Brevet FR2821811A1 — publié le 20020913

Dispositif de commande d'un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage La présente invention concerne un dispositif de commande d'un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, en particulier pour véhicule automobile. Dans un circuit de freinage pour véhicule automobile, une pédale de frein agit sur un maîtrecylindre par l'intermédiaire de moyens d'assistance comprenant un servomoteur pneumatique. Ce servomoteur comprend une chambre avant et une chambre arrière qui sont séparées à étanchéité l'une de l'autre par une paroi mobile solidaire d'un piston axial qui est associé d'une part à la pédale de frein par une tige de commande et d'autre part à un piston primaire du maître-cylindre par une tige de poussée. La chambre avant du servomoteur est reliée à une source de dépression, telle que la dépression moteur, et la chambre arrière est reliée soit à la chambre avant, soit à une source de fluide sous pression, tel que de l'air atmosphérique, par des passages de communication qui sont formés dans le piston du servomoteur et qui sont sélectivement ouverts ou fermés au moyen d'une valve à trois voies montée à l'intérieur du piston et actionnée par la tige de commande. Dans la position de repos de la pédale de frein et de la tige de commande, la chambre arrière du servomoteur est reliée à la chambre avant et est isolée de la pression atmosphérique. Quand un effort est appliqué à la pédale de frein pour un freinage, la tige de commande est déplacée vers l'avant et actionne les clapets précités pour fermer les moyens de communication de la chambre avant et de la chambre arrière, puis ensuite pour ouvrir les moyens d'alimentation de la chambre arrière en air atmosphérique. La pression dans la chambre arrière agit alors sur la paroi mobile du servomoteur et la déplace avec le piston du servomoteur vers l'avant, pour pousser vers l'avant le piston primaire du maître-cylindre. Le début du déplacement du piston du servomoteur est rapide, en raison du rattrapage des jeux fonctionnels du maître-cylindre et de l'absence de contre-réaction du maître-cylindre. Ce déplacement rapide se traduit par l'ouverture des moyens de communication entre les deux chambres du servomoteur et par la fermeture de l'alimentation de la chambre arrière en air atmosphérique. Cette ouverture des moyens de communication entre les deux chambres a aussi pour inconvénient de réduire l'assistance au début du freinage. Elle se traduit également par un ralentissement du piston du servomoteur et donc par la fermeture de la communication entre les deux chambres et la réouverture de l'alimentation de la chambre arrière en air atmosphérique. Cela provoque à nouveau un déplacement rapide vers l'avant du piston du servomoteur et une réouverture de la communication entre les deux chambres du servomoteur avec la fermeture de l'alimentation de la chambre arrière en air atmosphérique, et ainsi de suite, pendant toute la durée d'une phase initiale de freinage appelée "phase de saut", ce qui provoque un bruit désagréable rappelant le crissement des balais d'essuie-glaces sur un pare-brise sec ("wiper noise"). On a déjà proposé dans la technique divers moyens pour réduire ou supprimer cet inconvénient, mais aucun de ces moyens n'a vraiment donné satisfaction dans la pratique et il reste encore à apporter une solution satisfaisante à ce problème. L'invention a notamment pour but de répondre à ce besoin de façon simple, efficace, économique et compatible avec une fabrication en grande série. Elle propose à cet effet un dispositif de commande d'un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, ce servomoteur comprenant une chambre avant et une chambre arrière séparées par une paroi mobile solidaire d'un piston axial comportant des moyens de communication entre la chambre avant et la chambre arrière, des moyens d'alimentation de la chambre arrière en air à la pression atmosphérique, des moyens formant clapet montés dans le piston, et une tige de commande montée axialement coulissante dans le piston et portant un plongeur distributeur coopérant avec les moyens formant clapet pour sélectivement ouvrir et fermer lesdits moyens de communication et lesdits moyens d'alimentation en fonction du déplacement axial de ladite tige, caractérisé en ce que lesdits moyens de communication étant ouverts et les moyens d'alimentation de la chambre arrière étant fermés dans une position de repos de la tige de commande, ce dispositif comprend des moyens limitant l'ouverture des moyens d'alimentation de la chambre arrière pendant une phase initiale de freinage qui correspond au début du déplacement de la tige de commande depuis sa position de repos. Grâce à cette limitation de l'ouverture des moyens d'alimentation de la chambre arrière du servomoteur en air à la pression atmosphérique au début de la phase initiale du freinage ou"phase de saut", on limite la vitesse de déplacement vers l'avant du piston du servomoteur et on empêche une succession de fermetures de l'alimentation de la chambre arrière en air atmosphérique et d'ouvertures des moyens de communication de la chambre arrière et de la chambre avant. On supprime ainsi le bruit désagréable constaté dans la technique antérieure, qui inquiétait les conducteurs et leur faisait craindre un mauvais fonctionnement du dispositif de freinage. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens limitant l'ouverture des moyens d'alimentation dans la chambre arrière du servomoteur comprennent un ressort axial de compression, monté entre la tige de commande et le piston du servomoteur pour être comprimé quand la tige de commande est déplacée de sa position de repos vers une position de freinage. L'action de ce ressort sur la tige de commande limite l'ouverture des moyens d'alimentation de la chambre arrière du servomoteur en air atmosphérique, en limitant le déplacement vers l'avant de la tige de commande par rapport au piston qui cause l'ouverture de ces moyens d'alimentation, tant que la force appliquée à la tige de commande par la pédale de frein ne dépasse pas la force exercée par ce ressort sur la tige de commande. Avantageusement, le ressort précité est monté en appui par une extrémité sur une partie du piston du servomoteur ou sur un élément solidaire de ce piston et par son autre extrémité sur une pièce mobile qui est en appui sur le piston du servomoteur dans la position de repos de la tige de commande et qui est déplaçable par la tige de commande pour comprimer le ressort quand cette tige est déplacée de sa position de repos vers une position de freinage. On peut ainsi ménager une course morte de la tige de commande par rapport au ressort au début du déplacement de la tige de commande depuis sa position de repos et assurer une certaine ouverture des moyens d'alimentation de la chambre arrière en air à la pression atmosphérique. Avantageusement, le ressort est précontraint en compression quand la tige de commande est dans sa position de repos. Dans une première forme de réalisation de l'invention, ce ressort est monté à l'extrémité arrière du piston autour de la tige de commande. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le ressort est monté autour du plongeur distributeur, dans le débouché des moyens d'alimentation de la chambre arrière en air atmosphérique. Bien entendu, l'invention concerne également un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, en particulier pour véhicule automobile, qui est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande du type décrit ci-dessus. De façon générale, l'invention permet, par le montage d'un ressort entre le piston du servomoteur et la tige de commande reliée à la pédale de frein, de supprimer les bruits désagréables constatés dans la technique antérieure pendant la phase initiale du freinage et cela d'une façon simple, économique et adaptable aux dispositifs préexistants. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de freinage d'un type connu ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un dispositif de commande selon l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'une variante de réalisation de ce dispositif. Par convention, dans toute la description, l'avant correspond à ce qui est à gauche dans les dessins, et l'arrière à ce qui est à droite. On a représenté schématiquement en figure 1 une partie d'un dispositif de freinage pour véhicule automobile, comprenant un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, associé à un maîtrecylindre et à un réservoir de liquide de freinage. Le servomoteur pneumatique 10 comprend une enveloppe rigide 12 à l'intérieur de laquelle une paroi transversale 14 est montée mobile à étanchéité et délimite dans le servomoteur une chambre avant 16 et une chambre arrière 18, la chambre avant 16 étant reliée par des moyens 20 à une source de dépression, telle par exemple que la dépression régnant dans le collecteur d'admission d'un moteur à combustion interne, tandis que la chambre arrière 18 est soit mise en communication avec la chambre avant 16, soit alimentée en fluide sous pression tel que de préférence de l'air à la pression atmosphérique. La paroi mobile 14 est solidaire d'un piston axial 22 qui est sollicité vers une position de repos par un ressort de rappel 24 dont les extrémités sont en appui sur la partie avant de l'enveloppe 12 et sur une face avant 26 du piston 22. Cette face avant 26 porte une coupelle de réaction 30 à l'intérieur de laquelle est logé un disque de réaction 32 en matériau incompressible ou sensiblement incompressible, tel que du caoutchouc ou un élastomère. Par