Brevet FR2867141A1 — publié le 20050909

La présente invention concerne les installations de freinage à source d'énergie extérieure, et notamment les installations de freinage électrohydrauliques pour véhicules automobiles. De telles installations de freinage comportent généralement un système de freinage de service à source d'énergie extérieure et un système de freinage de secours à source d'énergie musculaire, ces deux systèmes étant commandés par un même maître-cylindre dont la pédale d'actionnement est située dans l'habitacle du véhicule. Dans le cas d'une installation électro-hydraulique, un générateur de fluide de freinage sous haute pression, alimenté électriquement, est généralement associé à un accumulateur de pression hydraulique. L'accumulateur conserve l'énergie potentiellement extérieure sous la forme d'une réserve de fluide sous pression. Lors d'une action de freinage, l'énergie extérieure (dans ce cas sous forme de pression hydraulique) est fournie par l'accumulateur et communiquée aux cylindres de freins de roues par l'intermédiaire d'au moins une électrovalve. La pression en sortie de cette électrovalve a une valeur qui est fonction de la course de la pédale de frein et de la force avec laquelle cette pédale est actionnée (ou encore fonction de la pression produite dans le maître-cylindre). En cas de défaillance du système de freinage à source d'énergie extérieure (freinage de service), le maître cylindre est mis en communication avec les cylindres de roues. Le maître-cylindre actionne alors lui-même les cylindres de freins de roues (freinage de secours). En mode de service, le maître-cylindre est normalement isolé hydrauliquement de l'installation de freinage du véhicule au moyen d'une électrovalve d'arrêt. Il en résulte alors que le liquide de frein ne peut pas refluer du maître-cylindre vers les cylindres de freins de roues et que son piston ne peut que difficilement se déplacer. Ainsi, pour que la pédale de freinage (ou le levier de frein à main) ait une course normale d'actionnement, dépendant de la force avec laquelle ils 2867141 2 sont actionnés, on utilise un dispositif simulateur de course d'actionnement de frein. Un tel dispositif simulateur de course d'actionnement de frein est connu du document WO 99/32337. Le simulateur de course d'actionnement de frein comporte typiquement un cylindre de simulateur avec piston, relié hydrauliquement au maîtrecylindre. Le piston se déplace lorsqu'il est sollicité par la pression du liquide de freinage provenant du maître cylindre, à l'encontre de l'action d'un ressort. Grâce à un tel simulateur, le conducteur du véhicule éprouve une sensation habituelle d'actionnement de la pédale de frein, c'est-à-dire que le simulateur provoque une course déterminée de la pédale en relation avec la pression effectivement générée dans le circuit hydraulique au niveau des roues, en relation avec la décélération du véhicule. Un tel dispositif présente toutefois un désavantage important. II s'avère en effet assez complexe de produire un piston à ressort qui soit satisfaisant en termes de comportement et d'encombrement. En effet, la réaction du ressort doit être précisément adaptée à l'attente du conducteur, ce qui implique un ressort très spécifique. Difficilement réalisable, un tel ressort s'avère, de plus, et volumineux et cher. L'invention vise à pallier ce désavantage, et ce grâce à un dispositif de freinage de véhicule, formant organe d'approvisionnement en énergie de freinage entre une source de cette énergie et des freins de roues fonctionnant avec cette énergie, incluant un simulateur de course d'actionnement produisant une réaction mécanique à l'effort de l'utilisateur selon un comportement course/réaction pré-établi, caractérisé en ce que ce simulateur comprend un générateur de force mécanique à alimentation électrique. On propose également selon l'invention un simulateur de course d'actionnement de frein pour système de freinage caractérisé en ce que le simulateur comprend un générateur de force mécanique qui est à alimentation électrique. 