Brevet FR2872761A1 — publié le 20060113

L'invention concerne une commande de freinage, comprenant un maître cylindre, un ensemble piston moteur, une tige de poussée apte à se déplacer longitudinalement, un servomoteur comprenant deux chambres séparées par une jupe qui est apte à se déplacer longitudinalement pour exercer un effort sur l'ensemble piston moteur lorsqu'une différence de pression est établie entre les deux chambres. Une telle commande de freinage fait partie d'un système de freinage de véhicule automobile, le maître cylindre étant relié à un circuit hydraulique de freinage du véhicule, la tige de poussée étant liée en mouvement à une pédale de frein. Sur enfoncement de la pédale de frein, la tige de poussée se déplace longitudinalement pour exercer un effort sur un piston situé dans le maître cylindre, de manière à mettre sous pression le circuit hydraulique afin d'obtenir l'effet de freinage. La pression dans le circuit hydraulique, et donc l'intensité de freinage, est ainsi directement proportionnelle à l'effort exercé par la tige de poussée sur le piston. Afin de réduire l'effort que le conducteur doit appliquer à la pédale de frein, l'effort qu'exerce la tige de poussée sur le piston du maître cylindre est assisté par la jupe qui sépare le servomoteur en deux chambres. Plus particulièrement, l'une des deux chambres, dite chambre basse pression, communique en permanence avec une source basse pression telle qu'un collecteur d'admission du moteur. La différence de pression entre les deux chambres est gérée par une valve à trois voies située entre la tige de poussée et un organe directement lié en mouvement à la pédale de frein. La valve met en communication la chambre basse pression avec l'autre chambre, dite chambre à pression variabler, lorsque la pédale n'est pas actionnée, et elle met en communication la chambre à pression variable avec 2872761 2 la pression atmosphérique pour établir une différence de pression lorsque la pédale de frein est actionnée. Compte tenu de la faible différence entre la pression dans le collecteur d'admission, et la pression atmosphérique, la jupe a une surface importante pour pouvoir exercer un effort suffisant sur la tige de poussée. Typiquement, le servomoteur d'une telle commande de freinage a un diamètre situé entre vingt et trente centimètres, et une longueur valant environ dix centimètres. Le but de l'invention est de réduire la taille d'une telle commande de freinage afin de faciliter son intégration dans un véhicule automobile. A cet effet, l'invention a pour objet une commande de freinage, comprenant un maître cylindre, un ensemble piston moteur, une tige de poussée apte à se déplacer longitudinalement, un servomoteur comprenant deux chambres séparées par une jupe qui est apte à se déplacer longitudinalement pour exercer un effort sur l'ensemble piston moteur lorsqu'une différence de pression est établie entre les deux chambres, caractérisé en ce que la tige de poussée peut se déplacer sur une plus grande course que la jupe en étant libre de se déplacer indépendamment de cette jupe lorsque cette jupe est en fin de course, et en ce qu'il comprend un capteur de position de la tige de poussée pour enclencher un groupe hydraulique relié à un circuit hydraulique de freinage lorsque la tige de poussée se déplace indépendamment de la jupe. La longueur du servomoteur est ainsi diminuée par la réduction de la course de la jupe qu'il renferme. Lorsque la jupe est en fin de course, ce qui correspond par exemple à une situation de freinage important ou de freinage d'urgence, le capteur de position enclenche un groupe hydraulique qui applique à son tour une pression dans le circuit de freinage pour assister l'effort appliqué par le conducteur sur la pédale de frein. 