Brevet FR2837453A1 — publié le 20030926

SERVOMOTEUR D'ASSISTANCE PNEUMATIQUE AU FREINAGE COMPORTANT DES MOYENS D'ÉTANCHEITE AMELIORES La présente invention se rapporte principalement à un servomoteur d' assistance pneumatique au freinage comportant des moyens d'étanchéité améliorés entre une première chambre pnenmatique à pression variable et une seconde chambre pneumatique soumise à une basse pression. Un servomoteur d'assistance pneumatique au freinage du type connu comporte une enveloppe définissant un volume intérieur divisé par une jupe en une première chambre de travail et une seconde chambre de vide. La chambre de vide est soumise à un fluide à basse pression, et la chambre de travail est une chambre à pression variable susceptible de varier entre une basse pression et une haute pression par exemple de l'air à pression atmosphérique. La jupe de forme sensiblement annulaire reçoit dans sa partie centrale un piston pneumatique, s'étendant vers l'arrière du servomoteur et comportant une valve trois voies. Cette valve trois voies est actionnce par une tige d'actionnement, relice à une pédale de frein. A l'opposé de l'extrémité de la valve trois voies recevant la tige d'actionnement est disposce une tige de poussée qui actionne au moins un piston du mâître-cylindre. L'étanchéité entre la chambre de kavai1 et la chambre de vide est réalisé entre la jupe et le piston pneumatique et enke la jupe et l'enveloppe par une membrane unique, par exemple fabriquée en caoutchouc de forme sensiblement annulaire et fixce par exemple par pincement sur la périphérie extérieure du piston pneumatique et également par pincement sur la périphérie intérieure de l'enveloppe entre une première et une seconde coquille formant l'enveloppe du servomoteur. Cependant ce type d'étanchéité réalisé par une membrane de forme sensiblement annulaire pose des problèmes de coût. En effet, il y a un coût matière important puisque la membrane représente une pièce importante à réaliser un caoutchouc, il y a également un coût important de fabrication de cette membrane puisqu'elle est d'une forme relativement complexe, et enfin il y a un coût élevé de montage dans le servomoteur puisque celui-ci nécessite des outils spéciaux et une certaine application afin de ne pas détériorer cette membrane. De plus, les constructeurs automobiles souhaitent de plus en plus des produits d'un poiés réduit afin d'alléger le poids du véhicule et cette membrane de par sa taille participe de manière non négligeable au poids du servomoteur dans son ensemble. C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un moyen d'étanchéité entre la chambre de travail et la chambre de vide peu coûteux. C'est également un but de la présente invention d'offrir un moyen d'étanchéité entre la chaTnbre de kavail et la chambre de vide de montage simple et économique. C'est également un but de la présente invention d'offrir un moyen d'étanchéité entre la chambre de kavail et la chambre de vide de fabrication simple. C'est également un but de la présente invention d'offrir un moyen d'étanchéité entre la chambre de travail et la chambre de vide de faible poids. Ces buts sont atteints par un servomoteur d' assistance pnenmatique au freinage comportant une enveloppe divisée en une chambre de travail et une chambre de vide par une jupe munie dans sa partie centrale d'un piston pnenmatique, l'étanchéité entre la chambre de kavai1 et la chambre de vide au niveau du contact entre la jupe et le piston pnenmatique et la jupe et la périphérie interne de l'enveloppe étant réalisce par deux moyens d'étanchéité distincts. En d'autres termes l'étanchéité enhe le piston et la jupe est réalisée au moyen par exemple d'un joint torique et l'étanchéité entre la jupe et la périphérie interne de l'enveloppe est réalisée par un moyen d'étanchéité glissant de manière étanche sur la surface interne de l'enveloppe, ainsi la jupe assure par elle-méme la plus grande partie de l'étanchéité entre la chambre de travail et la chambre de vide. L'invention a principalement pour objet un servomoteur d' assistance pneumatique au freinage comportant une enveloppe d'axe longitudinal formée d'une gamelle munie d'un rebord et d'un couvercle, ladite enveloppe définissant un volume intérieur divisé de manière étanche en une chambre de travail à pression variable