Brevet FR2866614A1 — publié le 20050826

DISPOSITIF D'ASSISTANCE AU FREINAGE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif d'assistance au freinage pour un véhicule automobile. Comme représenté sur la figure 1, un dispositif pneumatique connu d'assistance au freinage d'un véhicule automobile comporte un piston moteur 1 dans lequel est montée mobile la tige de commande 2 de la pédale de frein et un servofrein 3 relié au corps 11 du piston moteur 1. Le servofrein 3 comprend une enceinte 31 étanche qui comporte une paroi mobile 32 divisant l'enceinte en une chambre de dépression A et une chambre de pression B. La pression P2, régnant dans la chambre de pression B, est inférieure à la pression atmosphérique. Une soupape 4, couplée avec la tige de commande 2 de la pédale de frein, permet de faire entrer de l'air à la pression atmosphérique contenu dans le corps 11 du piston moteur 1, dans la chambre de pression B, lorsque le conducteur enfonce la pédale de frein.L'air du piston moteur 1 étant à une pression supérieure à la pression régnant dans la chambre de pression B, il s'engouffre dans cette dernière. La pression dans la chambre de pression B devient alors plus forte que celle régnant dans la chambre de dépression A. La paroi mobile 32 exerce alors une poussée sur la tige de poussée 33 du servofrein sur le maître cylindre du système de freinage. La poussée totale exercée sur la tige de poussée 33 du servofrein est donc égale à la poussée exercée par le conducteur plus la poussée exercée par la paroi mobile 32 du fait de la différence de pression entre la chambre de pression B et la chambre de dépression A. En situation de freinage d'urgence, le conducteur n'enfonce pas suffisamment la pédale de frein. Il en résulte que le freinage n'est pas efficace. En particulier, dans le cas d'un système de freinage ABS (anti- bloquant), l'effort exercé par le conducteur n'est pas suffisant pour atteindre rapidement la régulation ABS. Par ailleurs, le temps d'action du dispositif d'assistance au freinage pneumatique précité est incompressible car il faut laisser le temps à l'air à la pression atmosphérique d'entrer dans la chambre de pression du servofrein. Il existe divers dispositifs qui permettent de compenser l'effort moindre fourni par le conducteur sur la pédale de frein en cas de freinage d'urgence. Le document US 6 467 390 décrit un tel dispositif. Il existe également des dispositifs d'assistance au freinage d'urgence pneumatiques qui agissent directement sur le maître cylindre. Le but de la présente invention est de fournir un nouveau dispositif d'assistance au freinage qui permet d'obtenir, entre autre, une assistance plus rapide, notamment dans un cas de freinage d'urgence. Ce but est obtenu au moyen d'un dispositif d'assistance au freinage pour un véhicule automobile du type comportant, de manière connue, un piston moteur et un servofrein, la tige de commande de la pédale de frein étant montée mobile dans le corps du piston moteur, le servofrein comportant une enceinte étanche reliée au corps du piston moteur ; cette enceinte comporte une paroi mobile qui la divise en une chambre de pression située du côté du piston moteur et une chambre de dépression située du côté de la tige de poussée du servofrein, la paroi mobile est de plus couplée avec la tige de poussée du servofrein. Le dispositif comprend également de manière connue, des moyens de mise sous pression de la chambre de pression.De manière caractéristique, selon l'invention, les moyens de mise sous pression comportent des moyens de libération soudaine d'un gaz dans la chambre de pression en sorte d'obtenir dans la chambre de pression une pression supérieure à la pression régnant dans la chambre de dépression. La libération du gaz étant soudaine, la réponse du système de freinage équipé du dispositif d'assistance de l'invention est donc fortement accélérée. On obtient très rapidement, dans la chambre de pression, une pression qui pousse la paroi mobile et entraîne la tige de poussée du servofrein renforçant ainsi le freinage. Le terme soudain signifie, selon l'invention, que la libération du gaz s'effectue à une vitesse supérieure à la vitesse d'entrée de l'air à la pression atmosphérique, à travers le siège de la soupape du dispositif d'assistance de l'art antérieur. La quantité de gaz libéré peut être calculée en sorte d'obtenir dans la chambre de pression, une pression