Brevet FR2861037A1 — publié le 20050422

Dispositif de freinage électrohydraulique avec simulateur pour véhicule automobile. La présente invention concerne un dispositif de freinage électrohydraulique avec simulateur pour véhicule automobile. Elle vise l'intégration d'un simulateur dans un système de freinage électrohydraulique. Plus précisément, elle vise le montage d'un tel simulateur par rapport à un maître cylindre. L'invention a pour but de diminuer le volume d'un système de freinage électrohydraulique dans son ensemble dans un compartiment moteur. L'invention a également pour but de diminuer l'encombrement d'un simulateur. Actuellement, il existe plusieurs systèmes de freinage de véhicule automobile. Notamment, un des plus anciens est un système de freinage à énergie musculaire. II est généralement muni d'un servomoteur comportant un boîtier et un maître cylindre. Lors d'un freinage, un organe de commande au pied actionne le servomoteur. L'organe de commande peut être une pédale de frein... Le servomoteur multiplie la valeur de l'effort exercé sur l'organe de commande. Cet effort multiplié va être transmis au maître cylindre. Le maître cylindre transforme alors cet effort en une pression hydraulique. Un liquide de frein, contenu dans le maître cylindre, est envoyé vers des freins de roues. Plus récemment, un système de freinage à énergie extérieure a été mis au point. Il est très souvent associé à un système de freinage à énergie musculaire. Le système de freinage à énergie musculaire joue alors un rôle de système de freinage de secours lorsque le système de freinage à énergie extérieure est défaillant. Quand le système de freinage à énergie extérieure fonctionne, l'énergie de freinage est intégralement fournie par une source d'énergie et non plus pour une grande part par le conducteur. La liaison entre les freins et la pédale de frein est alors essentiellement assurée par une connexion électrique câblée. Dans un tel système à énergie extérieure, un frein électrohydraulique détecte l'ordre de freinage donné par un conducteur par l'intermédiaire de l'organe de commande manuelle. Des capteurs quantifient la force avec laquelle l'organe de commande a été enfoncé ainsi que la vitesse à laquelle l'organe de commande a été enfoncé. Un calculateur indique à des actionneurs électroniques la force de freinage à appliquer. Cette force de freinage est ensuite distribuée individuellement à des unités de freinage de roues. Un tel dispositif de freinage permet un freinage dont l'intensité n'est pas limitée par la force physique du conducteur. Cependant le conducteur a un besoin psychologique d'avoir la sensation de freiner. On a donc mis en place des moyens permettant de reconstituer une résistance analogue à celle qu'oppose un système de freinage traditionnel à effort musculaire. Ce moyen ou simulateur permet au conducteur d'avoir la sensation de doser son effort de freinage. Un tel système à énergie extérieure ne nécessite plus la présence d'un servomoteur. Malgré l'élimination d'une pièce de servomoteur déjà encombrante, l'espace nécessaire à un tel dispositif de freinage dans le bloc moteur reste important. En effet, il est plus prudent d'associer à un système de freinage à énergie extérieure un système de freinage mécanique à énergie musculaire. Ce système de freinage mécanique ne sert que de système de freinage de secours, lorsque le système de freinage à énergie extérieure est défaillant. Un dispositif de freinage électrohydraulique complet comporte donc généralement un système de freinage à énergie extérieure, un système de freinage de secours à énergie musculaire, un organe de commande au pied, un maître cylindre relié à la pédale de frein, et un simulateur de sensation de freinage. Un tel dispositif est également muni d'une valve de sécurité. La pédale de frein conserve une course normale d'actionnement, permettant au conducteur d'avoir la sensation de freiner mécaniquement, grâce au simulateur. Lorsque le système de freinage à énergie extérieure fonctionne, le maître cylindre du système de freinage musculaire est isolé des freins de roues grâce à la valve de sécurité. Lorsque le système de freinage à énergie extérieure est défaillant, la valve de sécurité relie le maître cylindre au frein de roues. Le maître cylindre fonctionne alors comme un maître cylindre classique, c'est-à-dire un maître cylindre d'un dispositif de freinage mécanique. Un tel maître cylindre est généralement muni d'un piston primaire et d'un piston secondaire. Une chambre primaire est formée entre le piston primaire et le piston secondaire. Une chambre secondaire est