2867141 3 D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif, et ce en référence aux figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un maître-cylindre et d'un simulateur correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un maître cylindre et d'un simulateur conformes à un second mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de la figure 1 présente un maître-cylindre 10 qui se compose d'un piston primaire 11 et d'un piston secondaire 12 coulissants dans un alésage 14 du maître-cylindre. II inclut également un simulateur de course d'actionnement 20. Ce dernier comporte un corps de simulateur 21 dans lequel est formé un alésage 22 où coulisse un piston de simulateur 23. Le piston de simulateur 23 délimite dans l'alésage 22 une chambre de simulation 24. Le corps 21 peut être agencé sous forme de cartouche à visser sur le maître-cylindre 10, ou, comme on l'a représenté sur la figure 1, être d'une seule pièce avec le corps du maître-cylindre. Ce dispositif est actionné à l'aide d'une pédale de frein (non représentée) qui actionne une tige de commande référencée 13, elle-même actionnant le piston primaire 11. Lors d'un freinage de service à énergie extérieure provoqué par l'actionnement de la pédale de frein, une valve d'arrêt est fermée, qui sépare ainsi le maître-cylindre 10 des cylindres de frein des roues du véhicule. Pour cela, la valve d'arrêt est excitée par un calculateur chaque fois qu'un capteur adapté détecte un actionnement de la pédale de frein. Lorsque le conducteur du véhicule actionne la pédale de frein, la tige de commande 13 actionne le piston primaire 11 du maître-cylindre qui engendre alors une augmentation de pression dans la chambre de travail primaire 15, située entre le piston primaire 11 et le piston secondaire 12. 2867141 4 Cette augmentation de pression est communiquée à la chambre de simulation 24 par l'intermédiaire d'un canal 42 et s'exerce sur le piston de simulateur 23. Le simulateur de course d'actionnement 20 repose sur le principe connu qui consiste à opposer une résistance choisie à une course donnée, à l'aide de moyens de réaction au comportement spécifiquement choisi. Autrement dit, le simulateur repose sur des moyens d'application de force qui produisent une réaction mécanique pré-établie. Pour une première part, le dispositif de la figure 1 comporte un ressort hélicoïdal 25 connu en soi. Ce ressort 25 est placé entre le piston de simulation et une surface d'appui située à l'opposé de la chambre de simulation. On notera toutefois que les moyens de réaction mécanique ne se limitent pas à ce ressort. Ils incluent en effet une bobine électrique 26, située coaxialement au ressort, prévue pour un couplage magnétique avec le piston 23. Cette bobine 26 est alimentée par un circuit exploitant un signal de relevé d'avancement de la course, signal fourni par un capteur non représenté et qui est associé par exemple à la tige de commande 13. Le circuit exploite une loi de comportement choisie pour la relation entre course et flux électrique dans la bobine, par exemple une loi de type linéaire. Ainsi, la bobine 26 génère sur le piston de simulateur 23 une force qui évolue selon une loi prédéfinie en fonction de l'avancement de la course 25 d'actionnement. Cette loi de comportement est préférentiellement mémorisée dans une mémoire électronique du circuit de commande, cette mémoire étant exploitée par des moyens de traitement numérique. La loi de comportement peut également être prédéfinie par des composants analogiques d'un circuit de commande. Les moyens de mémorisation de l'évolution course/réaction sont avantageusement prévus pour mémoriser plusieurs évolutions différentes, et couplés à des moyens de sélection de ces différentes évolutions. 2867141 5 Ainsi, ces évolutions pré-mémorisées comprennent avangageusement un comportement dur , c'est-à-dire une forte résistance mécanique au freinage, et un comportement souple correspondant à une réaction plus légère (pour une course importante). Des moyens de sélection permettent au conducteur de choisir le comportement souple ou le comportement dur . Dans le présent mode de réalisation, l'alimentation de la bobine est de plus choisie pour générer un champ qui aide le déplacement du piston de simulation au freinage. Ainsi, le ressort est choisi avec une résistance mécanique forte et la réaction mécanique qu'il produit est affaiblie par l'action mécanique de la bobine sur le piston de simulateur. La bobine assiste le piston de simulateur dans la compression du ressort, contribuant ainsi à l'avancement du piston de simulation lors de la 15 course de freinage. Cette contribution de la bobine est prédéfinie pour se faire de plus en plus faible au cours de l'avancement du piston, laissant progressivement la main à l'action d'opposition