Brevet FR2848967A1 — publié le 20040625

i DISPOSITIF DE FREINAGE, EN PARTICULIER POUR VEHICULE AUTOMOBILE. L'invention concerne un dispositif de freinage, en particulier pour 5 véhicule automobile, du type comprenant un maître-cylindre commandant la pression dans un circuit de freinage et un servomoteur d'assistance pneumatique qui amplifie l'effort appliqué par un conducteur à une pédale de frein et le transmet à un piston primaire du maître-cylindre. Dans la technique traditionnelle, le piston du servomoteur est relié 10 au piston primaire du maître-cylindre par une tige de poussée qui pénètre librement dans un passage axial du piston primaire et se termine par une tête arrondie en appui sur le fond arrondi du passage du piston primaire, sensiblement au niveau des moyens de guidage du piston primaire dans le corps du maître-cylindre Grâce à ce montage, d'éventuelles 15 composantes transversales de l'effort transmis par le piston du servomoteur au piston primaire du maître-cylindre n'ont sensiblement pas d'effet sur les moyens de guidage du piston primaire dans le maîtrecylindre, ces composantes transversales étant dues notamment au fait que la pédale de frein agit selon un arc de cercle sur la tige de commande 20 et que le piston du servomoteur est lui-même guidé dans des moyens situés à distance de la tige de poussée. Pour améliorer les performances de ces dispositifs, on les a équipés de moyens d'aide au freinage d'urgence qui, dans des réalisations connues, comprennent un piston de réaction associé à un piston rapide et 25 à une tige de commande de rapport d'assistance, logés à l'intérieur du piston primaire du maître-cylindre dont l'extrémité arrière s'applique directement sur une plaque annulaire de renfort du piston du servomoteur. Cette plaque annulaire comporte un orifice central traversé librement par le piston de réaction et par la tige de commande de rapport d'assistance 30 qui coopèrent avec le plongeur porté par la tige de commande reliée à la pédale de frein. Dans ce cas, I'effort transmis par le piston du servomoteur au piston primaire du maître-cylindre est appliqué à l'extrémité de ce piston primaire, à distance de ses moyens de guidage dans le maître-cylindre. Les éventuelles composantes transversales de cet effort appliquées aux 5 moyens de guidage du piston primaire sont amplifiées par le bras de levier formé par la longueur libre du piston primaire Cela entraîne une usure prématurée des moyens de guidage du piston primaire et peut provoquer leur destruction plus ou moins rapide. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, 10 efficace et économique à ce problème. Elle a pour objet un dispositif de freinage du type précité dans lequel les composantes transversales de l'effort exercé par le piston du servomoteur sur le piston primaire du maître-cylindre ne sont pas, pour leur plus grande partie, appliquées au piston primaire. Elle a également pour objet un dispositif de ce type, qui comprend des moyens d'aide au freinage d'urgence logés dans le piston primaire du maître-cylindre ou des moyens d'absorption de choc visant à réduire les risques de blessure du conducteur en cas de choc frontal. L'invention propose, à cet effet, un dispositif de freinage, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un maître-cylindre dont un piston primaire reçoit un effort de poussée d'un piston d'un servomoteur d'assistance pneumatique associé à un plongeur porté par une tige de commande actionnée par une pédale de frein, caractérisé en 25 ce qu'il comprend des moyens d'appui interposés entre le piston primaire du maître-cylindre et le piston du servomoteur pour transmettre un effort axial entre les deux pistons tout en autorisant un déplacement transversal entre eux. Les moyens d'appui selon l'invention permettent un découplage 30 transversal entre les deux pistons, de sorte que les composantes transversales de l'effort exercé par le piston du servomoteur sur le piston primaire du maître-cylindre ne sont que peu ou pas transmises au piston primaire et à ses moyens de guidage dans le maître-cylindre. Selon une autre caractéristique de l'invention, ces moyens d'appui sont de forme annulaire et sont traversés librement par une tige logée 5 dans le piston primaire et destinée à venir au contact du plongeur porté par la tige de commande. Cette tige peut être par exemple un élément de moyens d'aide au freinage d'urgence logés dans le piston primaire du maître-cylindre, ou bien un moyen de protection en cas de choc frontal et étant alors destinée 10 à se rompre ou se fracturer en cas de choc frontal pour empêcher la transmission d'un effort élevé à la pédale de frein résultant d'un déplacement du maître-cylindre en direction des jambes du conducteur du véhicule. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, lesdits 15 moyens d'appui comprennent deux rondelles transversales dont l'une est en appui sur le piston primaire et l'autre sur le piston du servomoteur, ces deux rondelles étant déplaçables transversalement l'une par rapport à l'autre. Dans une forme de réalisation particulièrement simple de 20 I'invention, les deux rondelles sont en appui l'une sur l'autre De préférence, leurs faces en contact sont graissées ou lubrifiées. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, des éléments de roulement sont disposés entre les rondelles De préférence, ces éléments de roulement sont constitués par des billes portées par une 25 couronne. 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 partielle en coupe axiale d'un dispositif de freinage traditionnel; les figures 2 et 3 sont des vues schématiques partielles en coupe axiale représentant deux modes de réalisation de l'invention. Dans la description qui suit, par convention, tout ce qui se trouve à gauche sur les dessins est décrit comme étant à l'avant, et ce qui se trouve à droite est décrit comme étant à l'arrière. Le dispositif de freinage traditionnel représenté en figure 1 comprend un servomoteur 10 d'assistance pneumatique et un maîtrecylindre 12 dont les sorties sont reliées à un circuit de freinage (non représenté) pour le freinage d'un véhicule automobile par serrage des 10 freins équipant les roues du véhicule. Le servomoteur 10 comprend une chambre avant 14 ou chambre de dépression et une chambre arrière 16 ou chambre de travail qui sont séparées l'une de l'autre par une cloison transversale mobile 18 portant un piston axial 20 présentant une partie arrière 22 de forme cylindrique 15 tubulaire dans laquelle s'étend une tige de commande 24 Cette tige 24 est actionnée par une pédale de frein (non représentée) et se termine à l'intérieur du piston 20 par un plongeur 26 dont la partie arrière élargie 28 coopère avec un clapet annulaire 30 d'une valve 3 voies pour l'alimentation du servomoteur 10 en air atmosphérique. La chambre avant 14 du servomoteur est reliée à une source de dépression, telle par exemple qu'un collecteur d'admission du moteur à combustion interne du véhicule' ou une pompe à vide, et communique avec la chambre arrière 16 en l'absence de freinage. Quand le conducteur exerce un effort sur la pédale de frein, la 25 tige de commande 24 et le plongeur 26 sont déplacés vers l'avant, et le clapet annulaire 30 de la valve 3 voies isole d'abord la chambre arrière 16 de la chambre avant 14 reliée à la source de dépression, puis ouvre une communication entre la chambre arrière 16 et l'atmosphère environnante, de sorte que la pression augmente progressivement dans la chambre 30 arrière 16 pour le déplacement vers l'avant du piston 20 depuis sa position de repos représentée en figure 1 à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel 32 monté dans la chambre avant 14, entre le piston 20 et un siège d'appui porté par la paroi radiale avant de l'enveloppe rigide du servomoteur. La partie avant du piston 20 du servomoteur porte une tige axiale 5 de poussée 34 reliée au piston 20 par une cuvette 36 contenant un disque de réaction 38 en matériau sensiblement incompressible, tel que du caoutchouc ou un élastomère notamment. La tige de poussée 34 s'étend dans un passage axial d'un piston primaire 40 du maître-cylindre 12 et son extrémité avant en forme de tête 10 de rotule s'appuie sur le fond arrondi de ce passage, sensiblement au niveau des moyens 42 de guidage du piston primaire, qui sont montés à l'intérieur du corps 44 du maître-cylindre, au voisinage de son extrémité arrière. Le maître-cylindre représenté en figure 1 est un maître-cylindre 15 tandem et, de façon bien connue de l'homme du métier, la partie avant du piston primaire 40 agit au moyen d'un ressort de compression 46 sur un piston secondaire 48 qui est monté dans le corps 44 du maître-cylindre en avant du piston primaire et est associé lui-même à un ressort de rappel 50 Ce maître-cylindre tandem comprend deux sorties (non représentées) 20 reliées à des moyens d'alimentation en parallèle du circuit de freinage. Le fonctionnement de ce dispositif connu est le suivant: Quand le