2872761 3 L'invention concerne aussi une commande de freinage comprenant un capteur de position de la tige de poussée, ou un capteur de l'effort appliqué à cette tige de poussée, pour enclencher un groupe hydraulique relié à un circuit hydraulique de freinage lorsque la tige de poussée est en fin de course, ou lorsque l'effort appliqué à cette tige de poussée est supérieur à une valeur seuil prédéterminée. Dans ce cas, la tige de poussée peut être solidaire de la jupe de telle sorte qu'en cas de freinage important ou de freinage d'urgence, la pression dans le circuit de freinage est assurée seulement par le groupe hydraulique en fonction d'informations issues du capteur de position ou du capteur d'effort. La course totale de la tige de poussée est alors réduite, de sorte qu'il est possible d'équiper la commande d'un maître cylindre ayant lui-même une longueur réduite pour diminuer encore la longueur globale de la commande de freinage. Le capteur de position de la tige de poussée est avantageusement un capteur à courants de Foucault, permettant d'évaluer avec précision la position de cette tige. Le groupe hydraulique actionné par le capteur de position peut être soit un groupe hydraulique dédié, soit le groupe hydraulique équipant un système de freinage de type ABS ou encore ESP du véhicule. Avantageusement, le capteur de position enclenche ce groupe hydraulique par l'intermédiaire d'une électrovanne pour que ce groupe hydraulique réagisse à une variation de pression due à l'ouverture de cette électrovanne, de manière à obtenir un temps de réaction le plus court possible. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, c'est l'ensemble piston moteur avec la tige de poussée qui est libre de se déplacer par rapport à la jupe. L'ensemble piston moteur comprend un épaulement externe sur lequel appuie le bord d'un perçage central de 2872761 4 la jupe en début de course, cet épaulement s'éloignant de ce bord de la jupe lorsque celle-ci est en fin de course, c'est-à-dire lorsqu'elle est en butée contre le fond du servomoteur. Selon un autre mode de réalisation, c'est la tige de poussée qui peut se déplacer indépendamment de l'ensemble piston moteur, lorsque la jupe est en fin de course. Dans ce mode de réalisation, la tige de poussée est mobile téléscopiquement à l'intérieur du piston moteur, ce qui permet de réduire encore la longueur de la commande de freinage. L'invention concerne également un système de freinage comprenant un circuit hydraulique de freinage, une commande de freinage telle qu'indiquée ci-dessus, et un groupe hydraulique qui inclut un accumulateur de pression destiné à mettre le circuit hydraulique de freinage sous pression de façon sensiblement instantanée lorsque le groupe hydraulique est enclenché par le capteur de position. Le temps de réponse du système de freinage est ainsi diminué grâce à l'accumulateur pour être très réactif en cas de freinage important ou de freinage d'urgence. Selon un autre mode de réalisation préféré, le système de freinage comprend au moins une électrovanne d'isolement normalement ouverte, qui est fermée par le capteur de position pour découpler le maître cylindre du circuit hydraulique de freinage lorsque le groupe hydraulique est enclenché. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. - la figure 1 est une vue en coupe d'une commande de freinage au repos; la figure 2 est une vue en coupe d'une commande de freinage lorsque la jupe est en fin de course; - la figure 3 est une vue en coupe d'une variante de la commande de freinage au repos; 2872761 5 - la figure 4 est une vue en coupe de la variante de la figure 3 lorsque la jupe est en fin de course; - la figure 5 est une illustration du gain en longueur procuré par la commande de freinage selon l'invention; et - la figure 6 représente un système de freinage selon l'invention. Figure 1, une commande de freinage S comprend un maître-cylindre 1 muni d'un réservoir de liquide de frein 2, ce maître cylindre étant accolé à un servomoteur à dépression 3 dans lequel est engagé un piston moteur 4 qui coopère avec une pédale de frein non représentée. Le servomoteur à dépression 3 comprend une enveloppe externe de forme sensiblement cylindrique, et renferme une jupe 5 comprenant une partie rigide percée en son centre, et une partie souple prolongeant radialement cette partie rigide. Cette partie souple à sa périphérie externe est fixée à une surface périphérique interne du servomoteur pour séparer ce servomoteur en une chambre à basse pression 6 et une chambre à pression variable 7. La partie rigide de la jupe est traversée par l'ensemble piston moteur 4 au niveau de son perçage central, cet ensemble piston moteur comprenant un épaulement 8 sur lequel