Brevet FR2869283A1 — publié le 20051028

La présente invention concerne un ensemble formant plongeur pour servofrein, et un servofrein muni de cet ensemble. Habituellement, le servofrein d'un véhicule automobile est muni d'une enceinte intercalée axialement entre un maître cylindre et une tige de commande reliée à une 5 pédale de commande de frein. L'enceinte comprend une première chambre susceptible d'être raccordée à une source de pression pneumatique, par exemple l'air atmosphérique, et une seconde chambre séparée de la première chambre par un ensemble mobile comprenant un piston pneumatique, dit piston moteur, relié à une jupe rigide et à une membrane souple. L'ensemble formant plongeur est destiné à transmettre des efforts entre la tige de commande reliée à la pédale et un disque de réaction relié à une tige d'actionnement du maître cylindre. De manière classique, au repos, il existe un jeu entre l'ensemble formant plongeur et le disque de réaction. Conformément au fonctionnement classique du servofrein, l'action sur la pédale de commande frein provoque l'avancement de la tige de commande et de l'ensemble formant plongeur, ce qui entraîne le déplacement du piston moteur. Pendant l'action de freinage, le disque de réaction se déforme sous l'effet d'efforts opposés d'action du piston moteur et de réaction de la tige d'actionnement du maître cylindre. Cette déformation du disque de réaction a pour effet de rapprocher des surfaces en vis à vis du disque de réaction et de l'ensemble formant plongeur. Lorsque l'ensemble formant plongeur entre en contact avec le disque de réaction, une augmentation de la pression hydraulique ne peut être obtenue que par augmentation de l'effort qu'exerce le conducteur sur la pédale de frein. II apparaît clairement que le fonctionnement de l'assistance au freinage dépend notamment du jeu existant entre l'ensemble formant plongeur et le disque de réaction, ce jeu étant généralement fixé à une valeur désirée lors de l'assemblage du système de freinage, par exemple grâce à un usinage précis de l'ensemble formant plongeur. La présente invention a pour but de développer des moyens de réglage permettant de modifier dynamiquement, c'est à dire pendant le fonctionnement du véhicule, le jeu existant entre l'ensemble formant plongeur et le disque de réaction. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble formant plongeur pour servofrein, destiné à transmettre des efforts entre une tige de commande et un disque de réaction, caractérisé en ce qu'il comprend un matériau de volume variable sous l'action de la chaleur, deux parties respectivement proximale et distale mobiles l'une par rapport à l'autre sous l'effet de la variation de volume du matériau, et des moyens d'échange thermique avec le matériau. Ainsi, la longueur de l'ensemble formant plongeur selon l'invention est réglable par chauffage ou refroidissement du matériau. On peut donc modifier le jeu entre l'ensemble formant plongeur et le disque de réaction pour piloter l'assistance du servofrein. Suivant une caractéristique avantageuse, le matériau de volume variable comporte un mélange d'hydrocarbure saturé, de préférence de la paraffine ou de la cire. En effet, le point de fusion d'un tel matériau est relativement bas. Plus précisément, il se situe généralement autour de 70 . Cette température est facile à atteindre, ce qui permet, par un chauffage modéré, de bénéficier du changement de volume important intervenant lors du changement d'état solide-liquide du matériau. Un ensemble formant plongeur selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la partie proximale comporte un boîtier de logement du matériau, délimité par une paroi déformable; la paroi déformable comporte une membrane en élastomère ou en caoutchouc naturel; l'ensemble formant plongeur comprend en outre une tige d'écartement des 20 parties proximale et distale, montée coulissante sur la partie distale parallèlement à un axe de la tige; - la tige est munie d'une première extrémité coopérant avec la paroi déformable; - la tige est munie d'une seconde extrémité coopérant avec la partie distale; - le boîtier à une forme cylindrique sensiblement coaxiale à la tige; les moyens d'échange thermique comprennent des résistances électriques; - les