du ressort. L'utilisation d'une telle bobine permet en outre d'introduire un 20 élément de force mécanique qui est peu encombrant et qui présente un comportement bien maîtrisé. Ce fonctionnement en assistance est avantageux car, en cas de disparition inopinée de l'action de la bobine (panne électrique), le simulateur conserve naturellement son caractère résistif vis-à-vis du mouvement de pédale. Or un comportement résistif s'avère souhaitable pour la sensation d'utilisateur, plutôt qu'un enfoncement brutal du piston de simulation, en cas de défaillance. De plus, un tel effacement brutal, dû à un enfoncement libre du piston de simulation, constitue une perte de pression par soustraction de liquide au circuit de freinage, ici évitée grâce au ressort. Ce ressort, lorsque agissant seul, laisse, de plus, encore la possibilité d'une certaine course de simulation avantageuse en soi. 2867141 6 Pour répondre encore au souci d'efficacité du freinage de secours, en cas de panne électrique notamment, on prévoit ici un verrou 27 bloquant le piston simulateur 23 en cas de non-fonctionnement de la bobine 26 Ce verrou est ici un composant transversal pénétrant latéralement dans le corps du piston de simulateur. Ce verrou 27 est un doigt ferromagnétique rappelé par un ressort 28, dont la position de repos est une position de verrouillage du piston, et qui s'efface par activation de la bobine 26 lors d'un freinage habituel. Le ressort 28 de rappel du verrou 27 est logé dans une paroi latérale de la chambre de simulation. En d'autres termes, lorsque la bobine génère un champ magnétique d'influence sur le piston 23, le doigt 27 s'efface latéralement vis-à-vis du piston 23. Il ne remplit alors aucun rôle de blocage sur le piston 23. A contrario, lorsque la bobine 26 ne remplit pas son rôle en raison d'une panne électrique notamment, le verrou 27 ne peut être excité en effacement, reste engagé dans le piston de simulation 23, formant liaison de verrouillage entre ce dernier et la paroi de la chambre de simulation. Le simulateur reste alors bloqué en position initiale malgré la pression de fluide qui s'exerce sur lui depuis le maître-cylindre 10. Une panne électrique neutralisant la source de pression extérieure, neutralise typiquement aussi la bobine 26 et donc l'effacement du verrou 26. Le piston reste donc bloqué. Le présent dispositif comporte en outre des moyens mettant en oeuvre une communication sélective entre maître-cylindre 10 et simulateur 20 afin de palier à un défaut du verrou, qui laisserait le piston de simulation libre de mouvement. Indépendamment du verrou, cette disposition est elle- même sécurisée par le verrou 27 au cas ou elle-même serait défaillante. Ces moyens relient la chambre de simulation 24 à la chambre de travail primaire 15 lorsque le piston secondaire 12 est dans sa position de repos. A contrario, ils isolent la chambre de simulation 24 de la chambre de travail primaire 15 lorsque le piston secondaire 12 est déplacé, c'est-àdire suite à mise en communication du piston secondaire avec le circuit hydraulique de freinage. 2867141 7 Ces moyens de communication sélective, de type connu, se composent de la façon suivante. L'alésage 14 du maître-cylindre 10 est bordé, à l'extrémité avant de la chambre de travail primaire 15, par une gorge périphérique 41, qui, en position de repos du piston secondaire 12, forme un espace libre autour d'un joint torique 17 de ce piston secondaire 12. La chambre de simulation 24 débouche en outre dans la chambre de travail primaire 15, au niveau de cette gorge 41, par un canal 42. Lorsque la pression augmente dans la chambre de travail primaire, du liquide de freinage est ainsi refoulé dans la chambre de simulation 15, en passant par la gorge 41 puis le canal 42. Dans une situation de défaillance, la valve d'arrêt entre maître-cylindre et cylindres de roues est ouverte. Une pression s'exerce alors sur le piston secondaire 12 qui le fait se mouvoir vers le piston primaire 11. Dans ce mouvement, un joint torique 17 du piston primaire vient en contact des parois de l'alésage 14, fermant ainsi la communication entre la chambre de travail primaire 15 et la chambre de simulation 24. Le piston primaire 11, qui pressurise la chambre primaire 15, engendre alors à son tour une augmentation de pression dans la chambre de travail secondaire 16 par déplacement du piston secondaire 12. Dans le présent exemple, la chambre de simulation a pu être