Brevet FR2882315A1 — publié le 20060825

DISPOSITIF DE FREINAGE D'UN VEHICULE, MAITRE-CYLINDRE COMPRIS DANS UN TEL DISPOSITIF DE FREINAGE ET PISTON FRIMAIRE POUR UN TEL ?, ITRE-CYLINDRE. La présente invention se rapporte à un dispositif de freinage d'un véhicule comprenant un servomoteur et un maître-cylindre, au maîtrecylindre compris dans un tel dispositif de freinage et à un piston primaire apte pour un tel maître- cylindre. Un système 100 (figure la) de freinage pour véhicule est généralement commandé par un conducteur au moyen d'une pédale 102 de frein transmettant la force 105 de commande exercée sur cette pédale 102 à un ou plusieurs dispositifs de freinage, non représentés dans cette figure, comprenant par exemple un étrier équipé d'un piston et de plaquettes de frein destinées à serrer un disque solidaire d'une roue freinée. Pour amplifier la force 105 exercée par ce conducteur en une force 107 transmise au(x) dispositif(s) de freinage, il est connu d'utiliser un servomoteur 104 pneumatique d'assistance au freinage, ce servomoteur étant relié à la pédale par des moyens 103 de couplage entre la pédale et le servomoteur. Ce servomoteur 104 comporte notamment: -un boîtier 106, coopérant avec une tige 108 de commande reliée à la pédale 102 de frein au travers des moyens 103 de couplage, -un piston pneumatique 111 portant la valve trois 5 voies, -une tige 110 de poussée solidaire de la tige 108 de commande, - un couvercle 114 et un cylindre 116 coopérant avec ce couvercle 114 de manière étanche, le volume interne du boîtier 106 étant alors divisé en une première chambre 118, dite chambre arrière, et en une deuxième chambre 120, dite chambre avant, au moyen d'une jupe rigide 122 et d'une membrane 124 flexible assurant l'étanchéité entre ces deux chambres 118 et 120. Le servomoteur 104 assure donc une assistance au conducteur en transmettant la force 107 amplifiée à un maître-cylindre 112 comprenant un dispositif de piston primaire ou piston primaire, non représenté, coulissant dans le maître-cylindre 112. Ce piston primaire coulisse dans un liquide de frein 20 auquel il transmet la commande de pression 107 qu'il reçoit de la tige 110 de poussée. La présente invention résulte de la constatation qu'il existe une chaîne de commande de freinage, comprenant la pédale 102, les moyens 103 de couplage et l'ensemble des moyens de transmission de la pression de freinage internes au servomoteur 104 et au maître -cylindre 112, cet ensemble incluant notamment la tige 108 de commande, la tige 110 de poussée et le piston primaire coulissant dans le maître cylindre 112. Par la suite, cet ensemble de moyens de transmission 30 de la pression de freinage internes au servomoteur 104 et au maître-cylindre 112 est dénommé colonne de pression. Il apparaît que la chaîne de commande est rigide, notamment pour transmettre avec la plus grande précision et fiabilité la commande de freinage. Or, une telle rigidité présente un danger pour le conducteur du véhicule, comme décrit ci-dessous à l'aide des figures lb et 1c. La figure lb montre schématiquement le système 100 de freinage d'une voiture 128 se déplaçant à une vitesse 132 avec un conducteur 130. Un dispositif 105, comprenant le servomoteur 104 et le maître-cylindre 112 de la figure la, est situé dans le compartiment moteur 134 et la pédale 102 dans l'habitacle 135 de la voiture. Les moyens 103 de couplage rendent la pédale 102 et le dispositif 105 solidaires. A la vue d'un obstacle 140, le conducteur 130 exerce une force 105 telle sur la pédale 102 de frein que cette dernière pivote autour de son point de fixation 133 et les moyens 103 de couplage agissent sur le dispositif 105. Si un choc ayant une composante frontale se produit, le compartiment moteur 134 se comprime et les dispositifs présents à l'intérieur de ce compartiment moteur, notamment le dispositif 105 incluant la colonne 125 de pression, subissent une force 136 qui tend à les déplacer vers l'habitacle 135. A cause de la rigidité de la chaîne de commande incluant la pédale 102, les moyens 103 de couplage et le dispositif 105, cette force 136 génère une force 138 que la pédale 102 transmet sur le pied du conducteur 130. De fait, des études ont montré que cette force 138 est responsable de graves lésions au niveau des membres inférieurs 25 des conducteurs. La présente invention vise à remédier au problème cité ci-dessus. Elle concerne un maître-cylindre d'un véhicule, le maître-cylindre comportant un piston primaire se déplaçant sous l'effet d'une force de pression, caractérisé en ce que le piston primaire comprend une partie déformable ou cassable, la partie déformable ou cassable étant destinée à se déformer ou à se briser lorsque la force de pression est supérieure à un seuil, dénommé seuil de rupture. Grâce à l'invention, la force générée par un choc, 35 ayant une composante frontale, qui tend à comprimer certains éléments du maître- cylindre, notamment