est en appui le bord intérieur du perçage central de la jupe 5. Lorsque la pression de la chambre 7 est supérieure à la pression dans la chambre 6, la jupe se déplace vers la gauche sur les figures pour assister le mouvement du piston moteur 4. Ce mouvement du piston moteur 4 qui est initié par l'action du conducteur sur la pédale, est ainsi assisté par l'effort qu'applique la jupe 5 sur l'épaulement 8 du piston 4. Plus particulièrement, le piston moteur 4 porte une tige de poussée 9, et lorsque le conducteur actionne la pédale de frein, cette tige de poussée est déplacée vers la gauche pour pénétrer dans le maître-cylindre 1, comme illustré sur la figure 2. La tige de poussée exerce alors 2872761 6 un effort sur un piston non représenté que contient ce maître-cylindre 1, ce qui exerce une pression dans le circuit hydraulique de freinage non représenté, pour obtenir le freinage souhaité. Selon l'invention, la tige de poussée 9 peut se déplacer sur une plus grande course que la jupe 5, en étant libre de se déplacer indépendamment de cette jupe lorsque celle-ci est en fin de course c'est-à-dire en butée contre le fond du servomoteur. Dans la figure 2, la tige de poussée 9 est libre de se déplacer indépendamment de la jupe, ce qui correspond à une position pour laquelle la jupe 5 est en fin de course, alors que l'épaulement 8 du piston moteur 4 est décollé de la périphérie intérieure du perçage central de cette jupe. La commande de freinage selon l'invention comprend également un capteur de position de la tige de poussée 9 pour enclencher un groupe hydraulique qui assiste le freinage lorsque la jupe est en fin de course. Ce groupe hydraulique est distinct de la commande de freinage, et il est connecté directement au circuit hydraulique de freinage pour mettre celui-ci sous pression lorsqu'il est enclenché. Ce capteur de position qui n'apparaît pas sur les figures peut être de tout type connu: il peut par exemple être formé par un interrupteur électrique, ou encore par un capteur de l'effort exercé par le conducteur sur la pédale de frein, cet effort étant nécessairement supérieur à une valeur seuil lorsque la jupe est en fin de course. Avantageusement, il s'agit d'un capteur de position inductif tel que celui qui est décrit dans la demande de brevet Français n 2820702. Ce capteur à courants de Foucault est prévu pour évaluer la position d'un organe de poussée lié à la pédale de frein afin de déterminer la position de la tige de poussée 9 dans la commande de freinage. 2872761 7 Un tel capteur permet notamment de déterminer avec précision la position de la tige de poussée, ce qui est significatif de l'effort de freinage souhaité par le conducteur. Ainsi, le groupe hydraulique peut être commandé de manière à appliquer dans le circuit hydraulique de freinage une pression qui est proportionnelle à la position de la tige de poussée, et donc à l'effort de freinage souhaité. Le groupe hydraulique qui est enclenché en fin de course de la jupe est par exemple celui qui est exploité par un système de freinage du type ABS ou ESP équipant le véhicule, de telle sorte que l'invention permet de réduire la taille de la commande de freinage sans avoir à ajouter d'autre composant dans le système de freinage. Mais le système de freinage peut également comprendre un groupe hydraulique dédié, dans le cas d'un véhicule ne comprenant ni système ABS ni ESP. Comme indiqué plus haut, le groupe hydraulique est enclenché seulement lorsque la tige de poussée 9 se déplace indépendamment de la jupe, de sorte qu'il n'est sollicité qu'en cas de freinage important, ou en cas de freinage d'urgence. Lors d'un freinage normal, le ralentissement du véhicule est obtenu par un déplacement de la tige de poussée qui correspond à une assistance seulement pneumatique, assurée par la jupe 5. Le groupe hydraulique est ainsi peu sollicité, de sorte que sa durée de vie n'est pas compromise. Dans le cas où le groupe hydraulique exploité est celui qui fait partie du système ABS ou ESP du véhicule, il n'est ainsi pas nécessaire de modifier son dimensionnement. Selon l'invention, la longueur du servomoteur 3 est réduite de la valeur L qui vaut la distance sur laquelle la tige de poussée 9 est libre de se déplacer indépendamment de la