résistances électriques comprennent des bandes résistives, portées par des moyens isolants fixés sur la surface interne du boîtier. Suivant une autre caractéristique avantageuse de cet ensemble, les moyens d'échange thermique comprennent un dispositif à effet Peltier. Un tel dispositif permet en effet de transmettre ou d'absorber des calories, suivant son mode de fonctionnement. Il est ainsi possible de régler efficacement et rapidement le volume du matériau. Un ensemble formant plongeur selon l'invention peut encore comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: le dispositif à effet Peltier comprend plusieurs jonctions de semi-conducteurs PN disposées en série autour du boîtier; les éléments P et N sont séparés par une entretoise métallique conductrice; - l'entretoise comporte des dissipateurs thermiques, de préférence des ailettes thermiques; l'entretoise est en forme de T, une première barre du T formant l'entretoise entre deux éléments PN et une seconde barre du T, perpendiculaire à la première, portant les dissipateurs thermiques; les éléments P et N ont des formes générales annulaires et sont disposés de manière alternée les uns à la suite des autres. La présente invention concerne également un servofrein du type comportant une tige de commande et un disque de réaction, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble formant plongeur selon l'invention, destiné à transmettre des efforts entre la tige de commande et le disque de réaction. 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 comprenant un servofrein muni d'un ensemble formant plongeur selon l'invention; - la figure 2 est une vue de détail, en coupe axiale, de l'ensemble formant plongeur du dispositif de commande de la figure 1. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de commande de frein pour véhicule automobile, désigné par la référence générale 10. Le dispositif 10 de commande de frein comprend une tige 12 d'actionnement d'un maître cylindre classique 13. Le dispositif 10 de commande de frein comprend également un servofrein 14 d'assistance pneumatique au freinage, destiné à piloter le maître cylindre, muni d'une enceinte 16 ayant une forme générale de révolution autour d'un axe X. Cet axe X 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 12 et une tige de commande 18 reliée à une pédale classique de commande de frein, non représentée. La tige de commande 18 est liée axialement à un ensemble formant plongeur 20, organe mobile de commande destiné à recevoir l'effort de commande appliquée sur la pédale de frein par l'utilisateur. De façon classique, l'enceinte 16 comprend une première chambre, dite chambre arrière CA, susceptible d'être reliée à une source de pression pneumatique, par exemple l'air atmosphérique comme dans le mode de réalisation 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 à une membrane souple 26. La chambre avant CB est susceptible d'être reliée à une source de vide à l'aide de moyens de 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 des pressions dans au moins l'une des chambres CA et CB. Cette variation de pression est génératrice de la force d'assistance du servofrein 14. L'ensemble à piston 22 est solidaire axialement de la tige 12 d'actionnement du maître cylindre. L'ensemble à piston 22 est rappelé élastiquement vers une position de repos, correspondant à un volume minimal de la chambre arrière CA, à l'aide de moyens classiques 28. Un disque de réaction 30, comportant une partie déformable élastiquement 32, est intercalé axialement entre la tige 12 d'actionnement du maître cylindre 13 et l'ensemble formant plongeur 20. Le disque de réaction 30 est lié axialement à la tige 12 et à l'ensemble piston 22. On a représenté sur la figure 2 l'ensemble formant plongeur 20 plus en détail. Dans ce qui suit, un élément de la chaîne cinématique reliant le conducteur à un frein du véhicule sera dit "élément proximal" lorsqu'il est proche du conducteur dans cette chaîne cinématique et "élément distal" lorsqu'il est proche du frein dans cette chaîne cinématique. L'ensemble formant plongeur 20, de forme générale de révolution, comprend deux parties respectivement proximale P et distale D, sensiblement coaxiales, mobiles axialement l'une par rapport à l'autre de façon à permettre