Brevet FR2855134A1 — publié le 20041126

La présente invention concerne une vanne pneumatique pour dispositif de commande de frein à servomoteur d'assistance pneumatique au freinage et un dispositif de commande de frein muni de cette vanne. On connaît déjà dans l'état de la technique, notamment d'après FR-A-2 532 5 084 (FR-82 14388), une vanne pneumatique pour dispositif de commande de frein à servomoteur d'assistance pneumatique au freinage, du type comprenant un premier élément de vanne portant un joint annulaire d'étanchéité destiné à coopérer avec un second élément de vanne formant un siège d'appui du joint d'étanchéité. Le dispositif de commande décrit dans FR-A-2 532 084 comprend un maître 10 cylindre piloté par un organe de commande, encore appelé plongeur. Cet organe de commande, mobile axialement, est destiné à recevoir un effort de commande appliqué par un utilisateur. Le maître cylindre est également piloté par un servomoteur d'assistance pneumatique au freinage muni d'une enceinte pneumatique comportant deux chambres 15 arrière et avant séparées par un piston pneumatique. La vanne pneumatique permet notamment de mettre en communication la chambre arrière avec la chambre avant. L'invention a notamment pour but de proposer une vanne pneumatique pour dispositif de commande de frein ayant une étanchéité optimisée. A cet effet, l'invention a pour objet une vanne pneumatique pour dispositif de 20 commande de frein à servomoteur d'assistance pneumatique au freinage, du type précité, caractérisée en ce que le premier élément de vanne est muni d'un gorge annulaire de mise en forme du joint d'étanchéité, ce joint étant déformable élastiquement entre une configuration de repos, dans laquelle il a une forme générale plane, et une configuration déformée par montage dans la gorge annulaire, dans laquelle il a une forme générale 25 conique divergeant de l'intérieur de la gorge annulaire vers l'extérieur de cette gorge. Suivant d'autres caractéristiques de cette vanne: - le joint annulaire d'étanchéité est délimité au repos par des première et seconde faces reliant des contours interne et externe de ce joint, la gorge annulaire étant délimitée par une surface conique d'appui sensiblement 30 surfacique du joint, coopérant avec la première face de ce joint, et par une surface radiale d'appui sensiblement linéaire du joint, coopérant avec la seconde face de ce joint; - le siège formé par le second élément de vanne s'étend sensiblement perpendiculairement à un axe de révolution du joint d'étanchéité; 35 - le joint d'étanchéité est en élastomère. L'invention a également pour objet un dispositif de commande de frein, du type comprenant: - un maître cylindre piloté par: * un organe de commande, mobile axialement, destiné à recevoir un effort de commande appliqué par un utilisateur, et * un servomoteur d'assistance pneumatique au freinage muni d'une enceinte pneumatique comportant deux chambres dites arrière et avant séparées par un piston pneumatique, - des moyens formant vanne pneumatique de mise en communication de la 10 chambre arrière avec la chambre avant, dits moyens de vanne d'équilibrage, caractérisé en ce que les moyens formant vanne d'équilibrage comprennent une vanne telle que définie ci-dessus. Suivant d'autres caractéristiques de ce dispositif: - les moyens de vanne d'équilibrage comprennent un support tubulaire, flottant axialement, les premier et second éléments de vanne étant portés par une extrémité du support, dite extrémité d'équilibrage, et le piston pneumatique; - le dispositif comprend des moyens de rappel élastique sollicitant l'organe 20 de commande et le support à l'écart l'un de l'autre, de façon à rappeler le support vers le piston et ainsi lier élastiquement ce support à des déplacements du piston; - le dispositif comprend des moyens de rappel élastique sollicitant l'organe de commande et le piston pneumatique à l'écart l'un de l'autre, de façon à 25 rappeler l'organe de commande vers une position de repos. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de commande de frein selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective du joint d'étanchéité en configuration de repos. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de commande de frein pour véhicule automobile, selon l'invention, désigné par la référence générale 10. Dans ce qui suit, un élément de la chaîne cinématique reliant le conducteur à 35 un frein du véhicule sera dit " élément arrière" lorsqu'il est proche du conducteur dans cette chaîne cinématique et " élément avant" lorsqu'il est proche du frein dans cette chaîne cinématique. Le dispositif 10 de commande de frein comprend une tige 12 d'actionnement d'un maître cylindre classique non représenté. Le dispositif 10 de commande de frein comprend également un servomoteur 14 d'assistance pneumatique au freinage muni d'une enceinte 16 ayant une forme générale de révolution autour d'un axe X. Cet axe définit une direction axiale. L'enceinte 16, qui est logée généralement dans le compartiment moteur du véhicule automobile, est intercalée axialement entre le maître-cylindre et une tige de 10 commande 18 reliée à une pédale classique de commande de frein, non représentée. La tige de commande 18 est liée axialement à un plongeur 20 formant un organe mobile de commande destiné à recevoir l'effort de commande appliqué par sur la pédale de frein par l'utilisateur. On notera que le plongeur 20, de forme générale de révolution, comprend par exemple une première partie axiale 20A sur la laquelle est emmanchée à force une 15 seconde partie radiale 20B. De façon classique, I'enceinte 16 comprend une première chambre, dite chambre arrière CA, susceptible d'être reliée, par des moyens logés dans un prolongement tubulaire arrière 21 de l'enceinte 16, à une source de pression pneumatique, par exemple l'air atmosphérique comme dans le mode de réalisation 20 illustré. L'enceinte 16 comprend également une seconde chambre, dite chambre avant CB, séparée de la chambre arrière CA par un ensemble mobile comprenant un piston pneumatique 22 relié à une jupe rigide 24 et une membrane souple 26. La chambre avant CB est susceptible d'être reliée à une source de vide à l'aide de moyens de 25 raccordement classiques. L'ensemble mobile sera appelé par la suite ensemble à piston 22. L'ensemble à piston 22 est déplaçable suivant une direction sensiblement axiale en fonction des variations de pression dans au moins l'une des deux chambres CA, CB. Cette variation de pression est génératrice de la force d'assistance du servomoteur 30 14. L'ensemble à piston 22 est solidaire axialement de la tige 12 d'actionnement du maître cylindre. Le plongeur 20 est guidé axialement au moyen d'un organe 28 solidaire axialement de la tige 12 d'actionnement du maître cylindre et de l'ensemble à piston 22. 35 L'organe de guidage 28, de forme générale annulaire, comporte une surface interne de portée 30, coopérant avec le contour du plongeur 20 pour le guider axialement, et un chambrage 32 formant un dégagement interne de l'organe de guidage 28. Un palpeur 34, destiné à la transmission d'effort entre le plongeur 20 et la tige d'actionnement 12, est logé dans le chambrage 32. Ce palpeur 34, déplaçable axialement 5 dans le chambrage 32, est intercalé axialement entre un disque de réaction 36 et un anneau 38 rapporté sur le plongeur 20. Le disque de réaction 36, déformable élastiquement axialement, est intercalé axialement entre la tige 12 d'actionnement du maître cylindre et l'organe de guidage 28. Le disque de réaction 36 est lié axialement à la tige 12 et à l'ensemble à piston 22. Un ressort 40 travaillant en compression prend appui, d'une part, sur un siège solidaire du piston pneumatique 22 et, d'autre part, sur un siège solidaire du plongeur 20. Ce ressort 40 forme des moyens de rappel élastique sollicitant le plongeur 20 et le piston pneumatique 22 à l'écart l'un de l'autre, de façon à rappeler le plongeur 20 vers une position de repos. Conformément à un fonctionnement classique du servomoteur 14, la chambre arrière CA est susceptible d'être mise en communication avec, sélectivement, d'une part, la chambre avant CB et, d'autre part, la source de pression pneumatique, à l'aide de moyens 42 formant des vannes pneumatiques. Ces moyens 42 formant vannes comprennent un support tubulaire 44 monté 20 flottant axialement dans le prolongement arrière 21 de l'enceinte 16. Le support 44 comprend deux extrémités respectivement arrière 44A et avant 44B. Des moyens classiques 45 d'étanchéité et de guidage axial, de forme générale annulaire, sont intercalés radialement entre le contour interne du prolongement 21 de l'enceinte 16 et le contour externe de l'extrémité arrière 44A du support. Le piston 22 comprend un prolongement annulaire arrière 22A formant des moyens de guidage axial de l'extrémité avant 44B du support. Cette extrémité 44B est en effet emboîtée autour du prolongement 22A. Un joint torique d'étanchéité 46 est intercalé radialement entre le prolongement 22A et l'extrémité avant 44B. Un ressort 48, travaillant en compression, prend appui, d'une part, sur un 30 siège solidaire du plongeur 20 et, d'autre part, sur un siège solidaire du support 44, par exemple de l'extrémité avant 44B de ce support, comme dans l'exemple illustré sur la figure 1. Ce ressort 48 forme des moyens de rappel élastique sollicitant le plongeur 20 et le support 44 à l'écart l'un de l'autre, de façon à rappeler ce support 44 vers l'ensemble à piston 22 et ainsi lier