jupe 5 lorsque cette jupe est en butée. Dans l'exemple des figures 1 et 2, la tige de poussée est sensiblement solidaire du piston-moteur, et 2872761 8 c'est l'ensemble constitué par le piston moteur et la tige de poussée qui se désolidarise de la jupe en fin de course. Sur les figures 1 et 2, on a représenté en pointillés le contour d'une commande de freinage de l'art antérieur de manière à rendre visible le gain en longueur que procure l'invention. Plus particulièrement, la longueur globale de la commande de freinage reste inchangée, mais c'est l'épaisseur du servomoteur qui est diminuée, comme le montrent les pointillés. La zone centrale du servomoteur sur laquelle est fixé le maître-cylindre conserve la même épaisseur que celle du servomoteur de l'art antérieur, ce qui forme une protubérance sur laquelle est fixé le maître cylindre. L'intérêt de cette forme particulière du servomoteur réside dans le fait que les modifications à apporter à la commande de freinage existante consistent principalement à modifier la forme de son servomoteur, et ne nécessitent pas d'adapter le maître cylindre, ce qui permet de réduire le coût de conception de l'ensemble. Dans un autre mode de réalisation qui est représenté sur les figures 3 et 4, la tige de poussée est téléscopiquement mobile dans le piston moteur, ce qui permet de réduire en plus la longueur totale de la commande de freinage de la longueur L qui correspond à la longueur sur laquelle la tige de poussée peut se déplacer indépendamment de la jupe. Dans ce mode de réalisation, la tige de poussée comprend un épaulement externe 8' qui est en appui contre une surface complémentaire réalisée à l'intérieur de l'ensemble piston moteur, en début de course. En fin de course de la jupe, cet épaulement s'éloigne de l'ensemble piston moteur pour permettre à la tige de poussée de terminer son déplacement. Comme visible sur les figures 3 et 4, compte tenu du montage téléscopique de la tige de poussée, l'ensemble piston-moteur peut être beaucoup plus proche du maître 2872761 9 cylindre, lorsque la jupe est en butée contre le fond du servomoteur. Cette particularité permet de rapprocher le maître cylindre du centre du servomoteur de la valeur L. La longueur de l'ensemble formé par le servomoteur et le maître cylindre est ainsi ellemême réduite de la valeur L. Le servomoteur a ainsi une longueur réduite y compris dans la partie centrale qui supporte le maître cylindre, de telle sorte que la protubérance du servomoteur des figures 1 et 2 n'existe plus dans le servomoteur des figures 3 et 4. La figure 5 est une représentation très schématique d'une commande de freinage de l'art antérieur et de trois exemples de commandes de freinage selon l'invention repérés respectivement par A, B, C et D, illustrant le gain en longueur apporté par l'invention. Dans le premier exemple B qui correspond aussi aux figures 1 et 2, l'épaisseur du servomoteur est diminuée de la valeur L par rapport à la commande de freinage de l'art antérieur A, la longueur de l'ensemble servomoteur et maître cylindre restant identique. Dans le deuxième exemple C qui correspond aussi aux figures 3 et 4, l'utilisation d'une tige de poussée téléscopiquement mobile dans l'ensemble piston-moteur permet de positionner le maître cylindre vers l'intérieur du servomoteur pour réduire la longueur globale de la valeur L, le servomoteur ayant lui-même une longueur réduite. Dans le troisième exemple de réalisation D, la commande de freinage comprend un servomoteur muni d'une tige et d'un ensemble piston-moteur solidaires entre eux, et solidaires de la jupe. La jupe peut se déplacer sur une longueur L, de sorte que la longueur du servomoteur est réduite de la valeur L comme pour le deuxième exemple C. Mais la course totale de la tige est aussi réduite de la valeur L, de sorte que le maître-cylindre utilisé a 2872761 10 également une longueur totale réduite de la valeur L. Ainsi, la longueur de l'ensemble formé par le servomoteur et le maître cylindre est réduite de la valeur L + L. Dans ce troisième exemple de réalisation D, lorsque la jupe est en fin de course, le capteur de position de la tige de poussée déclenche le groupe hydraulique, qui est alors le seul à contrôler la pression dans le circuit