Brevet FR2848969A1 — publié le 20040625

SERVOMOTEUR D'ASSISTANCE PNEUMATIQUE AU FREINAGE POUR VEHICULE AUTOMOBILE. L'invention concerne un servomoteur d'assistance pneumatique 5 au freinage, en particulier pour véhicule automobile, du type comprenant des moyens d'aide au freinage d'urgence. Un servomoteur d'assistance pneumatique au freinage pour véhicule automobile comprend typiquement une enveloppe rigide dans laquelle deux chambres sont séparées par une cloison mobile portant un 10 piston axial qui est monté entre une tige de commande reliée à une pédale de frein et une tige de poussée agissant sur un piston d'un maîtrecylindre. La tige de commande se termine, du côté du servomoteur, par un plongeur guidé dans un passage axial du piston du servomoteur pour 15 venir en contact d'un disque de réaction, réalisé typiquement en caoutchouc ou en élastomère, qui est interposé entre le piston du servomoteur et la tige de poussée. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, I'effort transmis à la tige de poussée est amplifié par le servomoteur, dont le 20 piston est déplacé par une pression pneumatique en direction du maîtrecylindre Le plongeur porté par la tige de commande est appliqué sur le disque de réaction et transmet la réaction du circuit de freinage à la tige de commande et à la pédale de frein, cette réaction étant ressentie par le conducteur et lui permettant de moduler l'effort qu'il applique à la pédale et 25 le freinage du véhicule. Lors d'un freinage d'urgence, la tige de commande et le plongeur sont déplacés très rapidement dans le servomoteur, plus vite que le piston de celui-ci et le conducteur peut avoir une sensation d'effort maximum de freinage alors même que le servomoteur n'a pas encore fourni une 30 assistance maximale Cela peut amener le conducteur à relâcher prématurément son effort sur la pédale de frein même si le maintien d'un freinage maximal est nécessaire. On a donc déjà proposé d'équiper les servomoteurs du type précité de moyens d'aide au freinage d'urgence, qui comprennent par 5 exemple un palpeur monté coulissant sur le plongeur dans le passage axial du piston du servomoteur de façon à pouvoir venir au contact du disque de réaction, et des moyens de blocage du palpeur par rapport au piston du servomoteur dans une position d'appui sur le disque de réaction, ces moyens de blocage étant déclenchés automatiquement quand le 10 conducteur, après un freinage d'urgence, relâche légèrement l'effort qu'il exerce sur la pédale de frein. Grâce à ces moyens, le palpeur est bloqué sur le piston du servomoteur au contact du disque de réaction pour maintenir un effort maximal sur la tige de poussée agissant sur le piston primaire du maître15 cylindre, lorsque le conducteur relâche légèrement l'effort exercé sur la pédale de frein. Les moyens de blocage du palpeur sont libérés lorsque le conducteur relâche complètement l'effort appliqué à la pédale de frein. Toutefois, si le conducteur, après avoir relâché légèrement l'effort 20 sur la pédale de frein, augmente à nouveau cet effort jusqu'à une valeur maximale, le plongeur est re-déplacé en direction du disque de réaction par la tige de commande sans que le conducteur ne ressente une quelconque résistance à ce déplacement, puisque toute la réaction du circuit de freinage est supportée par le palpeur bloqué sur le piston du 25 servomoteur Pendant cette phase, le conducteur n'a donc plus de retour d'effort à la pédale de frein et il lui est difficile de moduler l'effort qu'il applique à la pédale de frein et en conséquence de moduler le freinage du véhicule. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, 30 économique et efficace à ce problème, tout en améliorant l'efficacité du freinage d'urgence. Elle propose à cet effet un servomoteur d'assistance pneumatique au freinage pour véhicule automobile, comprenant un piston monté entre une tige de commande et une tige de poussée, la tige de commande se terminant par un plongeur guidé dans un passage axial du piston pour 5 venir au contact d'un disque de réaction interposé entre le piston et la tige de poussée, et des moyens d'aide au freinage d'urgence, ces moyens comprenant un palpeur monté coulissant sur le plongeur dans le passage axial du piston pour venir au contact du disque de réaction et des moyens de blocage du palpeur par rapport au piston dans une position d'appui sur 10 le disque de réaction, caractérisé en ce que le palpeur est tubulaire à extrémités ouvertes, le plongeur pouvant venir au contact du disque