son piston primaire, est absorbée par la perte de rigidité du piston primaire du maître-cylindre. En effet, la déformation du piston absorbe l'énergie 5 qui, dans l'art antérieur, se répercute sur le pied du conducteur et lui provoque de graves lésions. Ainsi, un servomoteur conforme à l'invention limite les blessures subies par un conducteur lors d'un accident. Il convient de noter que l'invention met en oeuvre un élément déformable dans la colonne de transmission de la force de freinage, ce qui n'est possible qu'en effectuant un calibrage précis de l'énergie de rupture de la colonne afin d'assurer la rigidité de cette colonne lorsqu'il ne se produit pas de choc frontal. Dans une réalisation, le seuil de rupture est de l'ordre de 800 kg/cm'. Selon une réalisation, la partie déformable ou cassable comprend un évidement. Dans une réalisation, le piston primaire, qui coulisse en partie dans le maître-cylindre contenant un liquide de frein et en partie dans une chambre avant d'un servomoteur, comprend un dispositif d'évacuation du liquide de frein du maître-cylindre vers la chambre avant du servomoteur, ce servomoteur étant associé au maître-cylindre de sorte qu'un dispositif du servomoteur exerce la force de pression sur le piston primaire. Selon une réalisation, le dispositif d'évacuation comprend un joint, dénommé joint obturateur, obturant un circuit d'évacuation du liquide de frein tant que la partie déformable ou cassable n'est pas défo. uiiée, et se déplaçant lors de la déformation de la partie déformable ou cassable pour que le liquide de frein s'évacue le long du circuit d'évacuation du maître-cylindre vers la chambre avant du servomoteur. Dans une réalisation, le joint obturateur se déplace, lors de la déformation de la partie déformable ou cassable, par la poussée d'une aiguille coulissant le long de l'axe du piston primaire sous l'effet de la force de pression et de la déformation de la partie déformable ou cassable. Selon une réalisation, la partie (420) déformable ou cassable du piston primaire comporte une enveloppe permettant de réaliser l'étanchéité sur un joint d'étanchéité pour éviter que le liquide de frein présent dans le maître cylindre ne passe dans une chambre avant d'un servomoteur, ce servomoteur étant associé au maître-cylindre de sorte qu'un dispositif du servomoteur exerce la force de pression sur le piston primaire. Dans une réalisation, l'enveloppe présente une faible rigidité axiale pour ne pas s'opposer à la déformation de la partie déformable ou cassable. L'invention concerne aussi un dispositif de freinage comportant un servomoteur d'assistance au freinage et un maître- cylindre, le servomoteur étant actionné par une tige de commande et transmettant l'effort appliqué à cette tige de commande au maître-cylindre. Conformément à cette invention, un tel dispositif de freinage est caractérisé en ce que le maître-cylindre est un maître-cylindre selon l'une quelconque des réalisations précédentes. Enfin, l'invention concerne aussi un piston pour maître-cylindre de véhicule, ce piston se déplaçant sous l'effet d'une force de pression. Conformément à cette invention, un tel piston est caractérisé en ce qu'il comporte une partie déformable ou cassable, la partie déformable ou cassable étant destinée à se déformer ou à se briser lorsque la force de pression est supérieure à un seuil, dénommé seuil de rupture. Dans une réalisation, ce piston est le piston primaire d'un maître cylindre selon l'une quelconque des réalisations précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description effectuée ci-dessous à titre d'exemple illustratif et non limitatif en se référant aux figures ci-jointes sur lesquelles: -La figure la, déjà décrite, représente schématiquement un système de freinage selon l'art antérieur -Les figures lb et 1c, déjà décrites, représentent les effets d'un choc frontal sur un véhicule et son système de freinage dans l'art antérieur, -Les figures 2a et 2b représentent les effets d'un choc frontal sur le système de freinage d'un véhicule selon la présente invention, -Les figures 3a, 3b, 4a et 4b représentent schématiquement des réalisations de l'invention. Préalablement à une description des modes de réalisation de l'invention, le principe de sa mise en oeuvre est décrit ci-dessous à l'aide des figures 2a et 2b. Ces figures représentent schématiquement un véhicule 228 conduit par un conducteur 230 utilisant un système de freinage comprenant, entre autres, une pédale 202, des moyens 203 de couplage de la pédale 202 à un dispositif 205 de freinage conforme à l'invention. Ce dispositif 205 de freinage comprend un servomoteur et un maître-cylindre associés. Le dispositif 205 de freinage comprend notamment une colonne 225 de pression munie d'une partie 250 fragilisée pour être déformable. Si le véhicule 228 se dirige avec une vitesse 232 vers 25 un obstacle 240, le conducteur 230 est susceptible