hydraulique de freinage du véhicule. La commande est alors avantageusement équipée d'un élément de butée élastique de la tige de poussée, de telle sorte qu'en fin de course, la position de la tige est significative de l'effort appliqué par le conducteur sur la pédale. Le groupe hydraulique, et donc la pression dans le circuit hydraulique de freinage, est donc piloté proportionnellement à cet effort. Dans ce troisième exemple de réalisation, le capteur de position peut aussi être remplacé par un capteur de l'effort appliqué sur la tige de poussée. Dans ce cas, le groupe hydraulique est déclenché lorsque l'effort détecté par le capteur est supérieur à une valeur seuil prédéterminée, qui correspond au fait que la jupe et/ou la tige est butée, c'est-à-dire à un freinage important ou à un freinage d'urgence. Ainsi, dans le cas des premier et deuxième exemples de réalisation B et C, lors d'un freinage important ou d'urgence, la pression dans le circuit hydraulique de freinage peut être gérée à la fois par le groupe hydraulique et par le conducteur qui continue d'exercer une pression dans le maître cylindre par l'intermédiaire de la tige de poussée. Avec la commande du troisième exemple D, lors d'un freinage important, la pression dans le circuit hydraulique de freinage est assurée seulement par le groupe hydraulique, puisque la tige de poussée est alors en fin de course. La commande de freinage selon l'invention est destinée à être intégrée à un système de freinage tel que celui qui est représenté sur la figure 6. Ce système de 2872761 11 freinage comprend une commande de freinage S qui est reliée à quatre freins repérés par LR, RF, LF, et RR, par l'intermédiaire d'un système d'antiblocage ABS. Ce système ABS comprend un groupe hydraulique repéré par M, et deux électrovannes El et E2 associées à chaque frein. Chaque frein est relié au maître cylindre par l'intermédiaire d'une électrovanne de type El qui est normalement ouverte. Chaque vanne E2 est normalement fermée et s'ouvre seulement pour faire chuter très rapidement la pression dans le frein correspondant, lorsqu'un risque de blocage est détecté. Plus particulièrement, en cas de risque de blocage d'une roue, une centrale de commande non représentée déclenche d'abord la fermeture de l'électrovanne EV1 correspondante, de manière à isoler le frein correspondant du maître cylindre. Ainsi, la pression ne peut plus augmenter dans le frein correspondant, sous l'action du conducteur sur la pédale de frein. Si un certain intervalle de temps plus tard, cette roue est encore en situation de risque de blocage, alors la centrale commande déclenche l'ouverture de l'électrovanne EV2 correspondante pour faire chuter rapidement la pression dans le frein correspondant. Le groupe hydraulique M est ensuite enclenché pour rétablir dans le frein correspondant une pression adaptée pour produire un freinage sans blocage de la roue. Selon l'invention, le groupe hydraulique M est également enclenché à partir du capteur de position de la tige de poussée 9 pour assister le freinage lorsque celui-ci n'est plus assisté par la jupe 5 du servomoteur S. Comme visible sur la figure 6, le système de freinage comprend également deux électrovannes supplémentaires EV3, normalement fermées, reliant le réservoir de liquide de frein 2 au groupe hydraulique M. En cas de freinage important ou de freinage d'urgence, les électrovannes EV3 sont ouvertes par la centrale de commande, à partir de l'information fournie 2872761 12 par le capteur de position de la tige de poussée. Cette ouverture a pour effet d'enclencher le groupe hydraulique M, qui fait croître la pression dans le circuit hydraulique de freinage, en alimentant les freins à travers les vannes EV1 qui sont ouvertes. Lorsque la pédale de frein est relâchée par le conducteur, les électrovannes EV3 repassent dans un état fermé. Avantageusement, comme représenté dans l'exemple de la figure 6, le système de freinage comprend également deux électrovannes E4 d'isolement qui sont situées entre le maître cylindre 1 et le circuit ABS. Ces deux électrovannes d'isolement sont normalement ouvertes, pour permettre le freinage en phase d'assistance pneumatique. Elles sont fermées lorsque la jupe est en fin de course, de manière à