de réaction par son extrémité passant à travers l'extrémité ouverte correspondante du palpeur pendant une phase de freinage, ledit palpeur coopérant avec une douille cylindrique montée coulissante sur le plongeur 15 entre le palpeur et une partie du plongeur opposée au palpeur, cette douille faisant partie des moyens précités de blocage de sorte que, au blocage du palpeur suite à un freinage d'urgence, une partie de l'effort de réaction transmis par le disque de réaction est appliquée au piston via le palpeur et la douille et une autre partie de cet effort de réaction est 20 appliquée au plongeur. Ainsi, grâce à l'invention, si le conducteur appuie à nouveau sur la pédale de frein après avoir légèrement relâché son effort lors d'un freinage d'urgence, une réaction du circuit de freinage est encore transmise par le plongeur à la tige de commande et à la pédale de frein et est ressentie par 25 le conducteur, ce qui lui permet de moduler l'effort appliqué à la pédale de frein et de moduler également le freinage du véhicule. En outre et comme on le verra ci-après, il y a à ce moment une augmentation de la valeur du saut et de la pente de la courbe d'assistance fournie par le servomoteur, cette augmentation étant fonction de la vitesse 30 de déplacement du plongeur lors du freinage d'urgence. Selon une autre caractéristique de l'invention, la course du palpeur sur le plongeur est limitée, en direction opposée au disque de réaction, par un épaulement du plongeur. La longueur axiale du palpeur est égale à celle de la partie du 5 plongeur qui est comprise entre cet épaulement et l'extrémité du plongeur tournée vers le disque de réaction, de sorte qu'en position de repos ou de non-freinage, I'extrémité du palpeur tournée du côté du disque de réaction est au niveau de l'extrémité correspondante du plongeur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, dans une 10 position de repos ou de non-freinage, le palpeur est séparé axialement de la douille d'une distance prédéterminée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention la douille est sollicitée axialement dans la direction opposée au disque de réaction par un ressort de rappel monté entre une face d'appui 15 prévue sur le piston du servomoteur et une face d'appui prévue sur la douille, la douille comporte des extrémités élargies entourant d'une part le palpeur et d'autre part une partie d'extrémité du plongeur opposée au palpeur, les extrémités élargies de la douille servant également à son 20 guidage dans les passages axiaux du piston du servomoteur, les moyens du blocage du palpeur comprennent une clé annulaire traversée axialement avec jeu par la douille et montée basculante dans un logement transversal du piston, et des moyens de rappel qui sollicitent la clé vers une position de blocage de la douille, 25 interdisant le déplacement axial de celle-ci dans la direction opposée au disque de réaction, des moyens d'amortissement sont montés sur le plongeur et/ou sur la douille du côté opposé au palpeur, pour amortir le choc de la douille sur le plongeur au retour de la douille dans une position de repos. 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 servomoteur d'assistance pneumatique selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale, à plus grande échelle, du piston de ce servomoteur; les figures 3 et 4 sont des vues partielles schématiques en coupe axiale illustrant le fonctionnement du servomoteur; la figure 5 est un graphe représentant la variation de la pression 10 de sortie du maître-cylindre en fonction de l'effort appliqué à la pédale de frein, dans diverses situations de freinage. Dans la description qui suit, ce qui se trouve à gauche sur les dessins sera décrit comme étant à l'avant, et ce qui se trouve à droite sera décrit comme étant à l'arrière. Le servomoteur 10 représenté aux dessins comprend une enveloppe rigide 12 qui est partagée entre une chambre avant 14 reliée à une source de dépression et une chambre arrière 16 par une cloison mobile 18 solidaire d'un piston axial 20, la chambre arrière 16 étant reliée à la chambre avant 14 en l'absence de freinage et communiquant avec 20 l'atmosphère ambiante lors d'un freinage. Le piston 20 du servomoteur est associé d'un côté à une tige de commande 22 reliée à une pédale de frein non représentée et, de l'autre côté, à une tige de poussée 24 coopérant avec un piston d'un maîtrecylindre de frein (non représenté), un ressort de rappel 26 étant monté 25 dans le servomoteur à l'intérieur de la chambre avant 