sa face avant 34, la coupelle de réaction 30 est solidaire d'une tige axiale de poussée 28 pour l'actionnement du piston primaire d'un maître-cylindre 36 alimenté en liquide hydraulique de freinage à partir d'un réservoir 37. Du côté opposé, le piston 22 du servomoteur 10 est associé à une tige de commande 38 reliée à une pédale de frein (non représentée) par un manchon d'accouplement 39, la tige de commande 38 étant susceptible de se déplacer axialement à l'intérieur du piston 22 en fonction de l'effort exercé sur la pédale de frein par le conducteur. Un ressort de rappel 40 est monté autour de la tige de commande 38 à l'intérieur de l'extrémité arrière du piston 22 et sollicite la tige de commande 38 vers une position de repos. L'extrémité avant de la tige de commande 38 comporte ou forme une rotule reçue dans un logement ménagé à l'extrémité arrière d'un plongeur distributeur 42 de forme générale cylindrique, qui est monté axialement coulissant dans le piston 22 du servomoteur. Ce plongeur distributeur 42 coopère avec un système de clapets porté par la partie arrière du piston 22 et qui sera décrit plus en détail dans ce qui suit, ce système de clapets permettant de mettre en communication la chambre avant 16 et la chambre arrière 18 du servomoteur quand la tige de commande 38 est en position de repos, et d'isoler la chambre arrière 18 de la chambre avant 16 et de l'alimenter en air atmosphérique quand la tige de commande 38 est déplacée vers l'avant. Ce dispositif de freinage est bien connu de l'homme du métier et n'a été décrit ci-dessus de façon générale, que pour faciliter la compréhension de l'invention, qui va maintenant être décrite en référence aux figures 2 et 3. En figure 2, qui représente schématiquement un premier mode de réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention, on retrouve le piston 22 du servomoteur, la tige de commande 38 mobile axialement en translation dans le piston 22, le ressort 40 de rappel de la tige de commande 38 dans sa position de repos, le plongeur-distributeur 42 monté à l'avant de la tige de commande 38, et la tige de poussée 28 solidaire de la coupelle de réaction 30 dans laquelle est logé le disque de réaction 32. On a également représenté en figure 2, de façon schématique, un passage 44 qui établit une communication entre la chambre avant 16 et la chambre arrière 18 du servomoteur par l'intermédiaire de l'espace annulaire 46 formé autour du plongeur 42 dans le piston 22 et d'un passage 48 formé dans le piston 22 et débouchant dans la chambre arrière 18. Le système de clapets porté par le piston 22 comprend un soufflet cylindrique 50 en élastomère ou autre matériau élastiquement déformable, dont l'extrémité arrière 52 est fixée sur la surface cylindrique interne du piston 22 et dont l'extrémité avant 54 forme une tête de clapet destinée à s'appliquer axialement sur l'extrémité arrière du plongeur 42, comme représenté, pour fermer l'alimentation de la chambre arrière 18 en air atmosphérique, puis à s'appliquer sur l'extrémité 58 du passage 44 pour fermer la communication entre le passage 44 et l'espace annulaire 46 et ainsi isoler la chambre arrière 18 de la chambre avant 16 quand la tige de commande 38 est déplacée vers l'avant à partir de sa position représentée en figure 2. Un ressort de rappel 56 monté autour de la tige de commande 38 sollicite la tête de clapet 54 axialement vers l'avant, de façon à ce que, quand la tige de commande 38 est déplacée vers l'avant, la communication entre les chambres avant 16 et arrière 18 soit d'abord interrompue, et qu'ensuite une communication soit établie entre la chambre arrière 18 et l'air atmosphérique quand la partie arrière du plongeur 42 s'écarte axialement de la tête de clapet 54 qui est immobilisée en appui axial sur l'extrémité arrière 58 du passage 44 de communication avec la chambre avant 16. Les ressorts de rappel 40 et 56 sont en appui, l'un par son extrémité avant et l'autre par son extrémité arrière, sur une cage métallique 60 qui est montée fixe à l'intérieur de la partie cylindrique arrière du piston 22. L'extrémité arrière 62 de cette cage métallique forme une butée avant d'un ressort de compression 64 qui est monté à l'intérieur de l'extrémité arrière du piston 22, autour de la tige de commande 38, et dont l'extrémité arrière est en appui sur une pièce annulaire 66 qui est mobile en déplacement axial à l'intérieur du piston 22. Le déplacement vers l'arrière de la pièce annulaire 66 est limité par une butée radiale 68 solidaire du piston 22. Le déplacement vers l'avant de cette pièce annulaire 66 résulte du déplacement vers l'avant de la tige de commande 38, quand l'extrémité avant du manchon d'accouplement 39 vient s'appliquer sur la périphérie radialement interne de la pièce annulaire 66 et l'entraîne vers