formée entre le piston secondaire et un fond du maître cylindre. Les deux chambres communiquent avec un réservoir de liquide de frein. Les deux chambres sont remplies de liquide de frein. Lors d'un freinage à énergie musculaire, la commande au pied actionne le piston primaire par l'intermédiaire d'une tige de poussée. La tige de poussée pousse le piston primaire à l'intérieur de la chambre primaire. Le piston primaire pousse le piston secondaire à l'intérieur de la chambre secondaire. L'avancée des pistons primaire et secondaire dans leurs chambres, respectivement primaire et secondaire, conduit à une circulation du liquide hydraulique vers les freins de roues. Le simulateur de la sensation de freinage est par exemple fixé au maître cylindre. Le simulateur peut être constitué d'une cartouche démontable vissée sur le maître cylindre. Le simulateur comporte généralement un piston et un ressort situé entre le piston et un fond de la cartouche. Lors d'un freinage exercé avec le système de freinage à énergie extérieure, le liquide hydraulique présent dans les chambres du maître cylindre est injecté dans la cartouche. Il repousse le piston de la cartouche vers le fond de la cartouche. Le ressort est comprimé. L'action du ressort de la cartouche forme la force de simulation. Un tel simulateur a un encombrement important. L'encombrement du simulateur s'ajoute à l'encombrement du maître cylindre auquel il est fixé. Il faut donc ménager un espace en conséquence dans le compartiment moteur pour accueillir ce dispositif maître cylindre-simulateur. A cela s'ajoutent, par ailleurs, des moyens permettant de faire fonctionner le système de freinage à énergie extérieure. Le bloc moteur d'un véhicule a par ailleurs un volume important. Le problème de place dans le compartiment moteur impose la fabrication de véhicules dont la carrosserie permet de contenir de tels blocs moteurs. A l'ère de la miniaturisation, l'encombrement du simulateur est un handicap réel pour l'industrie automobile. Le système de freinage électrohydraulique est une avancée technologique dont l'intérêt est minimisé par les problèmes qu'il engendre. Dans l'invention, on cherche à résoudre ce problème de place dans le 35 compartiment moteur en réduisant l'encombrement du maître cylindre et du simulateur de sensation de freinage. Pour ce faire on diminue la taille du simulateur, et on intègre le simulateur dans le maître cylindre. L'invention a donc pour objet un dispositif de freinage électrohydraulique pour véhicule automobile comprenant: - un système de freinage de service à énergie extérieure; - un système de freinage de secours à énergie musculaire; - un organe de commande au pied actionnant le système de freinage de service, et le système de freinage de secours quand le système de freinage de service ne fonctionne pas; - un maître cylindre relié à l'organe de commande au pied; - une électrovalve de sécurité permettant d'isoler le maître cylindre d'un frein de roue quand le système de freinage de service fonctionne, et permettant de relier le maître cylindre à un frein de roue quand le système de freinage de secours fonctionne; un simulateur de sensations de freinage, raccordé hydrauliquement au maître cylindre en fonctionnement normal, caractérisé en ce que le simulateur comporte une cartouche intégrée à l'intérieur du maître cylindre; L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - Figure 1: une représentation schématique partielle d'une installation de freinage pour véhicule selon l'invention; - Figure 2: une représentation générale d'un maître cylindre intégrant 25 une cartouche conformément à l'invention, et où le maître cylindre est au repos, - Figure 3: une représentation générale d'un maître cylindre intégrant une cartouche conformément à l'invention, et où le maître cylindre est actionné ; - Figure 4: un agrandissement d'une cartouche selon un exemple particulier de réalisation de l'invention. Sur la figure 1 on voit une installation de freinage pour véhicule selon l'invention. Une telle installation de freinage comporte un système 1 de freinage à énergie extérieure et un système 2 de freinage à énergie musculaire. Le système 2 de freinage à énergie musculaire est un système de freinage de secours, qui fonctionne lorsque le système 1 de freinage à énergie extérieure est défaillant. Le système 1 de freinage est par exemple un système hydraulique. Il pourrait être tout électrique. Quand il est hydraulique, le système 1 de freinage est alimenté en liquide sous pression par l'intermédiaire d'une pompe 3, entraînée par un moteur 4. Le liquide alimentant la pompe 3 provient