14 pour solliciter constamment le piston 20 vers l'arrière et le ramener dans une position de repos ou position de non-freinage représentée en figure 1. La tige de commande 22 porte à son extrémité avant un plongeur 28 dont l'extrémité arrière coopère avec un clapet annulaire 30 d'une valve 30 à 3 voies qui est montée dans l'extrémité tubulaire arrière du piston 20 autour de la tige de commande 22 et qui permet d'alimenter sélectivement en air atmosphérique la chambre arrière 16 du servomoteur en fonction de l'effort appliqué à la tige de commande 22 par la pédale de frein, ou de relier cette chambre arrière à la chambre avant de dépression 14 en l'absence de freinage, d'une façon bien connue dans la technique. La tige de poussée 24 porte à son extrémité arrière une coupelle 32 dans laquelle est logé un disque de réaction 34 en matériau sensiblement incompressible, notamment en caoutchouc ou en élastomère, sur lequel s'applique une face avant 36 du piston 20 ainsi que l'extrémité avant du plongeur 28 et l'extrémité avant d'un palpeur 38 monté 10 autour de la partie d'extrémité avant du plongeur 28. Le palpeur 38 est de forme cylindrique tubulaire et est ouvert à ses deux extrémités axiales Il peut coulisser axialement sur la partie d'extrémité avant du plongeur 28, son déplacement vers l'arrière par rapport au plongeur étant limité par un épaulement 40 de la surface 15 cylindrique extérieure du plongeur Quand le palpeur 38 est en appui sur l'épaulement 40 du plongeur 28, sa face d'extrémité avant se trouve exactement au niveau de la face d'extrémité avant du plongeur 28, comme on le voit bien en figure 2. La partie arrière du palpeur 38 comporte une jupe cylindrique 42 20 dont le diamètre interne est supérieur au diamètre de l'épaulement 40 et qui s'étend axialement vers l'arrière au-delà de cet épaulement, en direction d'une face d'appui 44 formée sur une douille cylindrique 46 qui entoure le plongeur 28 et qui est déplaçable en coulissement axial sur celui-ci. Les extrémités de la douille 46 sont élargies intérieurement, c'està-dire qu'elles ont un diamètre interne supérieur à celui de la partie médiane de la douille, I'extrémité avant élargie recevant la jupe cylindrique 42 du palpeur 38 ainsi qu'un ressort de rappel 48 qui prend appui sur une face radiale de la partie avant du piston 20 et sur le fond de la partie 30 élargie de l'extrémité avant de la douille 46 et qui sollicite constamment cette douille vers l'arrière L'extrémité arrière élargie de la douille 46 entoure une partie de l'extrémité arrière du plongeur 28 et s'appuie sur des moyens d'amortissement formés par un joint annulaire 50 en caoutchouc, élastomère ou analogue qui amortit les chocs quand la douille 46 est déplacée vers l'arrière par rapport au plongeur 28. Le déplacement vers l'arrière de la douille 46 est limité par un épaulement 52 de la surface périphérique extérieure du plongeur 28, cet épaulement étant logé à l'intérieur de l'extrémité arrière élargie de la douille 46 Dans la position de repos représentée en figure 2, la douille 46 est en appui à son extrémité arrière sur le joint d'amortissement 50 et le 10 fond de son extrémité arrière élargie est à faible distance de l'épaulement 52 du plongeur 28. La douille 46 est guidée en translation axiale dans un logement cylindrique du piston 20 et traverse avec un jeu faible un orifice central d'une clé annulaire plate 54 qui est montée basculante dans un logement 15 transversal 56 du piston 20. La partie supérieure en figure 2 de la clé 54 comporte une nervure arrière 58 d'appui sur la face arrière du logement 56 et est associée à un ressort de rappel 60 monté entre la face avant de la clé 54 et la face avant du logement 56 et qui sollicite constamment la clé 54 en 20 pivotement vers l'arrière autour de la nervure 58 La partie inférieure en figure 2 de la clé 54 porte un élément 62 d'appui sur une butée portée par une cheminée axiale 64 de l'enveloppe 12 du servomoteur, à l'intérieur de laquelle s'étend la partie tubulaire arrière du piston 20 Dans la position de repos représentée en figure 2, la clé 54 est sensiblement perpendiculaire 25 à l'axe de la douille 46 et permet un déplacement axial libre de la douille 46 dans l'orifice central de la clé 54 Lors d'un freinage, lorsque le piston 20 est déplacé vers l'avant, la clé 54 est sollicitée par le ressort 60 en pivotement dans le sens contraire des aiguilles d'une montre autour de la nervure 58, l'élément 62 étant alors éloigné de la butée portée par la 30 cheminée 64 