et une chambre à basse pression par une jupe montée à coulissement étanche selon l'axe longitudinal dans l'enveloppe, ladite jupe étant munie d'un orifice central dans lequel est monté de manière étanche un piston pneumatique, une valve trois voies montée dans le piston pnenmatique et actionnée par une tige d'actionnement reliée à une pédale de frein caractérisé en ce que l'étanchéité enke la chambre de et la chambre à basse pression est réalisée par un premier moyen d'étanchéité disposé entre une première extrémité radialement interne de la jupe et une exkémité radialement externe du piston et par un second moyen d'étanchéité disposé à une seconde extrémité radialement externe de la jupe et la surface interne du rebord, la jupe réalisant l'étanchéité enke la première radialement externe de la jupe et la seconde extrémité radialement interne de la jupe. L'invention a également pour obj et un servomoteur d' assistance pnenmatique au freinage caractérisé en ce que le premier moyen d'étanchéité est un joint torique monté dans une gorge pratiquce sur la périphérie extérieure du piston pneumatique. L'invention a également pour objet un servomoteur d'assistance pneumatique au freinage caractérisé en ce que le second moyen d'étanchéité est un joint annulaire d'étanchéité annulaire recouvrant une extrémité radialement externe de la jupe, en appui sur la face intérieure du rebord de la gamelle et susceptible de glisser sur ladite face intérieure. L' invention a également pour obj et un servomoteur d' assistance pneumatique au freinage caractérisé en ce que le joint annulaire d'étanchéité définit une cavité annulaire comportant des lèvres orientées vers le fond de ladite cavité susceptibles de venir en contact avec une face avant et une face arrière de la jupe. L' invention a également pour obj et un servomoteur d ' assistance pnenmatique au freinage caractérisé en ce que une chambre à haute pression est réalisée dans la cavité. L' invention a également pour objet un servomoteur d' assistance pnenmatique au freinage caractérisé en ce que les lèvres ont une section en forme de sapin. L' invention a également pour obj et un servomoteur d' assistance pneumatique au freinage caractérisé en ce que le joint annulaire coopère avec la surface interne de la gamelle par son sommet. L'invention a également pour objet un servomoteur d'assistance pneumatique au freinage caractérisé en ce que la pièce d'étanchéité est réalisée en élastomère L' invention a également pour obj et un servomoteur d'assistance pnenmatique au freinage caractérisé en ce que la joint annulaire est réalisé en EPDM glissant L'invention a également pour objet un servomoteur d' assistance pneumatique au freinage caractérisé en ce que le couvercle est emboîté de manière étanche dans la gamelle. L' invention a également pour obj et un servomoteur d' assistance pnenmatique au freinage caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité est un joint torique monté dans une gorge formée dans l'extrémité radiale externe du couvercle et en appui contre la face interne du rebord de la gamelle. L' invention a également pour objet un servomoteur d ' assistance pnenmatique au freinage caractérisé en ce que la gorge est réalisé par pliage. La présente invention a pour avantage de permettre une adaptation simple aux différents types de servomoteur ayant des diamètres d'enveloppe différents uniquement en changeant la taille du moyen d'étanchéité entre la jupe et la surface interne de l'enveloppe sans avoir à modifier la forme de ce moyen d'étanchéité. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit et des dessins annexés pour lequel l' avant et l'arrière sont respectivement la partie gauche et la partie droite des dessins et sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un servomoteur de type connu; la figure 2 est une vue en coupe d'un servomoteur d'assistance pnenmatique au freinage selon la présente invention; la figure 3 est une vue de détail de la figure 2. Pour la figure 1, les éléments décrits ci-dessous sont sensiblement de forme de révolution autour de l' axe X, axe longitudinal du servomoteurd' assistance au freinage décrits. Sur la figure 1 on peut voir un servomoteur pneumatique de freinage de type connu d' axe longitudinal X comportant une enveloppe 1 formée par une première et une