse PI. Lorsque le servomoteur est actionné, la chambre arrière 102 est reliée à une source de pression délivrant une pression supérieure, par exemple à l'atmosphère, de sorte que la chambre arrière 102 est soumise à une pression P2 supérieure à la pression PI, la différence de pression entre les chambres 101 et 102 aspirant vers la chambre avant 101 la cloison mobile 11, et le piston 12 qui se déplace avec cette cloison. Le plongeur 13 est logé dans le piston pneumatique 12 et adopte une position commandée par la tige de commande 14, qui est mobile par rapport au piston pneumatique 12. Le plongeur 13 et la tige de commande 14 sont ainsi mobiles entre une position de repos illustrée aux figures et une position d'actionnement maximal, sous l'effet d'une force de rappel Fr qui les ramène vers la position de repos et d'une force d'actionnement antagoniste Fa, que le conducteur du véhicule exerce pour freiner. Le clapet à trois voies 15 est commandé par la position de la tige de commande 14, et a pour fonction de contrôler la pression dans la chambre arrière 102 en reliant la chambre arrière 102 soit à la chambre avant 101, soit à la pression P2, c'est-à-dire en l'occurrence à l'atmosphère. Enfin, le moyen de réaction 16 est conçu pour appliquer au plongeur 13 une force de réaction liée à la force d'actionnement Fa exercée par le conducteur. De son côté, le maître-cylindre 2 comprend un corps allongé 20, des pistons primaire et secondaire 221 et 222, une tige d'actionnement 23, et des chambres de pression primaire et secondaire 241 et 242. Le corps 20 du maître-cylindre 2 est percé d'un alésage longitudinal 21, qui présente une ouverture 210 et un fond 211. Les pistons primaire et secondaire 221 et 222 sont mutuellement coaxiaux, et chacun d'eux est monté coulissant de façon étanche dans l'alésage 21, entre une position de repos et une position d'actionnement maximal. Ces pistons 221 et 222 sont par exemple montés à coulissement étanche dans l'alésage 21 au moyen de joints 204 fixes par rapport au corps 20, de façon connue en soi. La tige d'actionnement 23, qui est solidaire du piston primaire 221, traverse l'ouverture 210 de l'alésage 21 et permet donc de déplacer le piston primaire 221. La chambre de pression primaire 241 est définie entre les pistons primaire et secondaire 221,222, tandis que la chambre de pression secondaire 242 est définie entre le piston secondaire 222 et le fond 211 de l'alésage 21. Selon un premier aspect essentiel de l'invention, le corps 20 du maître-cylindre 2 est solidaire du piston pneumatique 12 et monté coulissant, par rapport à l'enveloppe rigide 10, dans la chambre avant 101. Selon un second aspect essentiel de l'invention, la tige d'actionnement 23 est creuse, solidaire de l'enveloppe rigide 10, et communique, par son volume interne, avec la chambre de pression primaire 241. Par exemple, la tige d'actionnement 23 est sertie dans un capot 103 en forme de godet qui traverse une ouverture de la coquille avant 100 de l'enveloppe 10, et qui fait corps avec celle-ci. Enfin, selon un troisième aspect essentiel de l'invention, le piston secondaire 222 est traversé de façon étanche par un conduit 25 qui communique avec la chambre secondaire 242, qui traverse la chambre primaire 241 et la tige d'actionnement 23, et qui est fixe par rapport à l'enveloppe rigide 10. Par exemple, le conduit 25 peut être rendu solidaire, par tout moyen approprié, du capot 103. Dans ces conditions, l'embouchure 250 que le conduit 25 présente à l'extérieur du capot 103 forme la sortie de la chambre de pression secondaire 242, tandis que l'embouchure annulaire 230 que présente la tige d'actionnement 23 à l'extérieur du capot 103 et autour du conduit 25 forme la sortie de la chambre de pression primaire 241. Le capot 103 est percé d'un orifice 104 de manière que le volume interne défini par ce capot se trouve à la seconde pression P2, c'est-à-dire à la pression atmosphérique, ce volume interne étant isolé de la chambre avant 101 par un joint annulaire 5. Un manchon 3 est disposé dans la chambre avant 101 et fixé à l'enveloppe rigide 10, de manière à présenter une première extrémité 31 disposée dans la chambre avant 101, et