Brevet FR2828467A1 — 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 servomoteur pneumatique d'assistance au freinage comprenant : une enveloppe rigide ; une cloison mobile délimitant de façon étanche une chambre avant et une chambre arrière à l'intérieur de l'enveloppe rigide, la chambre avant étant reliée en situation opérationnelle à une source de pression délivrant une première pression, et la chambre arrière étant sélectivement reliée à la chambre avant ou soumise à une pression contrôlée par mise en communication sélective avec une seconde pression supérieure à la première ; un piston pneumatique se déplaçant avec la cloison mobile ; une tige de commande adoptant dans le piston une position relative dépendant au moins d'une force d'actionnement sélectivement appliquée sur la tige de commande suivant une direction axiale d'actionnement orientée vers la chambre avant, et d'une force de rappel antagoniste orientée suivant une direction axiale de retour ; un plongeur logé dans le piston et entraîné par la tige de commande ; un clapet à trois voies contrôlant la pression dans la chambre arrière, ce clapet reliant sélectivement la chambre arrière à la chambre avant, ou à la seconde pression, selon que la tige de commande adopte par rapport au piston une position relative de repos sous l'effet au moins de la force de rappel, ou une position relative d'actionnement sous l'effet de la force d'actionnement ; et un organe de réaction recevant et transmettant la force d'actionnement appliquée par le plongeur et une force d'assistance appliquée par le piston et provenant d'un effort exercé par la pression contrôlée sur la cloison mobile. 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 performances. La présente invention, qui s'inscrit totalement dans ce contexte, a pour but de proposer un servomoteur se distinguant des servomoteurs connus, au plan de ses performances ou de son encombrement, au moins soit par une course morte réduite, soit par un temps de réponse plus court, soit par une différence réduite entre l'effort d'attaque et l'effort de retour, soit par un diamètre restreint de la queue de piston, et éventuellement par plusieurs de ces paramètres. A cette fin, le servomoteur 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 clapet comprend un levier monté basculant par rapport à la tige de commande et présentant de part et d'autre de la tige de commande des premier et second bras de levier respectivement terminés par des première et seconde extrémités, des premier et second sièges de soupape définis dans le piston, des première et seconde soupapes articulées sur les première et seconde extrémités respectives du levier et s'appliquant sélectivement sur les premier et second sièges respectifs par des mouvements relatifs respectivement orientés suivant la direction axiale d'actionnement et suivant la direction axiale de retour, une première voie de communication reliant les chambres arrière et avant à travers le premier siège de soupape, une seconde voie de communication reliant la chambre arrière à la seconde pression à travers le second siège de soupape, un ressort sollicitant au moins le premier bras de levier dans la direction axiale de retour, et une butée arrêtant le mouvement du premier bras de levier dans la direction axiale de retour pour la position de repos de la tige de commande. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, les soupapes sont articulées sur le levier au moyen de tiges respectives, et la butée est formée par un prolongement de la tige de la première soupape venant en contact avec l'enveloppe rigide pour la position de repos de la tige de commande. Le ressort précédemment mentionné peut quant à lui être constitué par un ressort hélicoïdal contraint en compression et disposé entre le piston et le levier. Pour assurer l'étanchéité requise de la chambre arrière, il est possible de prévoir que le piston présente une queue de piston traversant de façon étanche une ouverture pratiquée dans l'enveloppe, que la tige de commande soit solidaire d'un manchon présentant deux extrémités par lesquelles ce manchon est monté coulissant de façon étanche dans la queue de piston, qu'un anneau soit monté pivotant sur une surface externe médiane du manchon, et que les deux bras de levier du levier soient fixés à l'anneau et traversent des lumières axiales respectives, pratiquées dans la queue de piston et disposées dans la chambre arrière. En outre, pour permettre le montage de l'ensemble, l'anneau est par exemple formé de deux moitiés d'anneaux enfilées sur des pivots saillant de la surface externe médiane du manchon, et réunies l'une à l'autre au moyen de deux liaisons par lesquelles les bras de levier sont fixés à l'anneau. 