conducteur appuie sur la pédale de frein, la tige de commande 24 et le plongeur 26 sont déplacés vers l'avant, ce qui isole d'abord l'une de l'autre les chambres 14 et 16 du servomoteur, puis 25 alimente la chambre arrière 16 en air atmosphérique pour le déplacement vers l'avant du piston 20 Ce déplacement est transmis par la tige de poussée 34 au piston primaire du maître-cylindre dont le déplacement vers l'avant provoque le déplacement vers l'avant du piston secondaire 48, ce qui se traduit par une augmentation de pression dans le circuit de 30 freinage et par le serrage des freins des roues du véhicule. L'effort exercé par la pédale de frein sur la tige de commande 24 comprend des composantes transversales, en raison de la trajectoire en arc de cercle de l'extrémité de la pédale de frein sur laquelle appuie le conducteur, et en raison également du guidage du piston 20 du 5 servomoteur par des moyens annulaires d'étanchéité 52 qui sont logés à l'extrémité d'une cheminée arrière 54 du servomoteur et qui coopèrent avec la partie tubulaire arrière 22 du piston Ces composantes transversales sont transmises au piston primaire par l'extrémité avant en tête de rotule de la tige de poussée 34 mais ont peu d'effet sur les moyens 10 de guidage du piston primaire dans le corps 44 du maître- cylindre, puisque ces moyens de guidage 42 sont sensiblement dans le même plan transversal que l'extrémité avant de la tige de poussée 34. Toutefois, quand ce dispositif est équipé de moyens d'aide au freinage d'urgence qui sont logés à l'intérieur du piston primaire 40 dont 15 I'extrémité arrière s'appuie directement sur le piston 20 du servomoteur, les composantes transversales du déplacement du piston 20 du servomoteur sont appliquées aux moyens de guidage 42 du piston primaire dans le maître-cylindre en étant amplifiées par le bras de levier formé par la longueur libre du piston primaire 40, c'est-à-dire la longueur 20 de sa partie extérieure au maître-cylindre 12, et sont susceptibles de provoquer une usure rapide et une détérioration plus ou moins sévère des moyens de guidage 42. Un premier mode de réalisation de l'invention représenté schématiquement en figure 2 permet d'éviter ces inconvénients. Le dispositif de freinage représenté schématiquement en figure 2 comprend une bonne partie des composants du dispositif traditionnel de la figure 1 et les mêmes chiffres de référence sont attribués à ces composants dans les figures 1 et 2 pour faciliter la description et la compréhension de l'invention Le dispositif de la figure 2 comprend un 30 servomoteur 10 d'assistance pneumatique et un maître-cylindre 12 qui sont du même type que ceux déjà décrits, à l'exception des éléments suivants: Le piston primaire 40 du maître-cylindre 12 contient des moyens d'aide au freinage d'urgence qui sont d'un type connu et qui comprennent 5 essentiellement un piston de réaction 60 logé à l'extrémité arrière du piston primaire 40, une tige 62 de commande de rapport d'assistance, montée axialement coulissante dans le piston de réaction 60, et un piston rapide 64 monté axialement coulissant dans une douille cylindrique fixe emmanchée à l'intérieur du piston primaire 40, dans sa partie avant. La partie avant 20 du piston du servomoteur porte une plaque annulaire de renfort 66 sur laquelle s'appuie l'extrémité arrière du ressort 32 de rappel du piston 20 et qui transmet au piston primaire 40 I'effort axial de poussée généré par le servomoteur 10 La partie centrale de la plaque de renfort 66 comporte un orifice traversé librement par la partie 15 arrière de la tige 62 de commande de rapport d'assistance, qui vient en appui sur un palpeur 68 porté par le plongeur 26 de la tige de commande 24. Des moyens d'appui selon l'invention sont interposés entre la plaque annulaire de renfort 66 et l'extrémité arrière du piston primaire 40 20 et sont dans cet exemple formés de deux rondelles 70 appliquées l'une sur l'autre et pouvant se déplacer transversalement l'une par rapport à l'autre Ces deux rondelles comprennent chacune un orifice central permettant le passage libre de la partie arrière de la tige 62 de commande de rapport d'assistance ainsi qu'éventuellement le passage libre de 25 I'extrémité arrière du piston de réaction 60 Leur diamètre externe est supérieur au diamètre de l'extrémité arrière du piston primaire 40 et au diamètre de l'orifice central de la plaque de renfort 66. Les rondelles 70 peuvent être en tout matériau approprié dès lors qu'elles résistent à la