seconde coquille 3 et 5, les coquilles 3 et 5 étant serties par leur périphérie extérieure. La coquille 3 comporte un orifice centrale 4 s'étendant vers l'arrière par une cheminée 6 dans laquelle est monté à coulissement étanche un piston pnenmatique 17, la coquille 5 comporte un orifice 8 centrale recevant un maitre-cylindre 10. L'enveloppe 1 définit un volume intérieur 7 divisé de manière étanche en une chambre de travail 9 et une chambre de vide 11 au moyen d'une jupe de forme sensiblement annulaire 13 susceptible de se déplacer selon l'axe X sous une différence de pressions. La jupe 13 1 0 comporte dans sa partie centrale un orifice 15 dans lequel est monté de manière étanche le piston pneumatique 17 comportant à une première extrémité orientée vers l'avant une partie de forme sensiblement conique 19 de conicité orientée vers l'arrière et à une seconde extrémité orientée vers l'arrière un manchon 21. Une valve trois voies de type connu 23 disposée à l'intérieur du piston pneumatique est commandée par une tige d'actionnement 25 reliée à une pédale de frein (non représentée). Au repos, la valve trois voies 23 met en communication la chambre de vide 11 et la chambre de travail 9, et lors d'une phase de freinage elle met en communication la chambre de travail 9 et l'environnement extérieur à haute pression. L'action de freinage fournie par le conducteur et l'assistance fournie par le servomoteur est transmise à au moins un piston du ma^tre-cylindre par l'intermédiaire d'une tige de poussée 27. Un disque de réaction 31 est disposé entre un distributeur plongeur 29 formant une partie de la valve trois voies 23 et recevant une extrémité longitudinale avant de la tige de commande 25 et une extrémité longitudinale arrière de la tige de poussée 27 et transmettant la réaction du circuit de freinage à la pédale de frein. Un ressort de rappel 33 est monté en compression dans la charnbre de vide entre le piston pneumatique et l'enveloppe permettant le retour en position repos du piston pneumatique et de la jupe. La chambre de vide 11 est alimentée en fluide pneumatique à basse pression par l'intermédiaire d'un connecteur étanche 35, le fluide pneumatique à basse pression provenant, par exemple de la dépression moteur ou d'une pompe pnenmatique (non représentée). L'étanchéité entre la chambre avant de vide 11 et la chambre arrière de travail 9 est réalisée au moyen d'une membrane 39 en forme de tube 37 de faible longueur relativement à son diamètre intérieur et obturé à une extrémité par un fond 41, la membrane 39 réalisant l'étanchéité entre la jupe 13 et l'enveloppe 1 et entre la jupe 13 et le piston pneumatique 17. Le fond 41 de la membrane 39 orienté vers l'arrière comporte un orifice centrale 43 recevant la partie avant 19 du piston 17 sur laquelle le fond 41 est fixé de manière étanche par pincement d'un bourrelet 45 bordant la périphérie de l'orifice centrale 43 entre la jupe 13 et la périphérie du piston 17. La membrane 13 est également fixée de manière étanche à l'intérieur de l'enveloppe 13 par pincement d'un bourrelet annulaire 47 bordant l'extrémité longitudinale avant du tube entre les coquilles 3, 5. La chambre de travail 9 est une chambre à pression variable, au repos elle est en communication avec la chambre de vide 11 et est donc soumise à la basse pression, lors d'une action de freinage la communication entre la chambre de vide 11 et la chambre de travail 9 est interrompue et la communication entre la chambre de travail 9 et l'environnement extérieur s'ouvre afin de permettre l'entrée à un fluide pnenmatique à haute pression d'entrer dans la chambre de travail 9, ce fluide pnenmatique à haute pression peut par exemple eke l'air à pression atmosphérique. La différence de pression entre la chambre de vide 11 et la chambre de travail 9 provoque le déplacement de la jupe 13 et du piston 17 en direction de la tige de poussée et assiste alors l'action de freinage du conducteur sur la pédale de frein. Lors du freinage et du déplacement de la jupe selon l' axe X et du piston sous la différence de pression entre la chambre de travail et la chambre de vide, la membrane, appelée communément membrane déroulante, se déroule le long de la paroi radialement interne de l'enveloppe 1. Sur la figure 2 on peut voir un servomoteur d' assistance pnenmatique au