supérieure ou égale à la pression atmosphérique. Plus la pression dans la chambre de pression est élevée, plus le taux d'assistance est important, c'est-à-dire, plus la poussée exercée par la paroi mobile du fait de la différence de pression entre les deux chambres est importante. De même, le gaz libéré peut être à une température supérieure à la température de la chambre de pression. Ainsi, l'augmentation de pression dans la chambre de pression est due d'une part à l'augmentation de la quantité de gaz contenu dans la chambre de pression et d'autre part à l'augmentation de la température de ce gaz. Selon un mode de réalisation, les moyens de libération soudaine d'un gaz comportent un réservoir de gaz. Ce gaz peut être à une pression telle qu'elle va favoriser une entrée rapide du gaz dans la chambre de pression. Selon un second mode de réalisation qui peut être combiné au mode de réalisation précédent, les moyens de libération soudaine d'un gaz comprennent une pluralité d'éléments réactifs contenant un agent chimique capable de générer un gaz par réaction chimique et des moyens de déclenchement de cette réaction chimique. Il est possible, pour l'homme du métier, en choisissant de manière appropriée l'agent chimique, d'obtenir une réaction générant un gaz de manière rapide. L'agent chimique peut, par exemple, contenir de l'azide de sodium, du nitrate de potassium et de la silice. La disposition des différents éléments des moyens de libération soudaine d'un gaz n'est pas limitée selon l'invention. L'homme du métier est à même de déterminer l'emplacement le plus adéquat pour obtenir le plus rapidement possible la pression désirée dans la chambre de pression. Ainsi, au moins un des éléments réactifs peut être placé dans la chambre de pression, la réaction ayant lieu dans la chambre de pression, le gaz y est généré directement. La forme et la disposition des éléments réactifs ne sont pas limités selon l'invention. Ainsi, la pluralité d'éléments réactifs peut se présenter sous la forme d'un ruban. Le dispositif de l'invention peut également comprendre des moyens de détection d'un freinage d'urgence couplés aux moyens de libération soudaine d'un gaz. Dans ce cas, le dispositif de l'invention ne fonctionne qu'en cas de freinage d'urgence. Ceci peut être intéressant, lorsque le dispositif comporte une quantité définie d'éléments réactifs. Une utilisation du dispositif d'assistance quel que soit le type de freinage épuiserait rapidement la réserve d'éléments réactifs. Le dispositif de l'invention peut également être mis en u̇vre avec une soupape disposée dans l'enceinte du servofrein, couplée à la tige de poussée du servofrein telle que décrite en référence à l'art antérieur. Dans ce cas, le dispositif de l'invention peut permettre, entre autre, de compenser le retard de réaction du système de freinage dû à la durée nécessaire pour l'entrée de l'air dans l'enceinte du servofrein, à travers la soupape. Le dispositif de l'invention peut équiper toute sorte de système de freinage. Sa mise en oeuvre dans le cas d'un système de freinage du type anti-bloquant permet d'obtenir rapidement la régulation ABS même en cas de freinage d'urgence. La présente invention, ses caractéristiques et les divers avantages qu'elle procure apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple particulier de réalisation de la présente invention et qui fait référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un dispositif d'assistance au freinage pneumatique tel que décrit dans l'art antérieur ; et - la figure 2 représente un détail d'un mode de réalisation particulier de la présenté invention ; et - la figure 3 illustre l'augmentation du taux d'assistance que peut procurer le dispositif de l'invention. Sur les figures 2 et 3, les éléments de l'invention en commun avec le dispositif de l'art antérieur décrit sur la figure 1 sont référencés à l' identique. Le mode de réalisation particulier de l'invention décrit sur la figure 2 comporte les mêmes éléments que le dispositif décrit sur la figure 1. Il comprend en outre des moyens de libération soudaine d'un gaz dans la chambre de pression B. Ces moyens comportent, dans le mode de réalisation représenté, une réserve d'éléments réactifs 51, des moyens de déclenchement qui comportent un détonateur 52 et une centrale de commande 53. La réserve 51 contient une pluralité d'éléments réactifs (non représentés) contenant