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 axiale d'un servomoteur connu, représenté avec le maître-cylindre qu'il permet d'actionner ; - la Figure 2 est une vue en coupe axiale schématique partielle d'un servomoteur conforme à l'invention, représenté en position de repos ; - la Figure 3 est une vue en coupe axiale schématique partielle du servomoteur de la figure 2, représenté en phase d'actionnement ; - la Figure 4 est une vue en coupe axiale schématique partielle du servomoteur de la figure 2, représenté en phase de retour ; - la Figure 5 est une vue en coupe transversale partielle d'un mode particulier de réalisation d'un servomoteur conforme à l'invention, la coupe étant réalisée dans le plan du levier ; et - la Figure 6 est une vue en coupe axiale partielle du servomoteur illustré à la figure 5, ce servomoteur étant observé suivant l'incidence définie par les flèches VI-VI de la figure 5. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage. De façon traditionnelle, et comme le montre la figure 1, un tel servomoteur comprend essentiellement une enveloppe rigide 1, une cloison mobile 2, une chambre avant 3, une chambre arrière 4, un piston pneumatique 5, une tige de commande 7, un plongeur 8, un clapet à trois voies 9, et un organe de réaction 13, par exemple un disque de réaction en caoutchouc. Les chambres avant 3 et arrière 4 sont délimitées de façon étanche, à l'intérieur de l'enveloppe rigide 1, par la cloison mobile 2, ces chambres ayant donc des volumes respectifs variables et complémentaires. La tige de commande 7 est montée coulissante dans le piston 5, et adopte par rapport à ce piston une position qui dépend notamment d'une force d'actionnement Fe qui peut être appliquée sur la tige de commande 7 suivant une direction axiale d'actionnement X+, et d'une force de rappel Fr antagoniste, exercée par un ressort 98, et orientée suivant une direction axiale de retour r X-. Le plongeur 8, qui est logé dans le piston 5, est entraîné par la tige de commande 7 et commande le clapet à trois voies 9, ce dernier contrôlant la pression dans la chambre arrière 4. Plus précisément, le clapet 9 relie la chambre arrière 4 soit à la chambre avant 3, soit à la seconde pression Pa, selon que la tige de commande 7 adopte par rapport au piston 5 une position relative de repos sous l'effet de la force de rappel Fr, ou une position d'actionnement sous l'effet de la force d'actionnement Fe. Lorsque le servomoteur est placé dans son environnement opérationnel, la chambre avant 3 est reliée en permanence à une source de dépression pneumatique, telle que l'entrée d'admission d'un moteur thermique ou une pompe à vide, délivrant une basse pression Pd. Lorsque le servomoteur est au repos, la chambre arrière 4 est reliée à la chambre avant 3, et donc soumise à la dépression Pd qui règne dans la chambre avant. Lorsque le servomoteur est actionné par application de la force d'actionnement Fe, la chambre arrière 4 est soumise à une pression contrôlée par mise en communication avec une seconde pression Pa supérieure à la première Pd, par exemple avec l'atmosphère, la différence entre les pressions Pa et Pd permettant alors de faire apparaître une force d'assistance Fa, qui s'exerce sur la cloison mobile 2, et qui est appliquée sur le disque 13 par le piston pneumatique 5, qui se déplace avec la cloison mobile 2. Enfin, le disque de réaction 13 reçoit et transmet à une tige de poussée 99 la force d'actionnement Fe qui appliquée par le plongeur 8 et la force d'assistance Fa qui est exercée par le piston 5. Selon l'invention, le clapet 9 comprend essentiellement un levier 90, deux sièges de soupape 51 et 52, deux soupapes 61 et 62, deux voies de communication 11 et 12, un ressort 93, et une butée 611. Le levier 90 est monté basculant par rapport à la tige de commande 7 et présente, de part et d'autre de la tige de commande, des bras de levier identiques et opposés 91 et 92, dont les extrémités forment les extrémités 901 et 902 du levier 90. Les soupapes 61 et 62 sont articulées sur les extrémités respectives 901 et 902 du levier 90 et peuvent s'appliquer sur les sièges respectifs 51 et 52, qui sont tous deux formés dans le piston pneumatique 5. Plus précisément, la soupape 61 peut s'appliquer sur le siège 51 par un mouvement orienté suivant la direction axiale d'actionnement X+, tandis que la soupape 62 peut s'appliquer sur le siège 52 par un mouvement orienté suivant la direction axiale de retour X-. Par ailleurs, la voie de communication 11 relie les chambres arrière 4 et avant 3 à travers le siège de soupape 51, tandis que la voie de