freinage selon la présente invention. Pour les figures 2 et 3, les éléments décrits ci-dessous sont sensiblement de forme de révolution autour de l' axe Y. axe longitudinal des servomoteurs d'assistance au freinage décrits. Le servomoteur pneumatique d' assistance au freinage selon la présente invention d'axe Y comporte une enveloppe 101, une jupe 113 montée à coulissement étanche dans l'enveloppe 101, un piston pneumatique 117 monté fixe dans une partie centrale de la jupe 113, ledit piston 117 étant muni d'une valve trois voies susceptible de mettre en communication une chambre à basse pression 111 disposée à l'avant de la jupe 113 et une chambre à pression variable 109 à l'arrière de la jupe 113. L'étanchéité entre les chambres 111 et 109 est réalisée par un premier et un second moyens d'étanchéité 157,156 disposés respectivement entre la jupe l'enveloppe et entre le jape et le piston. L' enveloppe 101 formée d'un couvercle 103 et d'une gamelle 105 munie d'un rebord 153 par exemple en tole d'acier embouti de faible épaisseur, le couvercle 103 s'emboîtant dans la gamelle 105 et comportant un moyen d'étanchéité 149, par exemple un joint monté fixe dans une gorge annulaire 151 formée sur la périphérie radialement externe du couvercle formoe par pliage de la tôle, le joint 149 venant en application étanche contre la surface interne du rebord 153 de la gamelle 105. Le couvercle 103 comporte un orifice centrale 104 s'étendant vers l'arrière par une cheminée 106 dans laquelle est monté à coulissement étanche une partie arrière du piston pneumatique 117, et la gamelle 105 comporte un orifice centrale 108 recevant un ma^itre-cylindre (non représenté). L'enveloppe 101 définit un volume intérieur 107 dans lequel est monté à coulissement étanche selon l'axe Y. une jupe 113 de forme sensiblement annulaire comportant dans sa partie centrale un orifice 115 dans lequel est monté de manière fixe et étanche une première extrémité 119 orientée vers l'avant du piston pneumatique 117 forrnée d'un premier manchon monté à force dans la jupe 13. L'orifice 115 est bordé d'une gouttière 155 dont la surface extérieure entoure le manchon 119 du piston 117. Le second moyen d'étanchéité 156 par exemple un joint torique est disposé en contact étanche contre la surface extérieure de la gouttière 155 dans une gorge 158 pratiquée sur la périphérie extérieur du manchon 119 du piston 117. La chambre de vide 11 est alimentée en fluide pnenmatique à basse pression par l'intermédiaire d'un connecteur étanche 35, le fluide pneumatique à basse pression provenant, par exemple de la dépression moteur ou d'une pompe pnenmatique (non représentée). L'étanchéité entre la jupe 113 et l'enveloppe 101 est réalisée par le premier moyen d'étanchéité 157 fixe par rapport à la jupe 113 et monté mobile et susceptible de glisser sur la surface intérieure du rebord 153 de l'enveloppe 101. Le premier moyen d'étanchéité 157 est formé par joint annulaire 156 recouvrant une extrémité radialement externe 163 de la jupe 113 et s'étendant radialement vers l'intérieur de la jupe sur une face avant 165 de la jupe 113 et une face arrière 166 de la jupe 113. Le joint annulaire 156 définit une cavité annulaire intérieure 158 comportant des 1 0 lèvres 169, 170 orientées vers le fond du joint annulaire 156 ayant une section en forme de sapin et susceptibles d'être en contact avec les faces avant et arrière 165,166 de la jupe 113. Dans le fond de la cavité annulaire 168 est prévue un chambre à haute pression 172, par exemple à pression atmosphérique l'air à pression atmosphérique étant emprisonné lors du montage du joint annulaire 156 sur la jupe 113, pour améliorer l'étanchéité du contact entre l'extrémité externe 163 de la jupe 113 et le joint annulaire 156. En effet, en phase de freinage en dessous du point de saturation, c'est-à-dire lorsque la pression régnant dans la charobre de travail 109 est inférieure à la pression atmosphérique, les lèvres 169,170 en contact avec la face 165,166 de la jupe sont plaquées contre la jupe 113 puisque les pressions régnant à la fois dans la chambre de vide 11 et dans la chambre de travail 109 sont inférieures à la pression régnant dans la chambre 172. Au delà du point de saturation, la pression dans la chambre de travail et la méme que celle régnant dans la chambre 172, les