disposée parallèlement à la chambre de travail, réduisant le volume général de l'ensemble. Dans un autre mode de réalisation particulièrement avantageux du point de vue de son encombrement et illustré à la figure 2, la chambre de simulation se présente sous la forme d'un piston en matériau ferromagnétique, qui est couplé simplement à une bobine magnétique pilotée, là, en résistance mécanique vis-à-vis de l'actionnement de freinage. Le ressort de résistance au mouvement est préférentiellement supprimé dans ce mode de réalisation. L'ensemble du comportement mécanique lors de la course est donc confié à l'action de la bobine, également référencée 26 sur la figure 2. 2867141 8 Dans ce mode de réalisation, la bobine est commandée électriquement pour s'opposer avec une force de réaction d'autant plus forte que la course d'actionnement est prononcée. La bobine est alors dimensionnée pour générer un champ suffisant 5 pour l'obtention d'une force de réaction comparable en ampleur à celles rencontrées avec des ressorts mécaniques. L'alimentation de la bobine 23 est également pilotée avec des moyens dimensionnés en conséquence, l'évolution course/force étant pré-établie et réalisée selon la même technique que celle décrite précédemment. Outre ces deux variantes, d'autres sont également possibles, et notamment l'introduction d'une pluralité de ressorts mécaniques de réaction, ou d'un ressort à réaction non linéaire, par exemple à pas variable, en sus de la ou des bobines. Bien que ce mode de réalisation à ressort magnétique et assistance du piston de simulateur par la bobine corresponde à une consommation de courant électrique moindre que dans le mode de réalisation avec bobine seule, la suppression du ressort peut être préférée pour des raisons d'encombrement. Dans d'autres variantes, la bobine peut être remplacée par un autre organe générant une force à partir d'une énergie électrique, par exemple par un moteur électrique linéaire ou tout autre organe de force à alimentation électrique. On pourra prévoir, dans le mode de réalisation de la figure 1, que la 25 bobine génère une force tendant à s'opposer au déplacement du piston 23 et donc de même sens que celle générée par le ressort. 2867141 REVENDICATIONS 1. Simulateur de course d'actionnement de frein (20) pour système de freinage caractérisé en ce que le simulateur (20) comprend un générateur de force mécanique (26) qui est à alimentation électrique. 2. Simulateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le générateur de force à alimentation électrique (26) est agencé pour produire une résistance à l'action de l'utilisateur. 3. Simulateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le générateur de force à alimentation électrique (26) est agencé pour assister l'effort de l'utilisateur. 4. Simulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce q ue le g énérateur d e force comprend u n générateur de champ magnétique (26), couplé magnétiquement à un élément (23) entraîné au cours de l'actionnement. 5. Simulateur selon la revendication 4 caractérisé en ce que le générateur de champ magnétique est une bobine (26) entourant une chambre de simulation (24), l'élément couplé à la bobine (23) étant un piston de simulation (23) entraîné dans cette chambre (24) lors de l'actionnement. 6. Simulateur selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce qu'il est muni d'un verrou (27) apte à retenir l'élément mobile (23), et en ce que le verrou (27) est commandé par le champ magnétique généré par la bobine (26). 7. Simulateur s elon l'une q uelconque d es revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il inclut un ressort (25). 8. Dispositif de freinage de véhicule, formant organe d'approvisionnement en énergie de freinage entre une source de cette énergie et des freins de roues fonctionnant avec cette énergie, incluant un simulateur de course d'actionnement (20) produisant une action mécanique lors d'un effort de l'utilisateur selon un comportement course/action pré-établi, caractérisé en ce que le simulateur (20) est un simulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il inclut un moyen de pilotage d'une évolution force/course de l'alimentation électrique du générateur de force (26). 10. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de pilotage incluent plusieurs évolutions force/course, et en ce que le dispositif de freinage inclut des moyens de sélection parmi ces évolutions.