communication 12 relie la chambre arrière 4 à la seconde pression Pa à travers le second siège de soupape 52. Le ressort 93 a pour fonction de solliciter le bras de levier 91 dans la direction axiale de retour X-, ce ressort étant par exemple constitué par un ressort hélicoïdal contraint en compression et disposé entre le piston 5 et le levier 90. La butée 611 a quant à elle pour fonction d'arrêter le mouvement du bras de levier 91 dans la direction axiale de retour X-pour la position de repos de la tige de commande 7. Le fonctionnement du servomoteur de l'invention est illustré par les figures 2 à 4. Lorsque le servomoteur est au repos (figure 2), le ressort 98 repousse le piston 5 dans la direction de retour X-. Le bras de levier 91, bloqué par la butée 611, pousse la soupape 61 contre le siège 51, le bras de levier 92 tirant symétriquement la soupape 62 vers le siège 52. Lorsqu'une force d'actionnement Fe est exercée sur la tige de commande 7 (figure 3), cette tige se déplace dans le piston 5 dans la direction d'actionnement X+. Mais comme la soupape 61 est déjà en appui sur le siège 51, le mouvement relatif de la tige 7 et du piston 5 n'est possible que dans la mesure où le levier 90 bascule par rapport à la tige, ce qui a pour effet que le bras de levier 92 dégage la soupape 62 de son siège 52. La voie de communication 12 est alors ouverte, et l'air atmosphérique, disponible à l'extérieur de l'enveloppe rigide 1, est admis dans la chambre arrière 4 à travers cette seconde voie de communication. Lorsque la force d'actionnement Fe disparaît (figure 4), la tige de commande 7, sollicitée par la force qu'exerce le ressort 93, se déplace dans la direction de retour X-par rapport au piston 5. Dans un premier temps, ce déplacement relatif de la tige 7 par rapport au piston 5 produit l'application de la soupape 62 sur le siège de clapet 52, la voie de communication 12 étant ainsi coupée, et la chambre arrière 4 étant donc isolée de l'air atmosphérique. Dès la fermeture du siège de clapet 52 par la soupape 62, le mouvement relatif ultérieur de la tige 7 par rapport au piston 5 sous l'effet de la force exercée par le ressort 93 provoque, dans un deuxième temps, un basculement du levier 90 par rapport à la tige 7 dans un sens tel que le bras de levier 91 dégage la soupape 61 de son siège 51. La voie de communication 11 est alors ouverte, et la chambre arrière 4 est soumise à la pression Pd régnant dans la chambre avant 3. Enfin, la force de rappel Fr exercée par le ressort 98 permet de ramener le piston 5 dans sa position de repos en le déplaçant dans la direction de retour X-. Comme le montrent les figures 2 à 4, les soupapes 61,62 sont par exemple articulées sur le levier 90 au moyen de tiges respectives 610 et 620. La butée 611 peut alors par exemple être formée par un prolongement de la tige 610 de la soupape 61, qui vient en contact avec l'enveloppe rigide 1 pour la position de repos de la tige de commande 7. Un exemple de mode de réalisation pratique de l'invention est illustré par les figures 5 et 6, dans le cas traditionnel où le piston 5 présente une queue de piston 50 montée coulissante de façon étanche dans une ouverture 10 pratiquée dans l'enveloppe rigide. Selon ce mode de réalisation, la tige de commande 7 est solidaire d'un manchon creux 14, qui est monté coulissant de façon étanche dans la queue de piston 50 par ses deux extrémités 141 et 142. Entre ses extrémités 141 et 142, le manchon 14 présente une surface externe médiane 140 essentiellement cylindrique, continue, de diamètre restreint, et dont font saillie deux pivots, 143 et 144, mutuellement alignés dans le plan médian du manchon 14 et tournés à l'opposé l'un de l'autre. Un anneau 15, formé de deux moitiés d'anneaux 151 et 152 respectivement enfilées sur les pivots 143 et 144, est monté pivotant sur la surface externe médiane 140 du manchon 14. Les moitiés d'anneaux 151 et 152 sont réunies l'une à l'autre au moyen de liaisons respectives 16 et 17, grâce auxquelles les bras de levier 91 et 92 du levier 90 se trouvent respectivement fixés à l'anneau 15. Enfin, ces bras de levier 91 et 92 traversent des lumières axiales respectives 501 et 502, qui sont pratiquées dans la queue de piston 50 et qui sont disposées dans la chambre arrière 4. Ainsi, malgré l'existence des lumières 501 et 502 pratiquées dans la queue de piston 50, l'étanchéité assurée entre chacune des extrémités 141 et 142 du manchon 14 et la surface interne de la queue de piston 50 permet d'obtenir que la seule voie de communication possible entre la chambre arrière 4 et l'atmosphère Pa soit celle que constitue la voie de communication 12 qui passe entre le siège 