lèvres 170 se soulèvent permettant une admission d'air à pression atmosphérique dans la chambre 172 confirmant l'application des lèvres 169 sur la face avant de la jupe 113 et donc 1'étanchéité entre la chambre avant 111 et la chambre arrière 109. Le joint annulaire 156 est fixce de manière étanche à la jupe 113 par exemple par surmoulage, ou par accrochage sur la jupe, il fadra alors prévoir des moyens d'accrochage sur la jupe et sur le joint annulaire susceptible de coopérer entre eux, ou par collage, il n'est plus alors utile de prévoir la chambre à pression atmosphérique 172. Le sommet 175 du joint annulaire 157 est en contact avec la surface intérieure du rebord 153 de la gamelle 105 et est susceptible de glisser de manière étanche sur celle-ci lors du déplacement le long de l'axe Y de la jupe. L'étanchéité dépend de la force d'application du joint annulaire 156 sur la surface intérieure du rebord 153, qui est par exemple une force de compression du joint 1 0 annulaire entre la jupe et le rebord 153. Le moyen d'étanchéité 157 est réalisé en matière élastique, souple et étanche à l'air, par exemple en caoutchouc ou en EPDM glissant. - Le piston pneumatique 117 est formé d'une pièce sensiblement de révolution percée d'un passage longitudinal 179 traversant recevant une valve trois voies 123 de type connu actionnée par une tige d'actionnement 123 reliée à une péJale de frein (non représentée), la valve 123 mettant au repos en communication la chambre de vide 111 et la chambre de travail 109, et lors d'une phase de freinage la chambre de travail 109 et l'environnement extérieur à haute pression lors d'une phase de freinage. Nous ne décrirons pas la structure et le fonctionnement connus de la valve trois voles L'action de freinage fournie par le conducteur et l'assistance fournie par le servomoteur est transmise à au moins un piston d'un maitre-cylindre par l'intermédiaire d'une tige de poussée 127. Un disque de réaction 131 est disposé entre un distributeur plongeur 133 formant une partie de la valve trois voies 123 et recevant une exkémité longitudinale avant de la tige de commande 125 et une extrémité longitudinale arrière de la tige de poussée 127 et transmettant la réaction du circuit de freinage à la pédale de frem. Un ressort de rappel 133 est monté en compression dans la chambre de vide, dans l'exemple représenté, il est en appui entre une pièce de renfort 179 appliquée contre la surface interne de la gamelle 105 et les retords d'une pièce 177 en forme sensiblement de chapeau dont le fond coopère avec la face avant du piston pneumatique 117 et les rebords sont en partie appliqués contre la face avant de la jupe 113. Lors d'une phase de freinage, le conducteur appuie sur la pédale de frein qui déplace la tige d'actionnement 125. Il y a alors fermeture de la communication entre la chambre de vide 105 et la chambre de travail 103 et ouverture de la communication entre la chambre de travail 103 et l'environnement extérieur à pression atmosphérique. Du fait de la différence de pression qui apparâît entre la chambre de travail 103 et la chambre de vide 105, la jupe 1 13 et le piston pneumatique 1 17 se déplacent en direction de la tige de poussce selon l'axe Y. L'extrémité extérieure du moyen d'étanchéité 157 susceptible de glisser de manière étanche sur la surface intérieure du rebord 153 de l'enveloppe 101 réalise l'étanchéité entre la chambre de travail 109 et la chambre avant 111 sans gêner le déplacement longitudinal de la jupe dans l'enveloppe 101. On a bien réalisé un servomoteur comportant des moyens d'étanchéité entre la chambre de vide et la chambre de travail simple et peu coûteux, puisque la pièce d' étanchéité réalisant l' étanchéité entre la surface interne de l' enveloppe et la jupe est fabriqué à partir d'un tube en matière élastique et étanche à l'air, par exemple du caoutchouc ou en EPDM glissant, découpé longitudinalement à la longueur souhaitée, et l'étanchéité entre la jupe 113 et le piston pnenmatique 117 est effectuée au moyen d'un joint torique standard de prix de revient faible. Il n'est alors plus nécessaire de réaliser une membrane moulée en forme de pot munie de bourrelets bordant ses extrémités. De plus le montage est simplifié puisque le moyen d'étanchéité n'est fixé que sur la jape et simplement en appui contre la surface interne de l'enveloppe. Il est bien entendu qu'un servomoteur d'assistance pnenmatique au freinage comportant une chambre de travail disposée à l'avant du servomoteur et une chambre de vide disposce à l'arrière du servomoteur ne sort pas du cadre de la présente invention. 