d'un réservoir 5 de liquide hors pression. Le liquide sous pression est envoyé par la pompe 3 dans une canalisation 6 d'alimentation qui est reliée en parallèle par des branches 6a, 6b, 6c et 6d à des freins de roues (non représentés). Les branches 6a à 6d sont chacune munies d'une électrovalve (non représentées) permettant l'alimentation sous pression des freins de roues. Les électrovalves sont commandées par un calculateur 7. Le liquide de frein retourne ensuite au réservoir 5 par l'intermédiaire d'une canalisation 8. Le dispositif comporte un organe 9 de commande au pied, tel qu'une pédale de frein. L'organe 9 de commande est reliée à un maître cylindre 10 par l'intermédiaire d'une tige de poussée 11 en appui contre un piston primaire 12 du maître cylindre 10. Lors d'un freinage, le conducteur actionne la pédale de frein 9 qui, par l'intermédiaire de la tige de poussée 11, actionne le piston primaire 12. Le piston primaire 12 se déplace en direction d'un piston secondaire 13. Une chambre primaire 14 est ménagée entre le piston primaire 12 et le piston secondaire 13 et une chambre secondaire 15 est ménagée entre le piston secondaire 13 et un fond 26 du maître cylindre 10. Figure 2, un simulateur selon l'invention est situé à l'intérieur du maître cylindre 10. Le simulateur est monté sur le piston secondaire 13. Une partie avant 28 du simulateur est située dans la chambre primaire 14. Une partie arrière 29 est située dans la chambre secondaire 15. Le simulateur est, dans cet exemple, en position intermédiaire entre les deux chambres du maître cylindre 10. II forme, dans cet exemple de réalisation, le piston secondaire. Dans un autre exemple de réalisation il peut former le piston primaire ou le fond du maître cylindre. Ce simulateur comporte de préférence une cartouche 16. Un contact électrique 17 est prévu dans le système de freinage. Le contact 17 est sensible à l'actionnement de la pédale de frein 9. Le contact 17, qui notamment allume des feux d'arrêt, est relié au calculateur 7. Le calculateur 7 commande l'actionnement du système 1 de freinage à énergie extérieure, en fonction notamment d'un signal fourni par le contact 17. Un capteur 18 est également sensible au déplacement de la pédale de frein 9. Le capteur 18 est relié au calculateur 7 et lui envoie un signal électrique représentatif de l'amplitude de déplacement de la pédale 9 et de la vitesse avec laquelle la pédale 9 a été déplacée. Le calculateur 7 calcule le résultat d'un algorithme de freinage tenant compte des signaux fournis respectivement par le contact 17 et le capteur 18. La chambre primaire 14 de maître cylindre 10 est reliée à au moins un frein par une canalisation 20, une électrovalve 19 interrompant le passage en fonctionnement normal. De même, la chambre secondaire 15 est reliée à au moins un frein par une canalisation 22, une électrovalve 21 interrompant le passage en fonctionnement normal. Le calculateur 7 commande la fermeture des électrovalves 19 et 21 lorsque le système 1 de freinage à énergie extérieure fonctionne. Le liquide de frein contenu dans le maître cylindre 10 ne peut alors pas se diriger vers les freins de roues. Le calculateur 7 est informé de la pression régnant dans le maître cylindre 10 par l'intermédiaire d'un capteur de pression 23 relié par exemple à la canalisation 22. Le capteur de pression 23 envoie un signal électrique proportionnel à la pression existante dans le maître cylindre 10 vers le calculateur 7. Ce paramètre est également pris en compte dans l'algorithme de freinage. Lorsque le système 1 de freinage à énergie extérieure est défaillant, le capteur 7 commande l'ouverture des électrovalves 21 et 19. Le capteur 7 commande simultanément la fermeture d'une électrovalve 30. Le liquide hydraulique ne peut alors pas remonter vers le réservoir 5 par la canalisation 8. Le liquide se dirige par l'intermédiaire de la canalisation 8 et de branches 8a, 8b, 8c et 8d munies chacune d'une électrovalve (non représentées) vers des freins de roues respectifs. Lorsque le système 1 de freinage à énergie extérieure n'est pas 35 défaillant (situation représentée à la figure 1), le maître cylindre 10 est isolé des freins de roues. Le liquide contenu dans le maître cylindre ne peut pas refluer vers les freins. Le simulateur permet un transfert du liquide de frein. Le conducteur a ainsi la sensation de freiner de façon mécanique. Sur la figure 2 est représenté un maître cylindre conforme à l'invention. Une cartouche 16 est intégrée dans le maître cylindre 10 dans une position intermédiaire entre la chambre primaire 14 et la chambre secondaire 15. Le piston