l'avant, après avoir parcouru une course morte correspondant à la distance d entre l'extrémité avant du manchon 39 et la pièce annulaire 66 dans la position de repos représentée en figure 2. La référence 70 désigne un filtre en matière poreuse, qui est montée autour de la tige de commande 38 à l'intérieur de la partie cylindrique arrière du piston 22, entre l'extrémité arrière 62 de la cage 60 et l'extrémité arrière 52 du soufflet en élastomère 50. Le fonctionnement de ce dispositif de commande est le suivant : dans la position de repos représentée en figure 2, la chambre arrière 18 du servomoteur est isolée de l'air atmosphérique par le clapet 54 du soufflet 50, qui est appliqué à étanchéité sur l'extrémité arrière du plongeur 42, et elle est reliée à la chambre avant 16 par le passage 44, l'espace annulaire 46 et le passage 48. Lorsque le conducteur exerce un effort sur la pédale de frein, cet effort est transmis à la tige de commande 38 qui commence à se déplacer vers l'avant, et le ressort 56 applique la tête de clapet 54 sur l'extrémité arrière 58 du passage 44, pour isoler les chambres 16 et 18 l'une de l'autre. Ensuite, l'extrémité arrière du plongeur 42 s'écarte du clapet 54 maintenu en appui sur l'extrémité 58 du passage 44. La chambre arrière 18 du servomoteur est ainsi alimentée en air à la pression atmosphérique. Lorsque l'extrémité arrière du plongeur 42 commence à s'écarter axialement du clapet 54 en appui sur l'extrémité 58 du passage 44, l'extrémité avant du manchon 39 vient en appui sur la pièce annulaire 66 soumise à l'action du ressort 64 qui est précontraint et qui exerce sur la pièce 66 une force de valeur déterminée, dirigée vers l'arrière. Le déplacement vers l'avant de la tige de commande 38 est ainsi limité par le ressort 64, tant que la force exercée par le conducteur sur la pédale de frein et transmise à la tige de commande 38 n'est pas suffisante pour comprimer le ressort 64 et déplacer davantage vers l'avant la tige de commande 38. Lorsque le déplacement vers l'avant de la tige 38 est limité par le ressort 64, l'ouverture du passage 48 d'alimentation de la chambre arrière 18 en air atmosphérique reste limitée, et le déplacement vers l'avant du piston 22 du servomoteur n'est pas trop rapide par rapport au déplacement vers l'avant de la tige de commande 38 et n'entraîne pas la fermeture de l'alimentation de la chambre 18 en air atmosphérique et sa mise en communication avec la chambre avant 16, avec les inconvénients décrits dans ce qui précède,. La précontrainte du ressort 64 dans la position de repos représenté en figure 2 est déterminée en fonction d'une valeur d'effort pour laquelle on sait que la phase initiale de freinage ou"phase de saut", pendant laquelle les inconvénients précités sont susceptibles de se produire, est terminée. Dans la pratique, cette précontrainte correspond à la différence entre l'effort qu'il faut appliquer à la tige de commande 38 pour commencer à la déplacer vers l'avant à partir de sa position de repos et l'effort à partir duquel on souhaite ouvrir davantage l'alimentation de la chambre 18 en air atmosphérique, pour un déplacement plus rapide vers l'avant du piston 22 du servomoteur. La distance d détermine l'ouverture limitée de l'alimentation de la chambre 18 en air atmosphérique. Dans la variante de réalisation représentée en figure 3, le ressort 64 précité est monté autour du plongeur-distributeur 42, son extrémité avant prenant appui sur un épaulement 72 du piston 22 du servomoteur, son extrémité arrière étant en appui sur une pièce mobile 74 semblable à la pièce mobile 66 de la figure 2. Cette pièce mobile 74 a la forme d'une rondelle ajourée, qui entoure le plongeurdistributeur 42 et qui comprend un rebord cylindrique 76 à sa périphérie externe, pour son guidage en translation à l'intérieur du piston 22 et pour son appui sur le clapet avant 54 du soufflet 50. Dans la position représentée en figure 3, qui est la position de repos, l'alimentation de la chambre arrière 18 du servomoteur en air atmosphérique est fermée, le clapet 54 étant en appui sur l'extrémité arrière tronconique élargie du plongeur-distributeur 42. Dans cette position, la pièce mobile 74 est écartée d'une distance d d'un épaulement 78 formé sur la surface périphérique extérieure du plongeur-distributeur 42, sensiblement à sa jonction avec sa partie arrière tronconique. Quand un effort est appliqué à la pédale de frein et est transmis à la tige de commande 38, celle-ci est déplacée vers l'avant. Le clapet 54 sollicité vers l'avant par le ressort de rappel 56 suit le mouvement de la tige de commande 38 et du plongeur-distributeur 42 et s'applique à étanchéité sur le débouché du passage de communication entre les chambres avant et arrière du servomoteur. Lorsque la tige de commande 38 continue à être