11 2837453 La présente invention s ' applique notamment à l' industrie automobile. La présente invention s'applique principalement à l'industrie des systèmes de freinage pour véhicules automobiles et notamment pour voitures particuliers. REVENDICATIONS 1. Servomoteur d'assistance pneumatique au freinage comportant une enveloppe (101) d'axe longitudinal (Y) formée d'une gamelle (105) munie d'un reLord (153) et d'un couvercle (103), ladite enveloppe (101) déhinissant un volume intérieur (107) divisé de manière étanche en une chambre de travail (109) à pression variable et une chambre à basse pression (111) par une jupe (113) montée à coulissement étanche selon l'axe longitudinal (Y) dans l'enveloppe (107), ladite jape (113) étant munie d'un orifice central (115) dans lequel est monté de manière étanche un piston pneumatique (117), une valve trois voies (123) montée dans le piston pneumatique (117) et actionnée par une tige d'actionnement (125) reliée à une pédale de frein caractérisé en ce que l'étanchéité entre la chambre de (109) et la chambre à basse pression (111) est réalisée par un premier moyen d'étanchéité (156) disposé entre une première extrémité radialement interne de la jupe (113) et une extrémité radialement externe du piston (117) et par un second moyen d'étanchéité (157) disposé à une seconde extrémité radialement externe de la jupe et la surface interne du rebord (153), la jupe réalisant l'étanchéité entre la première radialement externe de la jupe et la seconde extrémité radialement interne de la jupe. 2. Servomoteur d' assistance pnenmatique au freinage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premieI moyen d'étanchéité est un joint torique (156) monté dans une gorge (158) pratiquée sur la périphérie extérieure du piston pneumatique (117). 3. Servomoteur d'assistance pneumatique au freinage selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le second moyen d'étanchéité est un joint annulaire d'étanchéité (157) annulaire recouvrant une extrémité radialement externe (163) de la jupe (113), en appui sur la face intérieure du rebord (153) de la gamelle (105) et susceptible de glisser sur ladite face intérieure. 4. Servomoteur d' assistance pneumatique au freinage selon la revendication 3 caractérisé en ce que le joint annulaire d'étanchéité (157) définit une cavité annulaire (158) comportant des lèvres (169,170) orientées vers le fond de ladite cavité (158) susceptibles de venir en contact avec une face avant (165) et une face arrière (166) de la jupe (113). 5. Servomoteur d'assistance pneumatique au freinage selon la revendication 4 caractérisé en ce que une chambre à haute pression (168) est réalisée dans la cavité (158). 6. Servomoteur d'assistance pneumatique au freinage selon la revendication 4 ou S caractérisé en ce que les lèvres (169,170) ont une section en forme de sapin. 7. Servomoteur d'assistance pneumatique au freinage selon l'une quelconque des revendications de 3 à 6 caractérisé en ce que le joint annulaire coopère avec la surface interne (153) de la gamelle (105) par son sommet (175). 8. Servomoteur d'assistance pneurnatique au freinage selon l'une quelconque des revendications de 3 à 7 caractérisé en ce que la pièce d'étanchéité (157) est réalisée en élastomère 9..Servomoteur d'assistance pneumatique au freinage selon l'une quelcouque des revendications de 3 à 7 caractérisé en ce que la joint annulaire (157) est réalisé en EPDM glissant 10. Servomoteur d'assistance pnenmatique au freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le couvercle (103) est embo^té de manière étanche dans la gamelle (105). 11. Servomoteur d'assistance pnenmatique au freinage selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (149) est un joint torique monté dans une gorge (151) forrnée dans l'extrémité radiate externe du couvercle (103) et en appui contre la face interne du rebord (153) de la gamelle (105). 12. Servomoteur d'assistance pneurnatique au freinage selon la revendication 10 caractérisé en ce que la gorge (151) est réalisé par pliage.