un combustible solide tel qu'un mélange d'azide de sodium (NaN3), de nitrate de potassium (KN03) et de silice (Si02), encore dénommé propergol . Cette réserve peut se présenter sous la forme d'un ruban comportant sur une de ses faces une pluralité de pastilles formées par le mélange précité ou par un empilement de pastilles réactives contenant le même mélange. Dans ce cas, une seule pastille est en contact avec le détonateur. Lorsque cette pastille a été consommée, la pastille suivante dans l'empilement tombe, par exemple, sous l'effet de la gravité et vient alors en contact avec le détonateur. Le détonateur 52 est capable sous l'effet d'une impulsion électrique de déclencher la combustion, une à une, des pastilles du mélange d'azide de sodium précité. La réserve 51 et le détonateur 52 sont placés dans la chambre de pression B, au niveau de la paroi de l'enceinte 31, sensiblement face à la paroi mobile 32. Le détonateur 52 et la réserve 51 sont agencés en sorte de pouvoir sélectivement déclencher la réaction de combustion d'une seule des pastilles du mélange précité. La centrale de commande 53 comporte des moyens de détection d'un freinage d'urgence. Ces moyens comportent, par exemple, des moyens de détection de la pression du maître-cylindre, des moyens de détection de la course de la pédale de frein et des moyens de détection de la course de la pédale d'accélérateur. Ces moyens peuvent également être intégrés à d'autres moyens d'assistance au freinage en cas d'urgence équipant le système de freinage du véhicule. Le dispositif de l'invention peut aussi comporter des moyens d'anticipation d'un cas de freinage en urgence et être couplé à tout dispositif d'assistance au freinage, notamment en cas d'urgence, existant. Le fonctionnement du dispositif de l'invention va maintenant être décrit en référence à la figure 2. Lorsque la centrale de commande 53 détecte un cas de freinage d'urgence, elle actionne le détonateur 52, soit électriquement, soit mécaniquement. Le détonateur du dispositif de l'invention peut être commandé mécaniquement, par exemple, lorsque le système de freinage comporte des moyens d'assistance au freinage en cas d'urgence, mécaniques, du type, par exemple, comportant une bille. Les déplacements de la bille peuvent en effet être utilisés pour commander le détonateur. Dans le cas d'un détonateur commandé électriquement, le signal électrique peut provenir du calculateur moteur (traitement des informations de la pédale d'accélérateur), d'un radar, d'un lidar (détection de l'obstacle) ou d'un capteur kinestésique (détection du niveau de stress du conducteur, capteur de pression dans la jante du volant par exemple). Il est également possible d'utiliser une combinaison de moyens électriques et mécaniques afin d'éviter tout déclenchement non désiré du dispositif de l'invention. Le détonateur 52 déclenche la réaction de combustion de l'agent chimique précité. Il s'ensuit la génération d'un gaz chaud (à travers les réactions suivantes, dans le cas du mélange précité) : (1) 2NaN3 2Na+ + N3(2) l ONa + 2KN03 - K2O + 5Na2O + N2 (3) K20 + Na20 +Si02 K2Na2Si04 Les réactions précitées étant extrêmement rapides, la génération d'azote gazeux et chaud à travers les réactions (1) et (2) augmente rapidement la pression dans la chambre de pression B. La paroi mobile 32 entraîne alors la tige de poussée 33 du servofrein sur le maître-cylindre ce qui complète l'effort fourni par le conducteur et renforce donc la force de freinage exercée par le système de freinage. Le temps de réponse du dispositif de l'invention est fortement raccourci par rapport au temps de réponse du dispositif de l'art antérieur car il ne dépend plus uniquement de la vitesse d'entrée de l'air à pression atmosphérique dans la chambre de pression B. Dans le cas du dispositif de l'invention, l'augmentation de la pression est brutale et dépend de manière prépondérante de la vitesse de réaction de l'agent chimique et de la chaleur dégagée qui augmente la température du gaz dans la chambre de pression. Ainsi, il est possible, selon l'invention, en choisissant de manière appropriée la quantité d'agent chimique devant réagir et le type d'agent chimique, d'obtenir une assistance au freinage en cas d'urgence, quasi instantanée. Par ailleurs, il est également possible, toujours en choisissant de manière appropriée la quantité d'agent chimique et le type d'agent