Brevet FR2867134A1 — publié le 20050909

INSTALLATION DE FREINAGE POUR VEHICULE AUTOMOBILE. L'invention est relative à une installation de freinage pour véhicule automobile, du genre de celles qui comprennent un circuit hydraulique de freinage avec un maître-cylindre ayant une sortie reliée à au moins une canalisation de liaison alimentant en liquide sous pression au moins un moteur de frein de roue, et un moyen de commande manuelle actionné par un conducteur pour provoquer le freinage. Le moyen de commande manuelle comporte, généralement, une pédale de frein destinée à être actionnée par le conducteur. Dans certaines conditions de freinage, notamment lors d'un freinage d'urgence, l'effort exercé sur la pédale par le conducteur ne permettrait pas d'obtenir dans le circuit hydraulique de freinage une pression suffisante pour l'efficacité de freinage souhaitée. Pour amplifier l'effort exercé par le conducteur sur la pédale de frein, on peut prévoir un servomoteur d'assistance pneumatique disposé entre une tige commandée directement par la pédale de frein et un piston du maître- cylindre. Un tel servomoteur pneumatique est relativement encombrant et coûteux. Il intervient en outre quelles que soient les conditions de freinage, alors qu'une proportion élevée de freinages, de l'ordre de 90%, s'effectuent à pression relativement faible. L'invention a pour but, surtout, de fournir une installation de freinage qui permette de réduire, ou même de supprimer, l'intervention d'un amplificateur d'effort entre le moyen de commande manuelle et le maîtrecylindre, tout en restant d'une construction simple et économique. Selon l'invention, une installation de freinage pour véhicule automobile du genre défini précédemment est caractérisée en ce qu'elle comporte une pompe hydraulique, un moyen d'entraînement de cette pompe, des moyens de commutation hydraulique permettant de relier le moteur de frein de roue au maître-cylindre ou à la sortie de la pompe, un capteur de la pression de freinage et des moyens de commande sensibles à cette pression de freinage, l'ensemble étant tel que pour des pressions de freinage inférieures ou égales à une limite prédéterminée, le liquide de freinage est fourni par le maître-cylindre, tandis que pour des pressions supérieures à la limite prédéterminée le liquide de freinage sous pression élevée est fourni par la pompe au moteur de frein, la liaison du maître-cylindre avec le moteur de frein étant interrompue. De préférence, le moyen de commande manuelle du maître-cylindre est relié directement au piston du maître-cylindre, sans dispositif intermédiaire amplificateur d'effort. Les moyens de commutation hydraulique peuvent comporter, sur la canalisation de liaison entre la sortie du maître-cylindre et le moteur de frein de roue, une électrovalve commandée de manière à être ouverte lorsque la pression en sortie du maître-cylindre est inférieure ou égale à la limite déterminée, tandis que lorsque la pression dépasse cette limite, la valve est fermée. Les moyens de commande sont avantageusement prévus pour faire tourner à faible régime le moyen d'entraînement, en particulier un moteur électrique, actionnant la pompe lorsque la pression de freinage est inférieure ou égale à la limite prédéterminée, de sorte que la pression en sortie de pompe soit inférieure à celle fournie par le maître-cylindre, tandis que, lorsque la pression dans le circuit de freinage dépasse la limite déterminée, le moyen d'entraînement de la pompe passe à un régime plus élevé pour que la pompe débite dans le circuit de freinage du liquide à pression élevée. L'installation de freinage peut comporter un système ABS (antiblocage de roue), comprenant une capacité hydraulique reliée au moteur de frein par une canalisation sur laquelle est installée une seconde électrovalve commandée par des moyens de calcul du système ABS; l'ensemble est prévu pour que, lorsque la pression en sortie du maître-cylindre est inférieure à la limite prédéterminée, l'aspiration de la pompe soit reliée à ladite capacité, tandis que lorsque la pression en sortie du maître- cylindre dépasse la limite prédéterminée, l'aspiration de la pompe est isolée de la capacité et est reliée à la sortie du maître-cylindre. Avantageusement, les moyens de commutation hydraulique comprennent un élément de commutation, branché sur l'entrée et la sortie de la pompe, qui est commandé par l'inversion du sens de rotation du moteur électrique entraînant la pompe. L'élément de commutation peut comprendre une chemise coulissante commandé par le déplacement axial d'un manchon monté libre en translation sur l'arbre d'entraînement du moteur, un ensemble pion I rampe inclinée étant prévu entre l'arbre du moteur et le manchon coulissant pour provoquer un déplacement axial de ce manchon lors d'une inversion du sens de rotation du moteur, ce déplacement axial du manchon commandant un déplacement de la chemise et une inversion de l'élément de commutation. La pompe peut être du type à piston commandé par un 15 excentrique. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit en détail avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins Fig.l est un schéma partiel d'une installation de freinage selon l'invention, dans une première configuration de fonctionnement. Fig.2 est un schéma semblable à Fig.1, pour une autre 25 configuration de fonctionnement et, Fig.3 montre à plus grande échelle partie en coupe et partie en extérieur une réalisation de la pompe et de sa commande. En se reportant à Fig.l des dessins, on peut voir la représentation partielle schématique d'une installation de freinage pour véhicule automobile, qui comprend un circuit hydraulique de freinage C avec un maître-cylindre 1 dont la sortie est reliée à au moins une canalisation de liaison 2 alimentant en liquide sous pression au moins un moteur 3 de frein de roue. Dans le cas d'un frein à disque, le moteur d'un frein de roue est constitué, de manière classique, par un étrier comportant au moins un cylindre dans lequel peut coulisser un piston sous l'action de la pression de liquide pour serrer le disque entre deux plaquettes de frein. L'installation comporte un moyen de commande manuelle 4, généralement constitué par une pédale de frein P, propre à être actionné par un conducteur pour provoquer un freinage par augmentation de la pression dans la canalisation 2. La pédale de frein P est reliée directement par une tige 5, articulée à une extrémité sur la pédale P, au piston 6 du maître-cylindre. Aucun amplificateur d'effort n'est prévu entre la pédale P et le piston du maître-cylindre. Des moyens de commutation hydraulique comprennent une électrovalve 7, à deux positions, installée sur la canalisation 2. Cette électrovalve 7 est commandée, par exemple, par un ordinateur de bord 8. La valve 7 peut occuper une position ouverte, illustrée sur Fig.1, permettant au liquide sous pression de la canalisation 2 de parvenir au moteur de frein 3, ou une position fermée illustrée sur Fig.2, propre à interrompre l'alimentation du moteur 3 à partir de la canalisation 2. L'installation de freinage comporte en outre une pompe hydraulique 9 entraînée par un moteur électrique 10 commandé par l'ordinateur 8. La liaison en rotation entre le moteur 10 et la pompe 9 est représentée schématiquement par un arbre 11. Les moyens de commutation hydraulique comprennent un élément de commutation formé par une valve 12 prévue entre la pompe 9 et le circuit de freinage C. Dans une première position de repos illustrée sur Fig.1, la valve 12 assure par une voie une liaison entre le refoulement ou sortie de la pompe 9 et une canalisation 13 reliée à la canalisation 2 par l'intermédiaire d'un composant hydraulique D de raccordement, tandis que l'aspiration de la pompe 9 est reliée, par une autre voie de la valve 12, à une canalisation 14. Cette canalisation 14 est reliée à un tronçon de la canalisation 2 compris entre le moteur de frein 3 et la valve 7 par l'intermédiaire d'une électrovalve 15 d'un système ABS (antiblocage de roue) comportant un ordinateur 16 qui commande le fonctionnement de la valve 15 selon des informations reçues de capteurs (non représentés) . La valve 15 occupe normalement une position fermée illustrée sur Fig.1 et ne passe en position ouverte que lorsqu'un blocage de la roue correspondante est détecté. Une capacité hydraulique E est branchée sur la partie de la canalisation 14 comprise entre l'électrovalve 15 et la valve 12. La capacité E est formée par une chambre cylindrique dans laquelle peut coulisser un piston à l'encontre d'un ressort pour permettre d'accumuler un certain volume de liquide. La valve 12 peut passer dans une deuxième position illustrée sur Fig.2. Dans cette configuration, la valve 12 relie le refoulement de la pompe 9 à une canalisation 17 branchée en parallèle à la canalisation 2 sur le moteur de frein de roue 3, tandis que l'aspiration de la pompe 9 est reliée à la canalisation 13. Le changement de position de la valve 12 est avantageusement commandé mécaniquement par l'inversion du sens de rotation du moteur 10. Comme illustré sur Fig.3, la pompe 9 est du type pompe à piston 18 dont le coulissement alternatif dans l'alésage d'un cylindre 19 est commandé par une came 20 constituée par un excentrique calé sur l'arbre de sortie 11 du moteur 10. Le cylindre 19 est entouré par une chemise cylindrique 21 mobile en translation axiale à l'encontre d'un ressort de rappel 22. La chemise 21 comporte sur sa surface extérieure des gorges annulaires 23, 24 qui, selon la position axiale de la chemise 21, permettent d'assurer les liaisons schématiquement représentées sur Fig.l et Fig.2. La position haute de la chemise 21 illustrée sur Fig.3 correspond à la configuration de Fig.2: la gorge 23 assure la liaison entre le refoulement de la pompe