Brevet FR2856361A1 — publié le 20041224

Domaine de l'invention La présente invention concerne un système de frein de véhicule comprenant un organe de freinage actionné par la pédale de frein. Il existe différents systèmes de frein hydraulique mais éga5 lement électrique dont les organes de frein agissant sur les freins de roue comportent des moteurs électriques. La commande de ces organes de frein se fait par l'intermédiaire d'un étage de puissance recevant ses instructions d'un capteur équipant la pédale de frein. Cette pédale doit réagir comme une pédale de frein d'un système de frein classique, hydraulique 10 pour que le conducteur ait une sensation de résistance qui augmente en fonction de la course effectuée par la pédale c'est-à-dire de l'intensité du freinage demandé. Mais ces systèmes expérimentaux sont relativement compliqués et de ce fait la sécurité est difficile à réaliser. 15 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un système de frein de véhicule à commande électrique par la pédale de frein, qui offre la sensation de la pédale de frein habituelle, soit d'une réalisation très simple, très fiable rendant pratiquement impossible une panne au niveau 20 de la pédale de frein c'est-à-dire du déclenchement de l'action de freinage, permette d'appliquer de nombreuses redondances et résiste aux chocs, au vieillissement et à la température c'est-à-dire est susceptible de fonctionner dans un environnement sévère. Exposé de l'invention A cet effet l'invention concerne un système de frein de véhicule du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'un élément élastique, conducteur, de résistance électrique variable en fonction des efforts qui lui sont appliqués, relié mécaniquement à la pédale pour être soumis à l'effort exercé sur la pédale par une action de freinage, un organe de freinage 30 électrique, un montage en pont dont l'une des résistances est l'élément élastique, ce pont étant équilibré par une résistance variable lorsque aucun effort n'est appliqué sur la pédale de frein, l'entrée du pont étant reliée à une source électrique et sa sortie est reliée à l'organe de freinage à commander. Ce système de frein offre la sensation d'une pédale de frein habituelle du fait de la réaction de l'élément élastique conducteur, d'autant plus que cette réaction peut être modifiée suivant la pré- contrainte exercée sur cet élément élastique ou la forme qui lui est donnée ou encore la matière dans laquelle il est réalisé. Ce système de frein est extrêmement simple puisque l'élément conducteur est directement traversé par le courant alimentant s l'organe de freinage à commander. La fiabilité du système est également garantie par la simplicité de sa structure. Enfin les phénomènes de vieillissement et l'influence de la température sont négligeables. Enfin l'élément conducteur peut recevoir en parallèle un capteur ou autre organe de commande pour un système de freinage re10 dondant par rapport à celui auquel appartient l'organe de freinage à commander. Cet organe de freinage est de préférence un organe de freinage électrique équipant un frein de roue. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'élément élastique conducteur est un bloc en caoutchouc conducteur muni 15 d'organes de montage mécanique. Le caoutchouc conducteur est de préférence un caoutchouc chargé de particules de béryllium ce qui augmente la fiabilité de l'élément conducteur et sa tenue à l'action des agents extérieurs en évitant notamment son oxydation. De façon simple l'élément élastique est monté entre une 20 extrémité de la pédale de frein et un point fixe de la carrosserie. De façon avantageuse le système de frein comporte un second élément élastique, conducteur, également relié à la pédale de frein mais pour être soumis à des efforts opposés à ceux du premier élément élastique conducteur, chacun des deux éléments étant intégré dans une 25 branche du montage en pont. Ce montage permet d'équilibrer mécaniquement le système et de le rendre insensible aux variations induites par l'environnement telles que les variations de température même si celles-ci sont intrinsèquement faibles ou si leur effet sur un élément conducteur est faible. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'élément élastique conducteur est précontraint en position de montage. On peut également modifier la courbe de réponse ou la raideur de l'élément élastique conducteur en le réalisant en deux parties de forme différente constituant deux ressorts de raideur différente combinés en série. De façon avantageuse, l'élément élastique conducteur est constitué par un corps de révolution placé entre deux plaques d'extrémité servant au montage mécanique de l'élément. Cette forme de révolution est très facile à réaliser et les caractéristiques mécaniques et électriques sont simples à régler. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 5 détaillée à l'aide de différents exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un système de frein selon l'invention, - la figure 2 montre différentes courbes de conductance et d'effort en fonction de la déformation de l'élément élastique conducteur, o0 - la figure 3 est une vue en coupe d'un exemple d'élément élastique conducteur, - la figure 4 montre un autre mode de réalisation partielle d'un système de frein de véhicule selon l'invention, - la figure 5 représente schématiquement le montage en pont du système 15 de la figure 4, - la figure 6 montre un autre exemple d'élément élastique conducteur selon l'invention, - la figure 7 montre l'intégration de l'élément de la figure 6 dans un montage en pont. Description de différents modes de réalisation Selon la figure 1, l'invention concerne un système de frein(s) de véhicule comprenant de manière très schématique, un organe de freinage 1 associé à une ou plusieurs roues par exemple un frein à disque à commande électrique associé à une roue. Cet organe représente ici 25 l'ensemble des freins de roue. L'organe de freinage 1 est relié à un montage en pont électrique 2 formé de quatre branches dont l'une est constituée par un élément élastique conducteur 3. Cet élément 3 a une résistance électrique variable en fonction des efforts (F) qui lui sont appliqués; il est installé 30 entre un point fixe 4 et la pédale d'accélérateur 5. Dans l'exemple, la pédale d'accélérateur 5 pivote autour d'une articulation 51 et elle se prolonge au-delà de cette articulation par une branche 52 reliée à une extrémité de l'élément élastique 3 conducteur s'appuyant par ailleurs sur le point fixe 4 de la carrosserie. Cet élément conducteur est branché dans 35 le montage en pont 2 comme cela est indiqué par ses deux extrémités 31, 32. Relié mécaniquement à la pédale de frein cet élément élastique conducteur 3 subit les efforts exercés sur la pédale de frein 5 pour une action de freinage. L'élément élastique conducteur 3 a une conductance électrique (1/R) qui varie selon la courbe C1 représentée dans le diagramme de la figure 2 en fonction de la course de la pédale de frein, c'est-à-dire en fonction de l'effort exercé sur la pédale. La courbe Cl1 figure 5 un autre exemple de courbe dont la forme dépend de la géométrie de l'élément 3 et de la matière électroconductrice dans laquelle il est réalisé. La compression de l'élément élastique 3 est limitée à une course maximale CM car aucune compression n'est possible au-delà de ce niveau de compression qui correspond à l'application d'un effort très im10 portant sur la pédale de frein. La courbe de compression K, reliant l'effort à la course de déformation, a une forme sensiblement asymptotique, d'asymptote verticale à l'abscisse CM correspondant à la course maximale possible (compression maximale possible). La conductance 1/R variant en fonction de la forme géométrique de l'élément élastique conducteur, on peut ainsi changer la forme de la courbe suivant les rétrécissements ou augmentations de section donnés à l'élément élastique conducteur 3. L'élément 3 est installé entre deux plaques d'extrémité 31, 20 32 pour permettre son montage mécanique et sa liaison électrique au montage en pont 2. Le montage en pont, formé de deux résistances fixes Ri, R2 et d'une résistance variable R3, est alimenté par une source d'alimentation 6 telle que la batterie du véhicule à ses deux autres som25 mets S1, S2 autres que ceux S3, S4 reliés à l'organe de freinage 1. Au repos, lorsqu'aucune action n'est exercée sur la pédale de frein 5, la résistance de l'élément élastique conducteur est compensée par la résistance réglable R3 pour que le montage en pont 2 soit à l'équilibre. Aucun courant ne traverse le pont 2 et ne peut alimenter 30 l'organe de freinage 1. Lorsqu'on exerce une action sur la pédale 5, l'élément élastique conducteur 3 est comprimé et sa résistance R change comme l'indique la figure 2. Cette résistance déséquilibre le pont 2 qui fournit alors du courant électrique à l'organe de freinage 1. Ce courant alimente 35 directement l'organe de freinage 1 sans interposition d'un étage amplificateur de puissance. La figure 3 est une vue en coupe schématique d'un exemple d'élément élastique conducteur 3 constitué par un bloc 33 en une matière élastique électroconductrice, en forme de diabolo portant sur ses deux faces une plaque de fixation mécanique 34, 35. Ces plaques sont collées; dans le cas d'un élément élastique conducteur en caoutchouc chargé de particules conductrices, comme des particules de béryllium, les plaques peuvent être fixées par vulcanisation. Le bloc 33 et l'ensemble de l'élément 3 a de préférence une forme de révolution, de même que les plaques 34, 35 fixées à ses extrémités. Ces plaques comportent un taraudage 341, 351 dans leur partie centrale pour la fixation à la carrosserie 4 et au levier de la pédale de frein 5. 10 La figure 4 montre un autre mode de réalisation de l'invention qui se distingue du mode de réalisation précédent par l'adjonction d'un second élément élastique conducteur 3B dans une position inverse de celle du premier élément 3A (comme l'élément 3 de la figure 1). Ainsi de part et d'autre du prolongement 52 de la pédale de frein 5 audelà de son axe de pivotement 51, il y a un élément élastique conducteur 3A, 3B relié chacun par ailleurs à une partie fixe de la carrosserie 4A, 4B. Comme précédemment cette liaison se fait de manière isolée par rapport à la carrosserie. L'un des éléments, par exemple le premier élément 3A, est en position de compression lorsqu'on actionne la pédale de frein 5 et le second 3B est en position d'extension. Les résistances varient ainsi en sens opposé. Ces deux éléments 3A, 3B, de résistance RA, RB sont intégrés chacun dans une