déplacée vers l'avant, l'extrémité arrière du plongeur-distributeur s'écarte du clapet 54 et ouvre l'alimentation de la chambre arrière 18 du servomoteur en air atmosphérique. La tige de commande 38 continuant son déplacement vers l'avant, l'épaulement 78 du plongeur 42 vient en appui sur la pièce mobile 74. Le ressort 64, qui est précontraint dans la position de repos représentée en figure 3, exerce sur la pièce mobile 74 une force axiale dirigée vers l'arrière, qui s'oppose au mouvement vers l'avant du plongeur 42 et de la tige de commande 38, tant que l'effort exercé sur cette tige ne devient pas supérieur à la force développée par le ressort 64. Comme dans le mode de réalisation précédent, le ressort 64 permet ainsi de limiter l'ouverture de l'alimentation en air atmosphérique de la chambre arrière 18 du servomoteur pendant la phase initiale du freinage ou phase de saut. Les deux modes de réalisation qui viennent d'être décrits sont applicables, sans difficulté et à peu de frais, à des dispositifs de freinage préexistants. REVENDICATIONS 1-Dispositif de commande d'un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, ce servomoteur (10) comprenant une chambre avant (16) et une chambre arrière (18) séparées par une paroi mobile (14) solidaire d'un piston axial (22) comportant des moyens (44) de communication entre la chambre avant et la chambre arrière, des moyens (46,48) d'alimentation de la chambre arrière (18) en air à la pression atmosphérique, des moyens formant clapet (54) montés dans le piston (22), et une tige de commande (38) montée axialement coulissante dans le piston (22) et portant un plongeur distributeur (42) coopérant avec les moyens formant clapet (54) pour sélectivement ouvrir et fermer lesdits moyens de communication et lesdits moyens d'alimentation en fonction du déplacement axial de ladite tige (38), caractérisé en ce que lesdits moyens de communication (44) étant ouverts et les moyens (46,48) d'alimentation de la chambre arrière étant fermés dans une position de repos de la tige de commande, ce dispositif comprend des moyens (64,66, 74) limitant l'ouverture des moyens d'alimentation de la chambre arrière (18) pendant une phase initiale de freinage qui correspond au début du déplacement de la tige de commande (38) depuis sa position de repos. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens limitant l'ouverture des moyens d'alimentation comprennent un ressort axial de compression (64), monté entre la tige de commande (38) et le piston (22) pour être comprimé quand la tige de commande (38) est déplacée de se position de repos vers une position de freinage. 3-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ressort (64) est monté en appui par une extrémité avant sur une partie du piston (22) et par son autre extrémité sur une pièce mobile (66,74) qui est en appui sur le piston (22) ou sur un élément solidaire du piston (22) dans la position de repos de la tige de commande (38) et qui est déplaçable par la tige de commande (38) pour comprimer le ressort (64) quand cette tige est déplacée de sa position de repos vers une position de freinage. 4-Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par une course morte (d) de la tige de commande par rapport au ressort (64) au début du déplacement de la tige de commande (38) depuis sa position de repos. 5-Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le ressort (64) est précontraint en compression dans la position de repos de la tige de commande (38). 6-Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la pièce mobile (66,74) est une rondelle ou analogue guidée en translation axiale dans le piston (22) du servomoteur. 7-Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit ressort (64) est monté à l'extrémité arrière du piston (22) autour de la tige de commande (38). 8-Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit ressort (64) est monté autour du plongeur-distributeur (42) dans le débouché des moyens (44) de communication de la chambre avant et de la chambre arrière du servomoteur. 9-Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la précontrainte du ressort (64) dans la position de repos de la tige de commande (38) est déterminée pour limiter l'ouverture des moyens (48) d'alimentation de la chambre arrière (18) en air atmosphérique tant que la force appliquée à la tige de commande (38) pour le freinage est inférieure à une valeur déterminée à partir de laquelle les moyens d'alimentation doivent être ouverts davantage, ladite précontrainte étant égale à la différence entre cette valeur déterminée et l'effort minimum à appliquer à la tige de commande (38) pour la déplacer depuis sa position de repos. 10-Servomoteur pneumatique d'assistance au freinage, en particulier pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 9.