transmission de l'effort axial entre le piston 20 du 30 servomoteur et le piston primaire 40 du maître-cylindre et qu'elles peuvent glisser l'une sur l'autre dans un plan transversal avec un frottement faible ou très faible. Dans une forme de réalisation particulièrement simple et peu coteuse, les deux rondelles sont métalliques et leurs faces en contact sont graissées ou lubrifiées. Lorsqu'un effort est exercé par le piston 20 du servomoteur sur le piston primaire 40 du maître-cylindre, les composantes transversales de cet effort provoquent un déplacement transversal d'une rondelle 70 par rapport à l'autre, mais ne sont plus appliquées à l'extrémité arrière du 10 piston primaire 40 et ne sollicitent plus de façon indésirable les moyens 42 de guidage du piston primaire dans le corps 44 du maître- cylindre. Le mode de réalisation représenté en figure 3 diffère de celui de la figure 2 par les moyens d'appui, qui sont ici du type "butée à billes" et comprennent une série de billes 72 portées par une couronne 74 entre 15 deux rondelles 70 dont l'une est en appui sur la plaque annulaire 66 de renfort du piston 20 du servomoteur et l'autre sur l'extrémité arrière du piston primaire 40 du maître-cylindre 12. Dans ce cas également, les composantes transversales de l'effort exercé par le piston 20 du servomoteur sur le piston primaire 40 du 20 maîtrecylindre provoquent un déplacement transversal d'une des deux rondelles 70 par rapport à l'autre et ne sont plus transmises à l'extrémité arrière du piston primaire 40 du maître-cylindre. Pour le reste, la structure et le fonctionnement du dispositif de la figure 3 sont identiques à ceux décrits pour le dispositif de la figure 2. Comme indiqué plus haut, l'invention est également applicable au cas o le piston primaire 40 contient des moyens de protection contre un choc frontal, et au cas d'un système classique tel que celui représenté en figure 1 o les moyens d'appui 70 ou 70, 72, 74 peuvent être disposés entre le piston 20 du servomoteur et la tige de poussée 34. 30 REVENDICATIONS 1 Dispositif de freinage, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un maître-cylindre ( 12) dont un piston primaire ( 40) reçoit un 5 effort de poussée d'un piston ( 20) d'un servomoteur ( 10) d'assistance pneumatique associé à un plongeur ( 26) porté par une tige de commande ( 24) actionnée par une pédale de frein, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'appui ( 70, 72, 74) interposés entre le piston primaire ( 40) du maître-cylindre et le piston ( 20) du servomoteur pour transmettre un effort 10 axial entre les deux pistons tout en autorisant un déplacement transversal entre eux. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'appui sont de forme annulaire et sont traversés librement par des moyens ( 62) d'aide au freinage d'urgence logés dans le piston 15 primaire ( 40) du maître-cylindre et destinés à venir au contact du plongeur porté par la tige de commande ( 24). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'appui ( 70, 72, 74) sont agencés entre une extrémité du piston primaire ( 40) et une pièce annulaire ( 66) de renfort du piston ( 20) 20 du servomoteur. 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens comprennent deux rondelles transversales ( 70) dont l'une est en appui sur le piston primaire ( 40) et l'autre sur le piston ( 20) du servomoteur, ces deux rondelles étant 25 déplaçables transversalement l'une par rapport à l'autre. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux rondelles ( 70) sont en appui l'une sur l'autre. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les faces des rondelles en contact l'une avec l'autre sont graissées ou 30 lubrifiées. 7 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des éléments de roulement ( 72) sont disposés entre les rondelles ( 70). 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments de roulement comprennent des billes ( 72) portées par une couronne ( 74). 9 Dispositif selon l'une de revendications 1 et 4 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'appui sont interposés entre le piston ( 20) du servomoteur et une tige de poussée agissant sur le piston primaire ( 40) du maître-cylindre. 10 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 4 à 8, caractérisé en ce que les moyens d'appui sont interposés entre le piston ( 20) du servomoteur et une tige de protection logée à l'intérieur du piston primaire ( 40) du maître cylindre et destinée à se rompre lors d'un choc frontal.