du servomoteur, de sorte que la clé 54 peut être amenée dans une position oblique de blocage axial de la douille 46 comme représenté en figure 4. Une goupille transversale 66 montée fixe dans un trou du plongeur 28 est destinée à s'appliquer sur la face avant de la clé 54 pour 5 définir une position de repos du plongeur 28, cette position de repos étant la position extrême arrière du plongeur par rapport au piston 20. Dans cette position, le fond de l'extrémité élargie avant de la douille 46 est à une faible distance axiale d de l'extrémité arrière de la jupe 42 du palpeur 38, qui est lui-même en appui sur l'épaulement 40 du 10 plongeur 28, et les faces d'extrémité avant du plongeur 28 et du palpeur 38 sont séparées du disque de réaction 34 d'une faible distance axiale qui détermine la valeur du saut lors du freinage. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante: Lors d'un freinage normal, c'est-à-dire lorsque la tige de commande 22 est déplacée vers l'avant à une vitesse inférieure à une valeur limite, le plongeur 28 monté au bout de la tige de commande 22 est déplacé vers l'avant sensiblement comme le piston 20 jusqu'à ce que les faces d'extrémité avant du plongeur 28 et du palpeur 38 viennent en appui 20 sur le disque de réaction 34, lui-même déformé par l'appui de la face avant 36 du piston 20, dans une position d'équilibre entre le plongeur 28, le piston 20 et le clapet annulaire 30 de la vanne 3 voies qui détermine l'intensité du freinage. Dans cette position (figure 3), la réaction du circuit de freinage est 25 transmise par le disque de réaction 34 au piston 20, au plongeur 28 et au palpeur 38 qui est en appui sur l'épaulement 40 du plongeur 28, cette réaction étant ainsi transmise à la tige de commande 22 et de là à la pédale de frein, ce qui permet au conducteur de moduler le freinage du véhicule, comme déjà indiqué. Lors d'un freinage d'urgence, la tige de commande 22 et le plongeur 28 sont déplacés vers l'avant plus vite que le piston 20 et s'appuient sur le disque de réaction 34, ainsi que le palpeur 38 qui est en appui sur l'épaulement 40 du plongeur 28 Si ensuite le conducteur relâche légèrement son effort sur la pédale de frein, le plongeur 28 est déplacé légèrement vers l'arrière par la tige de commande 22 soumise à 5 l I'action de son ressort de rappel 70, mais le déplacement vers l'arrière de la douille 46 sollicitée par son ressort de rappel 48 est bloqué par la clé 54 qui pivote vers l'arrière, les différentes pièces occupant alors la position représentée en figure 4. Dans cette position, le palpeur 38 est en appui à son extrémité 10 arrière sur la douille 46, après rattrapage de la distance axiale d précitée, la douille 46 étant bloquée par la clé 54 par rapport au piston 20. Une partie de la réaction du circuit de freinage est transmise par le disque de réaction 34 et le palpeur 38 à la douille 46 et au piston 20 et l'autre partie de cette réaction est transmise par le disque de réaction 34 15 et le plongeur 28 à la tige de commande 22 et de là à la pédale de frein. Le plongeur 28 ayant reculé par rapport au piston 20, le saut est augmenté De plus, le rapport d'assistance est augmenté du fait que seule la section de l'extrémité avant du plongeur 28 agit sur le disque de réaction pour moduler l'effort de freinage Ces résultats sont mieux visibles 20 sur le graphe de la figure 5, qui représente la variation de la pression de sortie Pmc du maître-cylindre en fonction de l'effort d'entrée Fe appliqué à la pédale de frein. Dans ce graphe, une courbe C de freinage normal comprend une première partie 1 de rattrapage des courses mortes, une deuxième partie 25 2 correspondant à la phase de saut, une troisième partie 3 correspondant à la phase d'assistance par le servomoteur pneumatique et une quatrième partie 4 correspondant à la saturation du servomoteur, d'une façon bien connue de l'homme du métier. Une courbe C' de freinage d'urgence comprend la même 30 première partie 1 que la courbe C de freinage normal, une deuxième partie 5 correspondant au déplacement vers l'avant de la tige de commande 22, du plongeur 28, du palpeur 38 et de la douille 46 plus rapidement que le déplacement vers l'avant du piston 20, une troisième partie 6 correspondant à une diminution de l'effort appliqué à la pédale de frein, une quatrième partie 7 correspondant à une augmentation de l'effort 5 appliqué à la pédale de frein, la pente de cette partie 7 étant supérieure à celle de la partie 3 de la courbe C du fait de la différence en section