donc soumise à la basse pression PI régnant dans la chambre avant, et une seconde extrémité 32 disposée dans le capot 103, et donc soumise à la pression atmosphérique P2. Le corps 20 du maître-cylindre 2 est engagé à coulissement étanche dans le manchon 3, qui en recouvre une section longitudinale 201, le corps 20 du maîtrecylindre 2 étant ainsi soumis à la pression atmosphérique P2 du côté de l'ouverture 210 de l'alésage 21 et de l'extrémité 32 du manchon. Comme le montrent les figures, le piston pneumatique 12 est monté coulissant de façon étanche dans l'enveloppe rigide 10 par une extrémité 120, dite encore "queue de piston", qui présente une section transversale SI et qui est soumise à la pression atmosphérique P2. Par ailleurs, l'extrémité 32 du manchon 3, soumise à la pression atmosphérique P2, présente une section transversale S2. De préférence, la seconde transversale S2 est supérieure à la section transversale SI, de sorte que le corps 20 du maître-cylindre 2 se trouve aspiré vers l'intérieur de l'enveloppe 10, c'est-à-dire vers la droite sur les figures, par la différence entre les pressions PI et P2 et par la différence entre les sections SI et S2, au point que la chambre avant 101 du servomoteur 1 peut éventuellement être exempte de ressort de rappel, contrairement aux servomoteurs traditionnels dans lesquels un ressort de rappel doit être prévu pour assurer le retour de la cloison mobile 11 vers sa position de repos. Le moyen de réaction est par exemple formé par un perçage 16 pratiqué dans le fond 211 de l'alésage 21 du maître-cylindre 2 et dans lequel le plongeur 13 est monté coulissant de façon étanche, la force de réaction appliquée au plongeur 13 étant ainsi proportionnelle à la pression régnant dans la chambre secondaire 242 du maître-cylindre. Le manchon 3 communique avec un réservoir de fluide hydraulique 4, qui est disposé dans la chambre avant 101 et qui est formé d'une seule pièce avec ce manchon. Par ailleurs, le corps 20 du maître-cylindre 2 présente un canal de réalimentation 202, qui est mis en communication avec les chambres primaire et secondaire, 241 et 242, pour la position de repos des pistons primaire et secondaire 221 et 222. Ce canal de réalimentation 202 débouche, à l'extérieur du corps 20 du maître-cylindre, par un orifice de communication 203 qui s'ouvre dans la section 201 du corps 20, c'est-à-dire à l'intérieur du manchon étanche 3. Dans la mesure où le manchon 3 communique avec le réservoir 4, le fluide hydraulique présent dans ce réservoir 4 s'écoule dans le manchon 3, traverse l'orifice de communication 203, pénètre dans le canal de réalimentation 202, et réalimente de façon traditionnelle les chambres de pression primaire et secondaire 241 et 242. Enfin, comme le montrent les figures, le piston pneumatique 12 et le corps 20 du maître-cylindre 2 peuvent être formés d'une seule pièce, ce qui permet une optimisation de la fabrication du dispositif de l'invention. Le dispositif de l'invention présente de nombreux avantages. En particulier, si le piston pneumatique est réalisé d'une seule pièce avec le corps du maîtrecylindre, cette pièce monobloc réalise un centrage préalable relatif des deux coquilles de l'enveloppe rigide avant leur sertissage, et assure un guidage amélioré du piston pneumatique dans l'enveloppe 10. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage comprenant un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage (1) et un maîtrecylindre (2), le servomoteur (1) comprenant : une enveloppe rigide (10) ; une cloison mobile (11) partageant l'enveloppe rigide (10) en une chambre avant (101) et une chambre arrière (102) sélectivement soumises à une même première pression (PI), ou respectivement à la première pression (PI) et à une seconde pression (P2) supérieure à la première (PI) ; un piston pneumatique (12) se déplaçant avec la cloison mobile (11) ; un plongeur (13) logé dans le piston pneumatique (12) et sélectivement entraîné par une tige de commande (14) mobile par rapport au piston pneumatique (12), sous l'effet d'une force de rappel (Fr) et d'une force d'actionnement antagoniste (Fa), entre une position de repos et une position d'actionnement maximal ; un clapet (15) à trois voies commandé par la position de la tige de commande (14) et contrôlant la pression dans la chambre arrière (102) ; et un moyen de réaction (16) pour appliquer au plongeur (13) une force de réaction liée à la force d'actionnement (Fa), et le maîtrecylindre (2) comprenant : un corps allongé (20) dans lequel est percé un alésage longitudinal (21) présentant une ouverture (210) et un fond (211) ; des pistons primaire et secondaire (221,222) coaxiaux dont chacun est monté coulissant de façon étanche dans l'alésage (21) entre une position de repos et une position d'actionnement maximal, le piston primaire (221) étant solidaire d'une tige d'actionnement (23) traversant l'ouverture (210) de l'alésage ; une chambre de pression primaire (241), définie entre les pistons primaire et secondaire (221, 222) ; et une chambre de pression secondaire (242), définie entre le piston secondaire (222) et le fond (211) de l'alésage, caractérisé en ce que le corps (20) du maître-cylindre (2) est solidaire du piston pneumatique (12) et monté coulissant dans la chambre avant (101), en ce que la tige d'actionnement (23) est creuse, solidaire de l'enveloppe rigide (10), et communique avec la chambre de pression primaire (241), et en ce que le piston secondaire (222) est traversé de façon étanche par un conduit (25) communiquant avec la chambre secondaire (242), traversant la chambre primaire (241) et la tige d'actionnement (23), et fixe par rapport à l'enveloppe rigide (10). 2. Dispositif de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (20) du maître-cylindre (2) est soumis à la seconde pression (P2) du côté de l'ouverture (210) de l'alésage (21). 3. Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond (211) de l'alésage (21) du maître-cylindre (2) présente un perçage (16) formant le moyen de réaction et dans lequel le plongeur (13) est monté coulissant de façon étanche, la force de réaction appliquée au plongeur (13) étant ainsi proportionnelle à la pression régnant dans la chambre secondaire (242). 4. Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une première section longitudinale (201) du corps (20) du maître-cylindre (2) est entourée de façon étanche par un manchon (3) dont une première extrémité (31) est disposée dans la chambre avant (101) et dont une seconde extrémité (32) est soumise à la seconde pression (P2). 5. Dispositif de freinage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le corps (20) du maître-cylindre (2) présente un canal de réalimentation (202) mis en communication avec les chambres primaire et secondaire (241, 242) pour la position de repos des pistons primaire et secondaire (221, 222), en ce que le canal de réalimentation (202) débouche par un orifice de communication (203) dans la première section longitudinale (201) du corps (20) et à l'extérieur de ce corps, et en ce que le manchon (3) communique avec un réservoir de fluide hydraulique (4). 6. Dispositif de freinage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le réservoir (4) est lui-même disposé dans la chambre avant (101) et formé d'une seule pièce avec le manchon étanche (3). 7. Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston pneumatique (12) et le corps (20) du maîtrecylindre (2) sont formés d'une seule pièce. 8. Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pistons primaire et secondaire (221,222) sont montés à coulissement étanche dans l'alésage (21) au moyen de joints (204) fixes par rapport au corps (20). 9. Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée aux revendications 2 et 4, caractérisé en ce que le piston pneumatique (12) est monté coulissant de façon étanche dans l'enveloppe rigide (10) par une extrémité (120) présentant une première section transversale (SI) soumise à la seconde pression (P2), en ce que la seconde extrémité (32) du manchon (3), soumise à la seconde pression (P2), présente une seconde section transversale (S2), et en ce que la seconde section transversale (S2) est supérieure à la première section transversale (soi). 10. Dispositif de freinage suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre avant (101) du servomoteur (1) est exempte de ressort de rappel.