le réglage de la longueur de cet ensemble formant plongeur 20. La tige de commande 18 est liée axialement à la partie proximale P de l'ensemble formant plongeur 20. La partie distale D du plongeur reçoit donc l'effort de commande appliqué par l'utilisateur par l'intermédiaire de la partie proximale P du plongeur. La partie distale D de l'ensemble formant plongeur 20 est montée coulissante sur la partie proximale P de façon à être guidée axialement par cette partie proximale P. Plus précisément, la partie proximale comporte une partie 34 en forme de cylindre creux autour de laquelle coulisse axialement la partie distale D. L'ensemble formant plongeur 20 comprend en outre un matériau de volume variable 36 sous l'action de la chaleur, comportant un mélange d'hydrocarbure saturé, par exemple de la paraffine ou de la cire. Le matériau 36 est logé dans un boîtier 38 de la partie proximale P, de forme sensiblement cylindrique, muni d'une extrémité axiale délimitée par une paroi déformable 40 comportant une membrane en élastomère ou en caoutchouc naturel. L'ensemble formant plongeur comporte de plus une tige d'écartement 42 des parties proximale P et distale D. La tige d'écartement 42 est montée coulissante axialement parallèlement à son axe dans un perçage axial de guidage ménagé dans la partie 34 de la partie proximale P. La tige d'écartement 42 est munie d'une première extrémité coopérant avec la paroi déformable 40, et d'une seconde extrémité coopérant avec la partie distale D. L'ensemble formant plongeur 20 comprend encore des moyens d'échange thermique 44 avec le matériau 36. Dans l'exemple illustré, les moyens d'échange thermique 44 comprennent d'une part des résistances électriques en forme de bandes 46. Les bandes résistives 46 sont portées par des moyens 48 isolant les bandes résitives 46 du boîtier 38. Les moyens isolants 48 sont fixés sur la surface intérieure du boîtier 38. D'autre part, les moyens d'échange thermique comprennent un dispositif à effet Peltier 50, dont le fonctionnement est bien connu de l'homme du métier. Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif à effet Peltier 50 comprend des éléments 52 de semi-conducteurs P et N, formant des jonctions de semi-conducteurs disposées en série autour du boîtier. Les éléments 52 ont des formes générales annulaires et sont disposés de manière alternée les uns à la suite des autres autour du boîtier 38, de manière à entourer celui-ci. Les éléments 52 sont séparés deux à deux axialement par une entretoise métallique conductrice 54, en forme de "T". Une première barre du T forme entretoise entre un élément 52 de type P et un élément 52 de type N, tandis qu'une seconde barre du T, perpendiculaire à la première, porte des dissipateurs thermiques comprenant, dans le mode de réalisation décrit, des ailettes thermiques 56. On précisera ci-dessous les principaux aspects du fonctionnement du servofrein 14 liés à l'invention. Des moyens de calcul classiques pilotent les moyens d'échange thermique 44 en fonction de paramètres caractérisant l'action de freinage, celle-ci pouvant être notamment urgente ou normale. Sur la figure 2, on a représenté l'ensemble formant plongeur dans une configuration de repos. On notera que dans cette configuration de repos, il existe un jeu axial J entre la partie distale D du plongeur et la partie déformable 32 du disque de réaction 30. Lors d'une dilatation du matériau 36, la membrane 40 pousse la tige d'écartement 42 qui, à son tour, pousse la partie distale D le long de la partie cylindrique 34 de manière à allonger l'ensemble formant plongeur et réduire le jeu J. Ce jeu relativement faible permet un saut de pression normal dans le maître-cylindre adapté à un freinage normal. Lors d'une contraction du matériau 36, un ressort 58 formant des moyens de rappel fait coulisser la partie distale D le long de la partie cylindrique 34 de manière à raccourcir l'ensemble formant plongeur et augmenter le jeu J. Ce jeu plus important que le précédent permet un saut de pression relativement important dans le maître-cylindre propice à un freinage d'urgence. On notera que l'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit. En particulier, les résistances électriques des moyens d'échange thermique 44 peuvent avoir des