et l'orifice relié à la canalisation 17, tandis que la gorge 24 assure la liaison entre l'aspiration de la pompe et l'orifice relié à la canalisation 13. La position basse de la chemise 21 permet d'obtenir la configuration de Fig.l. Le changement de la position axiale de la chemise 21 est commandé par un manchon 25 monté coulissant sur l'arbre 11 de sortie du moteur. Le manchon 25 comporte un chanfrein tronconique 26 qui peut coopérer avec un chanfrein conjugué 27 prévu à l'extrémité inférieure de la chemise 21. Le manchon 25 comporte une lumière inclinée 28 formant rampe sensiblement en forme de S dont les extrémités sont décalées suivant la direction axiale du manchon 25. Un pion radial 29 calé sur l'arbre 11 est engagé dans la lumière 28. Un ressort de compression 30 est prévu entre le manchon 25 et une bague 31 ancrée sur l'arbre 11. Pour un sens de rotation de l'arbre 11, le pion 29 vient se placer à une extrémité de la lumière 28, tandis que pour le sens de rotation inverse, le pion 29 vient se placer à l'autre extrémité provoquant ainsi un déplacement axial du manchon 25 relativement à l'arbre 11; il en résulte un déplacement axial correspondant de la chemise 21 dont l'extrémité inférieure 27 coopère soit avec le chanfrein 26 en position basse, soit avec la surface cylindrique du manchon 25 en position haute. La commande mécanique de la valve 12 à partir de l'arbre 11 est illustrée par des tirets sur les schémas des Figs.1 et 2. Un capteur 32 convertissant la pression hydraulique en une tension électrique est installé sur la canalisation 2 à la sortie du maîtrecylindre 1. Le signal électrique fourni par ce capteur 32 est envoyé à l'ordinateur 8. Un autre capteur 33 convertissant la course de la pédale P en une tension électrique est également prévu et sa sortie est reliée à l'ordinateur 8. De manière classique, la pédale P commande un contact électrique 34 d'allumage des feux de stop. Ceci étant, le fonctionnement de l'installation de freinage est le suivant. Pour exercer un freinage le conducteur, de manière usuelle, appuie sur la pédale P. Aussi longtemps que la pression du liquide dans la conduite 2, à la sortie du maître-cylindre, reste inférieure à une limite déterminée, par exemple 30 bars, l'ordinateur 8, qui reçoit l'information de pression par le transducteur 32, commande le maintien de la valve 7 dans la position ouverte de Fig.1. En outre, l'ordinateur 8 commande la rotation du moteur 10 à faible régime et dans un sens tel que la valve 12 occupe la position illustrée sur Fig.1, c'est-à-dire que la pompe 9 assure la vidange de la capacité E reliée à son aspiration. La pression en sortie de la pompe 9 est envoyée dans la canalisation 13. Elle est inférieure à la pression dans la canalisation 2 de sorte que le comparateur D est dans une position coupant la communication entre la canalisation 13 et la canalisation 2. Le freinage est assuré directement par l'action de la pédale P et la pression est générée par le maître-cylindre dans la canalisation 2. Lorsque la pression dans la canalisation 2 dépasse une limite déterminée, l'ordinateur 8 en réponse à l'information fournie par le capteur 32, envoie un ordre de changement de position de la valve 7 qui passe en position fermée illustrée sur Fig.2, et un ordre d'inversion du sens de rotation du moteur 10 et d'augmentation de la vitesse de rotation. L'inversion du sens de rotation du moteur 10 et de l'arbre 11 provoque un coulissement axial du manchon 25 (Fig.3) et un déplacement correspondant de la chemise 21 qui entraîne une modification entre les liaisons d'entrée et de sortie de la pompe. L'aspiration de la pompe se trouve reliée à la sortie du maître-cylindre comme illustré sur Fig.2, tandis que le refoulement de la pompe débite vers le moteur 3 de frein de roue par la canalisation 17. La mise en rotation plus élevée du moteur 10 permet de générer la pression nécessaire pour exercer un freinage efficace. Le système ABS est conservé. Lorsqu'un blocage de roue est détecté, l'ordinateur 16 commande le changement de position de la valve 15 qui passe de la position fermée illustrée sur Fig.1 et 2 à la position ouverte. Le liquide de l'installation de freinage peut alors s'écouler vers la chambre E et la remplir, ce qui fait chuter la pression dans les freins et permet de débloquer les roues. Si la durée d'ouverture de la valve 15 est telle que la capacité E risque d'être complètement remplie, la position de la valve 12 est inversée par une inversion du sens de rotation du moteur 10 commandé par l'ordinateur 8, pour vider la capacité E qui se trouve alors reliée à l'aspiration de la pompe 9. L'instant auquel la capacité E sera complètement remplie est déterminé par un logiciel, chargé dans l'ordinateur 8, permettant d'effectuer le calcul à partir de l'instant connu d'ouverture de la valve 15, du débit connu à partir de la section des canalisations et de la