primaire 12 est en appui contre une tige de poussée 11 (non représentée sur la figure 2). Un ressort primaire 24 est en appui entre le piston primaire 12 et le piston secondaire 13. Un ressort secondaire 25 est en appui entre le piston secondaire 13 et un fond 26 de maître cylindre 10. Les ressorts primaires 24 et secondaire 25 permettent notamment le retour en position repos des pistons respectifs 12 et 13 lors du relâchement de l'organe de commande 9. Le simulateur comporte une cartouche 16 fermée hermétiquement du côté des chambres primaire 14 et secondaire 15, par exemple. Le liquide contenu dans la chambre secondaire 15 ne peut pas pénétrer dans la cartouche 16. Par contre, un dispositif 34 de canalisation fait communiquer la chambre primaire 14 et l'intérieur de la cartouche 16. Le liquide contenu dans la chambre primaire 14 peut pénétrer partiellement dans la cartouche 16 par le dispositif 34. La cartouche 16 joue le rôle de piston secondaire (ou de piston unique si le maître cylindre est à une seule chambre). La cartouche 16 peut également être fermée hermétiquement du côté de la chambre primaire 14 et communiquer avec la chambre secondaire 15. La cartouche 16 joue alors le rôle de piston primaire. La cartouche 16 est enveloppée dans une enveloppe rigide 27. Cette enveloppe 27 est de volume légèrement supérieur au volume de la cartouche 16. Une couche d'air est interposée entre la cartouche 16, déformable élastiquement, et l'enveloppe 27 rigide, dans un espace 33 (figure 4). Au repos, c'est-à-dire lorsque le maître cylindre n'est pas actionné, la chambre primaire 14 est remplie de liquide de frein provenant du réservoir 5. La chambre secondaire 15 est remplie de liquide de frein provenant également du réservoir 5. La cartouche 16 est remplie de liquide de frein, provenant de la chambre primaire 14. Lorsqu'un conducteur appuie sur la pédale de frein 9, le piston primaire 12 est poussé, par l'intermédiaire de la tige de poussée 11, à l'intérieur de la chambre primaire 12. La pression dans la chambre primaire 14, remplie de liquide de frein, augmente. Comme la cartouche 16 communique avec la chambre primaire par le dispositif 34 de canalisation, la pression dans la cartouche 16 augmente également. La couche d'air interposée entre la cartouche 16 et l'enveloppe 27 est compressée. Cette compression simule une réaction d'un circuit de freinage classique. Ainsi par exemple, sur la figure 4, la cartouche 16 est munie de cannelures 32 ménageant l'espace 33 rempli d'air entre l'enveloppe 27 rigide et la cartouche 16 en caoutchouc. Le volume à l'intérieur de la cartouche 16 augmente en fonction de la pression exercée sur la cartouche 16. La cartouche 16 se déforme, dans la limite de ce que lui autorise l'enveloppe 27 rigide et l'espace 33. L'espace 33 se réduisant, l'air est compressé. La compression de l'air donne au conducteur la sensation de freiner mécaniquement le véhicule. Dans un autre exemple, la cartouche 16 est du même type que les cartouches classiques. Elle comporte un piston et un ressort arc bouté contre le fond de la cartouche et l'arrière du piston. Le piston est poussé vers le fond de la cartouche par le liquide passant, par exemple, par la chambre primaire vers l'intérieur de la cartouche. L'avancée du piston dans la cartouche comprime le ressort. La compression du ressort de la cartouche, ou sa résistance à la compression, donne au conducteur la sensation de freiner mécaniquement. En fonctionnement normal, le système 1 de freinage à énergie extérieur fonctionne. Le piston secondaire 13 avance très peu. Le capteur 7 commande la fermeture des électrovalves 19 et 21 afin que le liquide de frein contenu dans les chambres primaire 14 et secondaire 15 ne puisse pas aller aux freins de roues. Lorsque le système 1 de freinage à énergie extérieure est défaillant, le système 2 de freinage à énergie musculaire prend le relais. Comme cela est représenté sur la figure 3, le maître cylindre 10 fonctionne alors comme un maître cylindre classique. La cartouche 16 joue alors le rôle de et se déplace comme le piston secondaire 13 (ou primaire 12 si la cartouche 16 est montée sur le piston primaire 12). Le calculateur 7 commande l'ouverture des électrovalves 19 et 21. Le liquide de frein contenu dans le maître cylindre 10 peut alors se diriger vers les freins de roues. Aussi, quand le conducteur appuie sur la pédale de frein 9, le piston primaire 12 est poussé à l'intérieur de la chambre primaire 14 par la tige de poussée 11. Le piston primaire 12 pousse le piston secondaire 13. L'avancée du piston secondaire 13 ferme une communication entre