structures variées qui ne soient pas nécessairement des bandes. Par ailleurs, on notera que l'invention permet de piloter le fonctionnement de l'assistance du servofrein, par exemple le jeu J décrit ci-dessus ou encore des vannes de circulation d'air entre les deux chambres du servofrein, en faisant varier la position relative de deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre de l'ensemble formant plongeur. REVENDICATIONS 1. Ensemble formant plongeur (20) pour servofrein (14), destiné à transmettre des efforts entre une tige de commande (18) et un disque de réaction (30), caractérisé en ce qu'il comprend un matériau de volume variable (40) sous l'action de la chaleur, deux parties respectivement proximale (P) et distale (D) mobiles l'une par rapport à l'autre sous l'effet de la variation de volume du matériau (36), et des moyens d'échange thermique (44) avec le matériau (36). 2. Ensemble formant plongeur (20) selon la revendication 1, dans lequel le 10 matériau de volume variable (36) comporte un mélange d'hydrocarbure saturé, de préférence de la paraffine ou de la cire. 3. Ensemble formant plongeur (20) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la partie proximale (P) comporte un boîtier (38), délimité par une paroi déformable (40), de logement du matériau (36). 4. Ensemble formant plongeur (20) selon la revendication 3, dans lequel la paroi déformable (40) comporte une membrane en élastomère ou en caoutchouc naturel. 5. Ensemble formant plongeur (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre une tige d'écartement (42) des parties proximale (P) et distale (D) montée coulissante sur la partie distale (P), parallèlement à un axe de la tige d'écartement (42). 6. Ensemble formant plongeur (20) selon les revendications 3 et 5, dans lequel la tige (42) est munie d'une première extrémité coopèrant avec la paroi déformable (40) parallèlement à un axe de la tige d'écartement (42). 7. Ensemble formant plongeur (20) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la tige (42) est munie d'une seconde extrémité coopèrant avec la partie distale (D). 8. Ensemble formant plongeur (20) selon la revendication 3 et la revendication 5 ou 6, dans lequel le boîtier (38) a une forme cylindrique sensiblement coaxiale à la tige d'écartement (42). 9. Ensemble formant plongeur (20) selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 8, dans lequel les moyens d'échanges thermiques (44) comprennent des résistances électriques (46). 10. Ensemble formant plongeur (20) selon les revendications 3 et 9, dans lequel les résistances électriques (46) comprennent des bandes résistives, portées par des moyens isolants (48) fixés sur la surface interne du boîtier (38). 11. Ensemble formant plongeur (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les moyens d'échanges thermiques (44) comprennent un dispositif à effet Peltier (50). 12. Ensemble formant plongeur (20) selon les revendications 3 et 11, dans lequel le dispositif à effet Peltier (50) comprend plusieurs jonctions semi-conducteurs PN disposées en série autour du boîtier (38). 13. Ensemble format plongeur (20) selon la revendication 12, dans lequel les éléments (52) P et N sont séparés par une entretoise métallique conductrice (54). 14. Ensemble formant plongeur (20) selon la revendication 13, dans lequel l'entretoise (54) comporte des dissipateurs thermiques (56), de préférence des ailettes thermiques. 15. Ensemble formant plongeur (20) selon la revendication 14, dans lequel l'entretoise (54) est en forme de "T", une première barre du "T" formant l'entretoise (54) entre deux éléments (52) PN et une seconde barre du "T", perpendiculaire à la première, portant les dissipateurs thermiques (56). 16. Ensemble formant plongeur (20) selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, dans lequel les éléments (52) P et N ont des formes générales annulaires et sont disposés de manière alternée les uns à la suite des autres. 17. Servofrein (14) du type comportant une tige de commande (18) et un disque de réaction (30), caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble formant plongeur (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, destiné à transmettre des efforts entre la tige de commande (18) et le disque de réaction (30).