des faces d'extrémité du plongeur 28 d'une part et de l'ensemble formé par le plongeur 28 et le palpeur 38 d'autre part, une cinquième partie 8 correspondant à la saturation du servomoteur, une sixième partie 9 10 correspondant à une réduction de l'effort appliqué à la pédale en fin de freinage et une dernière partie 9 ' qui correspond au moment o, à la fin du freinage, le palpeur 38 a reculé et n'est plus en contact avec le disque de réaction 34 Aucun effort n'est plus appliqué au piston du maître-cylindre qui reprend sa position de repos, et la pression dans le maître-cylindre est 15 la pression atmosphérique. REVENDICATIONS 1 Servomoteur d'assistance pneumatique au freinage pour véhicule automobile, comprenant un piston ( 20) monté entre une tige de 5 commande ( 22) et une tige de poussée ( 24), la tige de commande se terminant par un plongeur ( 28) guidé dans un passage axial du piston ( 20) pour venir au contact d'un disque de réaction ( 34) interposé entre le piston ( 20) et la tige de poussée ( 24), et des moyens d'aide au freinage d'urgence, comprenant un palpeur ( 38) monté coulissant sur le plongeur 10 ( 28) dans le passage axial du piston ( 20) pour venir au contact du disque de réaction ( 34) et des moyens ( 46, 54) de blocage du palpeur ( 38), par rapport au piston ( 20), dans une position d'appui sur le disque de réaction ( 34), caractérisé en ce que le palpeur ( 38) est tubulaire à extrémités ouvertes, le plongeur ( 28) pouvant venir au contact du disque de réaction 15 ( 34) par son extrémité passant à travers l'extrémité ouverte correspondante du palpeur ( 38) pendant une phase de freinage, le palpeur ( 38) coopérant avec une douille cylindrique ( 46) montée coulissante sur le plongeur ( 28) entre le palpeur et une partie ( 52) du plongeur opposée au palpeur, cette douille ( 46) faisant partie des moyens 20 précités de blocage de sorte que, au blocage du palpeur ( 38) suite à un freinage d'urgence, une partie de l'effort de réaction transmis par le disque de réaction ( 34) est appliquée au piston ( 20) via le palpeur ( 38) et la douille ( 46) et une autre partie de cet effort de réaction est appliquée au plongeur ( 28). 2 Servomoteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déplacement du palpeur ( 38) par rapport au plongeur ( 28) est limité, dans la direction opposée au disque de réaction, par un épaulement ( 40) du plongeur. 3 Servomoteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que 30 la longueur axiale du palpeur ( 38) est égale à celle de la partie du plongeur ( 28) comprise entre ledit épaulement ( 40) et son extrémité tournée vers le disque de réaction ( 34). 4 Servomoteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'en position de repos ou de non-freinage, le palpeur ( 38) est séparé axialement de la douille ( 46) d'une distance faible (d). Servomoteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille ( 46) est sollicitée axialement dans la direction opposée au disque de réaction ( 34) par un ressort de rappel ( 48) monté entre une face d'appui prévue sur le piston ( 20) et une face d'appui 10 prévue sur la douille ( 46). 6 Servomoteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille ( 46) comporte des extrémités élargies entourant d'une part le palpeur ( 38) et d'autre part une partie d'extrémité du plongeur opposée au palpeur, ces extrémités servant également au 15 guidage de la douille ( 46) dans un logement axial du piston ( 20). 7 Servomoteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de blocage comprennent une clé annulaire ( 54) traversée axialement avec jeu par la douille ( 46) et montée basculante dans un logement transversal ( 56) du piston, et des moyens 20 de rappel ( 60) sollicitant la clé ( 54) vers une position de blocage de la douille ( 46), o le déplacement axial de la douille ( 46) dans la direction opposée au disque de réaction est interdit. 8 Servomoteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le plongeur ( 28) porte une goupille transversale ( 66) d'appui sur la clé 25 annulaire ( 54) de blocage de la douille ( 46), pour définir une position extrême du plongeur ( 28) par rapport au piston ( 20) dans la direction opposée au disque de réaction ( 34). 9 Servomoteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens d'amortissement ( 50) sont montés sur 30 le plongeur ( 28) et/ou sur la douille ( 46) du côté opposé au palpeur ( 38), pour amortir le choc de la douille ( 46) sur le plongeur ( 28) au retour de la douille dans une position de repos.