élastiquement le support 44 à des déplacements de l'ensemble à 35 piston 22. Les moyens 42 formant vannes comprennent également des premier VA1 et second VA2 éléments complémentaires formant une vanne de mise en communication de la chambre arrière CA avec la source de pression pneumatique. Ces éléments sont appelés premier VA1 et second VA2 éléments de vanne d'admission. Le premier élément VA1 de vanne d'admission est porté par le plongeur 20. Le second élément VA2 de vanne d'admission est porté par l'extrémité arrière 44A du support appelée par la suite extrémité d'admission 44A. Dans l'exemple illustré, le premier élément VA1 de vanne d'admission porte un joint torique d'étanchéité 50 destiné à coopérer avec le second élément VA2 de vanne 10 d'admission formant un siège d'appui pour le joint torique 50. En variante, l'agencement du joint 50 et du siège sur les éléments de vanne d'admission pourrait être inversé. On notera que l'extrémité d'admission 44A du support, logée dans le prolongement arrière 21 de l'enceinte 16, forme un conduit de raccordement de la 15 chambre arrière CA à la source de pression, ceci lorsque la vanne d'admission formée par les éléments VA1, VA2 est ouverte. Les moyens 42 formant vannes comprennent encore des premier VE1 et second VE2 éléments complémentaires formant une vanne selon l'invention de mise en communication de la chambre arrière CA avec la chambre avant CB. Ces éléments sont 20 appelés premier VE1 et second VE2 éléments de vanne d'équilibrage. Le premier élément VE1 de vanne d'équilibrage est porté par l'extrémité avant 44B du support, appelée par la suite extrémité d'équilibrage 44B. Le second élément VE2 de vanne d'équilibrage est porté par le piston pneumatique 22. Dans l'exemple illustré, le premier élément VE1 de vanne d'équilibrage porte 25 un joint annulaire d'étanchéité 52, de préférence en élastomère, destiné à coopérer avec le second élément VE2 de vanne d'équilibrage formant un siège d'appui pour le joint 52. Le second élément VE2 de vanne d'équilibrage est muni d'un perçage 54 destiné à mettre en communication entre elles les chambres avant CA et arrière CB. Le perçage 54 est obturable par le premier élément VE1 de vanne d'équilibrage. En variante, l'agencement du joint 52 et du siège sur les éléments de vanne d'équilibrage pourrait être inversé. Le joint d'étanchéité 52 est emboîté dans une gorge annulaire 56 ménagée dans le premier élément VE1 de vanne d'équilibrage. La gorge 56 est destinée à mettre en forme le joint 52 de façon à optimiser l'étanchéité entre les deux éléments VE1, VE2 35 de vanne d'équilibrage. En effet, le joint d'étanchéité 52 est déformable élastiquement entre une configuration de repos, telle que représentée sur la figure 2, et une configuration déformée par montage dans la gorge 56, telle que représentée sur la figure 1. La configuration de repos correspond notamment à la configuration du joint d'étanchéité 52 avant montage de ce joint 52 dans la gorge 56. En considérant la figure 2, on voit que dans sa configuration de repos, le joint d'étanchéité 52 présente une forme générale annulaire plane. Ainsi, le joint d'étanchéité 52 est délimité, au repos, par des première Fl et seconde FE faces reliant des contours interne Cl et externe CE de ce joint. Dans sa configuration déformée, le joint d'étanchéité 52 a une forme générale conique divergeant de l'intérieur de la gorge 56 vers l'extérieur de cette gorge 56. On notera que la gorge annulaire 56 est délimitée par une surface conique SI divergeant de l'intérieur de la gorge 56 vers l'extérieur de cette gorge 56. Cette surface conique Sl forme un appui sensiblement surfacique du joint d'étanchéité 52 coopérant 15 avec la première face Fl de ce joint, de façon à imposer la forme générale conique du joint 52 emboîté dans la gorge 56. Par ailleurs, la gorge annulaire 56 est également délimitée par une surface radiale S2 formant un appui sensiblement linéaire du joint 52 coopérant avec la seconde face FE de ce joint 52. Après montage du joint d'étanchéité 52 dans la gorge annulaire 56, l'axe de révolution de ce joint 52 coïncide sensiblement avec l'axe X. On notera que le siège formé par le second élément VE2 de vanne d'équilibrage s'étend sensiblement perpendiculairement à l'axe X et donc à l'axe de révolution du joint d'étanchéité 52. Lorsque les premier VE1 et second VE2 éléments de vanne d'équilibrage 25 coopérent entre eux (vanne d'équilibrage fermée), le siège formé par le second élément VE2 de vanne d'équilibrage constitue un appui sensiblement linéaire du joint d'étanchéité 52 coopérant avec la première face Fl de ce joint 52. Ainsi, lorsque la vanne d'équilibrage est fermée, la section du joint d'étanchéité 52, représentée sur la figure 1, présente