branche du montage en pont 20 dont la troisième 2s branche comporte une résistance fixe R10 et la quatrième une résistance variable R11 que l'on règle pour que lorsque la pédale de frein 5 est en position non activée, le pont 20 soit à l'équilibre et qu'aucun courant ne passe entre les sommets S3, S4 du pont, reliés à l'organe de freinage 1, les deux autres sommets S1, S2 sont reliés à la source de courant 6. Comme précédemment, en cas d'action de freinage exercée sur la pédale de frein, le premier élément 3A sera comprimé et sa résistance variera comme indiqué à la figure 2. Le second élément 3B sera décomprimé ou mis en extension et sa résistance variera de façon inverse à ce qui est représenté à la figure 2. On a ainsi un effet d'amplification du 35 déséquilibre avec en plus une compensation de la température par les deux éléments variant en sens inverse étant à la même température. La figure 4 montre les longueurs 1A, lB de chaque élément 3A, 3B et la longueur totale L. Pour le fonctionnement mécanique de la pédale de frein 30 et sa réponse élastique à une action de freinage exercée sur la pédale 5, on peut mettre les éléments 3A, 3B en précontrainte positive (compression) ou négative (extension) en modifiant leur longueur 1A, lB en position de repos et/ou de la longueur globale L du montage compo5 sé des deux éléments 3A, 3B. Les réglages mécaniques du ou des éléments 3, 3A, 3B peuvent être individuels, réalisés par des butées non représentées, associées à chaque élément et définissant leur état de précontrainte au repos, c'est-àdire en l'absence d'action exercée sur la pédale de freinS. Après ce réglage mécanique effectué en fonction d'un choix particulier du conducteur du véhicule, puisque la résistance des éléments 3, 3A, 3B aura changé, on réglera l'équilibre du pont avec la résistance variable. La figure 6 montre un autre mode de réalisation d'un élé15 ment 3C. Cet élément 3C est composé par l'assemblage de deux parties 3C1, 3C2 ayant chacune ici une forme de révolution mais de section variable, différente. Cela se traduit chaque fois par un ressort de raideur différente. Ces ressorts étant en série, leurs effets s'ajoutent sur la commande. Cet élément élastique conducteur 3C est installé comme dans les modes de réalisation précédents, dans une branche du montage en pont avec, le cas échéant, dans l'autre branche, un second élément non représenté comme dans le montage de la figure 4. La figure 7 montre schématiquement le montage en pont 25 ainsi réalisé. Les éléments élastiques conducteurs 3, 3A, 3B, 3C sont avantageusement réalisés en caoutchouc chargé de particules de béryllium offrant une tenue avantageuse à la corrosion et par suite au vieillissement de sorte que les caractéristiques de l'élément conducteur ne 30 varient que très faiblement en fonction du temps. Suivant une variante non représentée, dans le cas de circuits de freinage redondants, la pédale de frein peut commander en parallèle à l'organe de freinage électrique, un autre circuit de freinage par exemple hydraulique. REVENDICATIONS 1 ) Système de frein de véhicule comprenant un organe de freinage actionné par la pédale de frein (5), caractérisé par - un élément élastique, conducteur (3), de résistance électrique (R) variable en fonction des efforts qui lui sont appliqués, relié mécaniquement à la pédale (5) pour être soumis à l'effort (F) exercé sur la pédale par une action de freinage, - un organe de freinage électrique (1), - un montage en pont (2) dont l'une des résistances est l'élément élastique (3), ce pont (2) étant équilibré par une résistance variable (R3) lorsque aucun effort n'est appliqué sur la pédale de frein (5), l'entrée du pont étant reliée à une source électrique (6) et sa sortie est reliée à l'organe de freinage (1) à commander. 15 2 ) Système de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique conducteur (3) est un bloc en caoutchouc conducteur muni d'organes de montage mécanique (34, 35, 341, 351). 20 3 ) Système de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique est monté entre une extrémité (52) de la pédale de frein (5) et un point fixe (4) de la carrosserie. 25 4 ) Système de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte un second élément élastique, conducteur (3B), également relié à la pédale de frein (5) mais pour être soumis à des efforts opposés à ceux 30 du premier élément élastique conducteur (3A), chacun des deux éléments (3A, 3B) étant intégré dans une branche du montage en pont (20). 5 ) Système de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique conducteur (3A, 3B) est précontraint en position de montage. 6 ) Système de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique conducteur (3C) est constitué de deux parties (3C1, 3C2) de forme différente constituant deux ressorts de raideur différente combinés en série. 7 ) Système de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément élastique conducteur (3) est constitué par un corps de révolution (33), placé entre deux plaques d'extrémité (34, 35), servant au montage 10 mécanique de l'élément. 8 ) Système de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le caoutchouc est chargé de particules de béryllium. 15 9 ) Système de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte également un système de freinage hydraulique.