52 et la soupape 62. REVENDICATIONS 1. Servomoteur pneumatique d'assistance au freinage comprenant : une enveloppe rigide (1) ; une cloison mobile (2) délimitant de façon étanche une chambre avant (3) et une chambre arrière (4) à l'intérieur de l'enveloppe rigide (1), la chambre avant (3) étant reliée en situation opérationnelle à une source de pression délivrant une première pression (Pd), et la chambre arrière (4) étant sélectivement reliée à la chambre avant (3) ou soumise à une pression contrôlée par mise en communication sélective avec une seconde pression (Pa) supérieure à la première (Pd) ; un piston pneumatique (5) se déplaçant avec la cloison mobile (2) ; une tige de commande (7) adoptant dans le piston (5) une position relative dépendant au moins d'une force d'actionnement (Fe) sélectivement appliquée sur la tige de commande (7) suivant une direction axiale d'actionnement (X+) orientée vers la chambre avant (3), et d'une force de rappel (Fr) antagoniste orientée suivant une direction axiale de retour (X-) ; un plongeur (8) logé dans le piston (5) et entraîné par la tige de commande (7) ; un clapet à trois voies (9) contrôlant la pression dans la chambre arrière (4), ce clapet reliant sélectivement la chambre arrière (4) à la chambre avant (3), ou à la seconde pression (Pa), selon que la tige de commande (7) adopte par rapport au piston (5) une position relative de repos sous l'effet au moins de la force de rappel (Fr), ou une position relative d'actionnement sous l'effet de la force d'actionnement (Fe) ; et un organe de réaction (13) recevant et transmettant la force d'actionnement (Fe) appliquée par le plongeur (8) et une force d'assistance (Fa) appliquée par le piston (5) et provenant d'un effort exercé par la pression contrôlée sur la cloison mobile (2), caractérisé en ce que le clapet (9) comprend un levier (90) monté basculant par rapport à la tige de commande (7) et présentant de part et d'autre de la tige de commande des premier et second bras de levier (91,92) respectivement terminés par des première et seconde extrémités (901,902) du levier, des premier et second sièges de soupape (51,52) définis dans le piston (5), des première et seconde soupapes (61,62) articulées sur les première et seconde extrémités respectives (901,902) du levier (90) et s'appliquant sélectivement sur les premier et second sièges respectifs (51,52) par des mouvements relatifs respectivement orientés suivant la direction axiale d'actionnement (X+) et suivant la direction axiale de retour (X-), une première voie de communication (11) reliant les chambres arrière (4) et avant (3) à travers le premier siège (51) de soupape, une seconde voie de communication (12) reliant la chambre arrière (4) à la seconde pression (Pa) à travers le second siège de soupape (52), un ressort (93) sollicitant au moins le premier bras de levier (91) dans la direction axiale de retour (X-), et une butée (611) arrêtant le mouvement du premier bras de levier (91) dans la direction axiale de retour (X-) pour la position de repos de la tige de commande (7). 2. Servomoteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les soupapes (61,62) sont articulées sur le levier (90) au moyen de tiges respectives (610,620), et en ce que la butée (611) est formée par un prolongement de la tige (610) de la première soupape (61) venant en contact avec l'enveloppe rigide (1) pour la position de repos de la tige de commande (7). 3. Servomoteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ressort (93) est un ressort hélicoïdal contraint en compression et disposé entre le piston (5) et le levier (90). 4. Servomoteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (5) présente une queue de piston (50) traversant de façon étanche une ouverture (10) pratiquée dans l'enveloppe, en ce que la tige de commande (7) est solidaire d'un manchon (14) présentant deux extrémités (141,142) par lesquelles ce manchon (14) est monté coulissant de façon étanche dans la queue de piston (50), en ce qu'un anneau (15) est monté pivotant sur une surface externe médiane (140) du manchon (14), et en ce que les deux bras de levier (91,92) du levier (90) sont fixés à l'anneau (15) et traversent des lumières axiales respectives (501,502), pratiquées dans la queue de piston (50) et disposées dans la chambre arrière (4). 5. Servomoteur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'anneau (15) est formé de deux moitiés d'anneaux (151,152) enfilées sur des pivots (143,144) saillant de la surface externe médiane (140) du manchon (14), et réunies l'une à l'autre au moyen de deux liaisons (16,17) par lesquelles les bras de levier (91,92) sont fixés à l'anneau (15).