trois zones de contact avec la 30 surface interne de la gorge 56 et le siège formé par le second élément VE2 de vanne d'équilibrage, à savoir une première zone de contact surfacique de la première face Fl du joint 52 avec la surface conique SI délimitant la gorge 56, une deuxième zone de contact linéaire de la seconde face FE du joint 52 avec la surface radiale S2 délimitant la gorge 56 et une troisième zone de contact linéaire de la première face Fl du joint 52 avec le 35 siège formé par le second élément VE2 de vanne d'équilibrage. Les deuxième et troisième zones de contact du joint 52 sont disposées à proximité, respectivement, du contour interne Cl du joint 52 et du contour externe CE de ce joint 52. Les trois zones de contact décrites ci-dessus assurent une étanchéité efficace entre les premier VE1 et second VE2 éléments de vanne d'équilibrage, lorsque cette vanne est fermée. On notera de plus que, dans sa configuration déformée par montage dans la gorge 56, la troisième zone de contact décrite ci-dessus, proche du contour externe CE du joint 52, est rappelée élastiquement vers le siège formée par le second élément VE2 de vanne d'équilibrage. De ce fait, l'étanchéité entre le joint 52 et le second élément VE2 10 de vanne d'équilibrage ne résulte pas uniquement de l'écrasement du joint 52 mais également du rappel élastique de ce joint 52 vers le siège formé par ce second élément VE2 de vanne d'équilibrage. Parmi les avantages de l'invention on notera que celle-ci permet de proposer une vanne pneumatique bien adaptée au dispositif de commande de frein décrit ci-dessus 15 et ayant une étanchéité optimisée. REVENDICATIONS 1. Vanne pneumatique pour dispositif de commande de frein à servomoteur (14) d'assistance pneumatique au freinage, du type comprenant un premier élément 5 (VE1) de vanne portant un joint annulaire d'étanchéité (52) destiné à coopérer avec un second élément (VE2) de vanne formant un siège d'appui du joint d'étanchéité (52), caractérisée en ce que le premier élément (VE1) de vanne est muni d'un gorge annulaire (56) de mise en forme du joint d'étanchéité (52), ce joint (52) étant déformable élastiquement entre une configuration de repos, dans laquelle il a une forme générale 10 plane, et une configuration déformée par montage dans la gorge annulaire (56), dans laquelle il a une forme générale conique divergeant de l'intérieur de la gorge annulaire (56) vers l'extérieur de cette gorge (56). 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint annulaire d'étanchéité (52) est délimité au repos par des première (Fl) et seconde (FE) faces reliant 15 des contours interne (Cl) et externe (CE) de ce joint (52), la gorge annulaire (56) étant délimitée par une surface conique (S1) d'appui sensiblement surfacique du joint (52), coopérant avec la première face (FI) de ce joint (52), et par une surface radiale (S2) d'appui sensiblement linéaire du joint (52), coopérant avec la seconde face (FE) de ce joint (52). 3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le siège formé par le second élément (VE2) de vanne s'étend sensiblement perpendiculairement à un axe de révolution du joint d'étanchéité (52). 4. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (52) est en élastomère. 5. Dispositif de commande de frein, du type comprenant: - un maître cylindre piloté par: un organe de commande (20), mobile axialement, destiné à recevoir un effort de commande appliqué par un utilisateur, et ò un servomoteur (14) d'assistance pneumatique au freinage muni d'une 30 enceinte pneumatique (16) comportant deux chambres dites arrière (CA) et avant (CB) séparées par un piston pneumatique (22), - des moyens formant vanne pneumatique de mise en communication de la chambre arrière (CA) avec la chambre avant (CB), dits moyens de vanne d'équilibrage, caractérisé en ce que les moyens de vanne d'équilibrage comprennent une vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de vanne d'équilibrage comprennent un support tubulaire (44), flottant axialement, les premier (VE1) et second (VE2) éléments de vanne étant portés par une extrémité du support, dite extrémité d'équilibrage (44B), et le piston pneumatique (22). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (48) de rappel élastique sollicitant l'organe de commande (20) et le support (44) à l'écart l'un de l'autre, de façon à rappeler le support (44) vers le piston (22) et ainsi lier élastiquement ce support (44) à des déplacements du piston (22). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en 10 ce qu'il comprend des moyens (40) de rappel élastique sollicitant l'organe de commande (20) et le piston pneumatique (22) à l'écart l'un de l'autre, de façon à rappeler l'organe de commande (20) vers une position de repos.