pression amont, et du volume connu de la capacité E. La réalisation de la pompe 9 sous forme d'une pompe à piston 18 commandée par un excentrique 20 permet de 2867134 s maintenir le sens de fonctionnement de la pompe malgré l'inversion du sens de rotation de l'excentrique et du moteur. La commande du changement de position de la valve 12 par inversion du sens de rotation du moteur 10 permet d'éviter des circuits électriques pour accomplir cette fonction d'inversion. REVENDICATIONS 1. Installation de freinage pour véhicule automobile comprenant un circuit hydraulique de freinage ( C) avec un maître-cylindre (1) ayant une sortie reliée à au moins une canalisation de liaison (2) alimentant en liquide sous pression au moins un moteur (3) de frein de roue, et un moyen de commande manuelle (4) actionné par un conducteur pour provoquer le freinage, caractérisée en ce qu'elle comporte une pompe hydraulique (9), un moyen d'entraînement (10) de cette pompe, des moyens de commutation hydraulique (7,12) permettant de relier le moteur (3) de frein de roue au maître-cylindre (1) ou à la sortie de la pompe (9) , un capteur (32) de la pression de freinage et des moyens de commande (8) sensibles à cette pression de freinage, l'ensemble étant tel que pour des pressions de freinage inférieures ou égales à une limite prédéterminée, le liquide de freinage est fourni par le maître-cylindre (1), tandis que pour des pressions supérieures à la limite prédéterminée le liquide de freinage sous pression élevée est fourni par la pompe (9) au moteur de frein, la liaison du maître-cylindre avec le moteur de frein étant interrompue. 2. Installation de freinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de commande manuelle (4) du maître-cylindre est relié directement au piston (6) du maître-cylindre, sans dispositif intermédiaire amplificateur d'effort. 3. Installation de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de commutation hydraulique (7,12) comportent, sur la canalisation de liaison (2) entre la sortie du maître-cylindre et le moteur de frein de roue, une électrovalve (7) commandée par les moyens de commande (8) de manière à être ouverte lorsque la pression en sortie du maître-cylindre est inférieure ou égale à la limite déterminée, tandis que lorsque la pression dépasse cette limite, la valve (7)est fermée. 4. Installation de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de commande (8) io sont prévus pour faire tourner à faible régime le moyen d'entraînement (10) actionnant la pompe (9) lorsque la pression de freinage est inférieure ou égale à la limite prédéterminée, de sorte que la pression en sortie de pompe soit inférieure à celle fournie par le maître-cylindre (1), tandis que, lorsque la pression dans le circuit de freinage ( C) dépasse la limite déterminée, le moyen d'entraînement (10) de la pompe passe à un régime plus élevé pour que la pompe débite dans le circuit de freinage du liquide à pression élevée. 5. Installation de freinage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen d'entraînement actionnant la pompe (9) est un moteur électrique (10). 6. Installation de freinage selon l'une des revendications précédentes, comportant un système ABS avec une capacité hydraulique (E) reliée au moteur de frein (3) par une canalisation (14) sur laquelle est installée une seconde électrovalve (15) commandée par des moyens de calcul (16) du système ABS, caractérisée en ce que l'ensemble est prévu pour que, lorsque la pression en sortie du maître-cylindre (1) est inférieure à la limite prédéterminée, l'aspiration de la pompe (9) soit reliée à ladite capacité (E), tandis que lorsque la pression en sortie du maître-cylindre dépasse la limite prédéterminée, l'aspiration de la pompe est isolée de la capacité et est reliée à la sortie du maître-cylindre (1). 7. Installation de freinage selon l'ensemble des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que les moyens de commutation hydraulique comprennent un élément de commutation (12), branché sur l'entrée et la sortie de la pompe (9), qui est commandé par l'inversion du sens de rotation du moteur électrique (10) entraînant la pompe. 8. Installation de freinage selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément de commutation (12) comprend une chemise coulissante (21) commandée par le déplacement axial d'un manchon (25) monté libre en translation sur l'arbre d'entraînement (11) du moteur, un ensemble pion (29) / rampe inclinée (28) étant prévu entre l'arbre du moteur et le manchon coulissant pour provoquer un déplacement axial de ce manchon lors d'une inversion du sens de rotation du moteur, ce déplacement axial du manchon commandant un déplacement de la chemise (21) et une inversion de l'élément de commutation. 9. Installation de freinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe (9) est du type à 10 piston (18) commandé par un excentrique (20).