la chambre secondaire 15 et le réservoir 5. La pression dans la chambre secondaire 15 augmente. Une communication entre la chambre primaire 14 et le réservoir 5 est à son tour obturée par l'avancée du piston primaire 12 à l'intérieur de la chambre primaire 14. La pression dans la chambre primaire 14 augmente. Comme les électrovalves 19 et 21 sont ouvertes, le liquide de frein est envoyé dans la canalisation 8. Le liquide est alors dirigé vers les freins de roues par l'intermédiaire de branches 8a, 8b, 8c et 8d. On peut également utiliser un maître cylindre comportant une unique chambre de pression. La cartouche forme alors le piston ou le fond du maître cylindre. Dans l'exemple de réalisation tel que représenté aux figures 2 et 3, la cartouche est intégrée en position intermédiaire entre la chambre primaire et la chambre secondaire du maître cylindre. La cartouche peut toutefois avoir une autre position. Par exemple la cartouche peut être entièrement intégrée dans le fond de la chambre secondaire. II est possible de prévoir un dispositif de purge de la cartouche. Par ailleurs, afin de réduire le volume de liquide à purger, on peut par exemple disposer un noyau dans la cartouche 16. Le noyau, par exemple en plastique, a des dimensions légèrement inférieures à des dimensions intérieures de la cartouche 16. Un volume défini entre le noyau et une paroi intérieure de la cartouche 16 est réduit. Ce volume étant celui accueillant le liquide de frein, la quantité de liquide contenue dans la cartouche 16 est réduite. La quantité de liquide de frein à purger en cas de purge l'est également. REVENDICATIONS 1- Dispositif de freinage électrohydraulique pour véhicule automobile 5 comprenant - un système (1) de freinage de service à énergie extérieure; un système (2) de freinage de secours à énergie musculaire; - un organe de commande au pied (9) actionnant le système de freinage de service, et le système de freinage de secours quand le système de freinage de service ne fonctionne pas; - un maître cylindre (10) relié à l'organe de commande au pied; - une électrovalve de sécurité (19, 21) permettant d'isoler le maître cylindre d'un frein de roue quand le système de freinage de service fonctionne, et permettant de relier le maître cylindre à un frein de roue quand le système de freinage de secours fonctionne; - un simulateur de sensation de freinage, raccordé hydrauliquement au maître cylindre en fonctionnement normal, caractérisé en ce que le simulateur comporte une cartouche (16), intégrée à l'intérieur du maître cylindre. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le maître cylindre est muni d'un piston primaire (12) et d'un piston secondaire (13) , le piston primaire prenant appui sur le piston secondaire par l'intermédiaire d'un ressort primaire (24) et délimitant une chambre primaire (14) à volume variable, le piston secondaire prenant appui sur un fond (26) du maître cylindre par l'intermédiaire d'un ressort secondaire (25) et délimitant une chambre secondaire (15) à volume variable, les chambres primaire et secondaire étant reliées à un réservoir hydraulique (5), la cartouche formant un des piston ou le fond du maître cylindre. 3- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce 30 que la cartouche est localisée en position intermédiaire entre la chambre primaire et la chambre secondaire du maître cylindre. 4- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la cartouche est intégrée dans le piston secondaire de maître cylindre. 5- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le maître 35 cylindre est muni d'un unique piston délimitant, avec un fond du maître cylindre, une chambre de pression. 6- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la cartouche est montée sur le piston du maître cylindre. 7- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la 5 cartouche forme un fond du maître cylindre. 8- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cartouche est en caoutchouc, et est enveloppée dans une enveloppe rigide (27) de volume légèrement supérieur à un volume de la cartouche. 9- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cartouche est munie de cannelures (32) délimitant un espace (33) entre l'enveloppe rigide et la cartouche. 10- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la cartouche communique uniquement avec une chambre du maître cylindre par un dispositif (34) de canalisation. 11- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la cartouche comporte, dans un volume intérieur, un noyau dont des dimensions sont légèrement inférieures à des dimensions intérieures de la cartouche.