chimique, d'obtenir une pression dans la chambre de pression B supérieure à la pression atmosphérique ce qui permet d'augmenter, au moins de manière transitoire, le taux d'assistance qui est défini par le rapport effort de sortie/effort d'entrée . Ainsi, la figure 3 illustre ces phénomènes. La courbe CI correspond à l'augmentation de la pression dans la chambre de pression B en fonction du temps, dans le cas du dispositif d'assistance au freinage de l'art antérieur. La courbe C2 représente l'augmentation de la pression dans la chambre de pression B en fonction du temps, dans le cas d'un dispositif de l'invention prévu pour obtenir, après réaction de l'agent chimique, une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique. La courbe C3 représente l'augmentation de la pression dans la chambre de pression B en fonction du temps, dans le cas d'un dispositif de l'invention prévu pour obtenir, après réaction de l'agent chimique, une pression supérieure à la pression atmosphérique.Les dispositifs sont activés à to, c'est-à-dire que le clapet de la soupape s'ouvre à cet instant et que le détonateur déclenche la réaction chimique dans le cas des dispositifs selon l'invention. Les courbes CI, C2 et C3 montrent bien que la réponse des dispositifs de l'invention intervient dans tous les cas avant celle du dispositif de l'art antérieur. De plus, dans le cas représenté par la courbe C3, on obtient transitoirement, une augmentation du taux d'assistance. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assistance au freinage pour un véhicule automobile du type comportant un piston moteur (1) et un servofrein (3), la tige de commande (2) de la pédale de frein étant montée mobile dans le corps (11) dudit piston moteur (1), ledit servofrein (3) comportant une enceinte étanche (31) reliée au corps (11) du piston moteur (1), ladite enceinte (31) comporte une paroi mobile (32) qui la divise en une chambre de pression (B) située du côté du piston moteur (1) et une chambre de dépression (A) située du côté de la tige de poussée (33) du servofrein (3), ladite paroi mobile (32) étant couplée avec ladite tige de poussée (33) du servofrein, ledit dispositif comprenant des moyens de mise sous pression de la chambre de pression (B),caractérisé en ce que lesdits moyens de mise sous pression comportent des moyens de libération soudaine d'un gaz dans ladite chambre de pression (B) en sorte d'obtenir une pression dans ladite chambre de pression (B), supérieure à la pression régnant dans ladite chambre de dépression (A). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de gaz libéré est telle que la pression dans la chambre de pression après libération dudit gaz est supérieure ou égale à la pression atmosphérique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit gaz libéré est à une température supérieure à la température de la chambre de pression. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de libération comportent un réservoir de gaz. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de libération soudaine d'un gaz comprennent une pluralité d'éléments réactifs (51) contenant un agent chimique capable de générer un gaz par réaction chimique et des moyens de déclenchement (52 ; 53) de ladite réaction chimique. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit agent chimique contient de l'azide de sodium, du nitrate de potassium et de la silice. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'au moins un desdits éléments réactifs est placé dans ladite chambre de pression (B). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments réactifs se présente sous la forme d'un ruban. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit dispositif de freinage comportant des moyens de détection d'un freinage d'urgence (53), lesdits moyens de libération soudaine d'un gaz sont couplés auxdits moyens de détection d'un freinage d'urgence (53). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte en outre une soupape (4), disposée dans ladite enceinte (31) du servofrein (3), couplée à la tige de commande (2) de la pédale de frein et permettant l'entré d'air à la pression atmosphérique dans ladite chambre de pression (B), lorsque ladite tige de commande (2) est déplacée vers ledit servofrein (3). 11. Système de freinage d'un véhicule automobile, notamment du type anti-bloquant, comprenant le dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.