isoler le maître cylindre 1 du circuit hydraulique de freinage, afin d'éviter un durcissement important de la force de réaction de la pédale de frein, sous l'effet de la mise sous pression du circuit hydraulique de freinage par le groupe hydraulique M. Le groupe hydraulique qui est représenté figure 6 est schématisé sous la forme d'une pompe, mais il comprend avantageusement au moins un accumulateur de pression, destiné à réduire son temps de réaction lorsqu'il est enclenché. Dans l'exemple des figures, le système de freinage comprend deux électrovannes EV3 et deux électrovannes EV4 qui permettent de piloter indépendamment la pression dans les freins avant et les freins arrières du véhicule. 2872761 13 REVENDICATIONS 1. Commande de freinage (S), comprenant un maître cylindre (1), un ensemble piston moteur (4), une tige de poussée (9) apte à se déplacer longitudinalement, un servomoteur (3) comprenant deux chambres (6, 7) séparées par une jupe (5) qui est apte à se déplacer longitudinalement pour exercer un effort sur l'ensemble piston moteur (4) lorsqu'une différence de pression est établie entre les deux chambres (6, 7), caractérisé en ce que la tige de poussée (9) peut se déplacer sur une plus grande course que la jupe (5) en étant libre de se déplacer indépendamment de cette jupe lorsque cette jupe est en fin de course, et en ce qu'il comprend un capteur de position de la tige de poussée (9) pour enclencher un groupe hydraulique (M) relié à un circuit hydraulique de freinage lorsque la tige de poussée se déplace indépendamment de la jupe. 2. Commande de freinage (S), comprenant un maître cylindre (1), un ensemble piston moteur (4), une tige de poussée (9) apte à se déplacer longitudinalement, un servomoteur (3) comprenant deux chambres (6, 7) séparées par une jupe (5) qui est apte à se déplacer longitudinalement pour exercer un effort sur l'ensemble piston moteur (4) lorsqu'une différence de pression est établie entre les deux chambres (6, 7), caractérisé en ce qu'elle comprend un capteur de position de la tige de poussée (9), ou un capteur de l'effort appliqué à cette tige de poussée (9), pour enclencher un groupe hydraulique (M) relié à un circuit hydraulique de freinage lorsque la tige de poussée (9) est en fin de course, ou lorsque l'effort appliqué à cette tige de poussée (9) est supérieur à une valeur seuil prédéterminée. 3. Commande de freinage selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le capteur de position de la tige de poussée (9) est un capteur à courants de Foucault. 2872761 14 4. Commande de freinage selon la revendication 1 ou 3, dans laquelle lorsque la jupe est en fin de course, la tige de poussée (9) et l'ensemble piston moteur (4) sont libres de se déplacer par rapport à la jupe (5). 5. Commande de freinage selon la revendication 1 ou 3, dans laquelle lorsque la jupe est en fin de course, la tige de poussée (9) est téléscopiquement mobile par rapport à l'ensemble piston moteur (4) pour pouvoir se déplacer indépendamment cet ensemble piston moteur (4). 6. Système de freinage comprenant un circuit hydraulique de freinage, une commande de freinage (S) selon l'une des revendications précédentes, un groupe hydraulique (M) comprenant un accumulateur de pression, cet accumulateur étant destiné à mettre le circuit hydraulique de freinage sous pression de façon sensiblement instantanée lorsque le groupe hydraulique (M) est enclenché par le capteur de la commande de freinage. 7. Système de freinage selon la revendication 6, 20 dans lequel le capteur de position actionne le groupe hydraulique (M) à travers au moins une électrovanne (EV3). 8. Système de freinage selon la revendication 6 ou 7, comprenant au moins une électrovanne d'isolement (EV4) normalement ouverte, et dans lequel le capteur de position ferme cette électrovanne (EV4) pour découpler le maître cylindre (1) du circuit hydraulique de freinage lorsque le groupe hydraulique (M) est enclenché. 9. Système de freinage selon l'une des 30 revendications 6 à 8, dans lequel le groupe hydraulique (M) fait partie d'un système de type ABS ou ESP. 10. Système de freinage selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel le groupe hydraulique (M) est exclusivement dédié à la commande de freinage.