de freiner en exerçant une force 205 sur la pédale 202. Dans ce cas, la figure 2b montre schématiquement l'effet d'un choc frontal sur le système de freinage, et en particulier sur le dispositif 205 de freinage conforme à l'invention. Le compartiment moteur 234 du véhicule 228 se déforme sous le choc, ce qui transmet une force 236 aux dispositifs présents dans le compartiment moteur 234, cette force 236 tendant à déplacer ces dispositifs vers l'habitacle 235. Cette force 236 fait subir à la chaîne de commande de freinage, et en particulier à la colonne 225 de pression, une pression supérieure à un certain seuil. Dans ce cas, la partie 250 fragilisée de la colonne 225 de pression se déforme, provoquant une perte de rigidité de la colonne 225, et par conséquent de la chaîne de commande. Une telle déformation provoque la compression ou la cassure de la colonne 225. Ainsi, il se produit un escamotage de la pédale 202 de frein de telle sorte que la force 236 est considérablement amortie, préservant l'intégrité physique du membre inférieur du conducteur 230 appuyant sur la pédale 202. On peut remarquer que l'invention, orientée vers la sécurité du conducteur 230, est a priori contradictoire avec la nécessité de rigidité de la chaîne de commande pour assurer la fiabilité de la commande de freinage. Une telle contradiction est résolue en considérant que le procédé de fabrication de la colonne 250 de pression et de la partie 250 fragilisée, conformes à l'invention, provoquent la perte de la rigidité de la colonne 250 de pression pour des pressions supérieures aux pressions normales d'utilisation du système de freinage. Il apparaît que le freinage normal est obtenu pour une pression équivalente à 400 kg/cm2 sur le piston primaire. La partie 250 fragilisée est conçue pour perdre sa rigidité à partir de pressions doubles ou triples de cette pression maximale d'utilisation normale, c'est-à-dire quand elle subit des pressions de l'ordre 800 kg/cm2. La figure 3a représente une coupe partielle d'un servomoteur 300 d'assistance au freinage et d'un maître cylindre 308 conforme à une réalisation préférée de l'invention. Le servomoteur 300 comprend un piston 311 pneumatique (par exemple piston 311 pneumatique portant la valve trois voies) associé à une jupe 306 séparant la chambre arrière 310 et la chambre avant 312 du servomoteur. Le piston 311 pneumatique est au centre de la jupe 306. Ce servomoteur 300 est associé à un maître-cylindre 308. En effet, le servomoteur 300 est une servocommande assurant automatiquement, par amplification de la force exercée sur la pédale de frein, une assistance au freinage. Le servomoteur 300, actionné par de moyens de couplage du servomoteur 300 à la pédale de frein, ces moyens comprenant une tige de commande, transmet l'effort appliqué à cette tige de commande à un piston 302 primaire du maître cylindre associé. Cette transmission de l'effort se fait notamment par l'intermédiaire du piston 311 pneumatique. Il existe donc une colonne de pression incluant le piston 311 pneumatique, le piston primaire 302 et d'un piston secondaire, non représenté, coulissant dans un liquide de frein 314 du maître cylindre 308. Dans cette réalisation, le piston 302 primaire est réalisé de telle sorte qu'une partie 320 est structurellement affaiblie par une structure ondulée (matériau plié en accordéon) présentant un évidement 322 de telle sorte que la résistance à la compression de cette partie 320 est affaiblie. Ainsi, en cas de choc du véhicule mettant en cause le maître-cylindre 308 et le servomoteur 300, cette partie 320 se déforme de façon à absorber la force de pression s'exerçant vers la pédale de frein, et donc vers le pied du conducteur, au travers de la colonne de pression. Cette partie 320 est réalisée par décolletage ou formage en utilisant des matériaux comme le bronze, le cuivre ou autre métal / alliage ou par moulage, par exemple avec de la bakélite. Le piston primaire 302 contient de plus un dispositif d'évacuation du liquide de frein 314 en son intérieur. Ce dispositif est constitué d'un joint 326, dénommé joint 326 obturateur, associé à un circuit d'évacuation et à une aiguille 328 rigide. En cas de déformation de la partie 320 sous une force 332 de pression exercée par la partie 330 du piston 311 pneumatique, la partie 330 du piston 311 pneumatique déplace l'aiguille 328 qui déplace alors le joint 326. En ce déplaçant, ce joint 326 obturateur permet l'évacuation du liquide 314 de frein (présent dans le maître- cylindre 308) vers la chambre avant 312, le long d'un circuit d'évacuation 324 et l'escamotage du piston primaire 302. En effet, le piston primaire n'appuie plus alors sur un liquide enfermé dans son circuit de liquide de frein. Aussi, on évite que le liquide de frein se répande en dehors du servomoteur 300, diminuant par conséquent les risques d'incendie liés au caractère inflammable du liquide 314 à la suite d'un choc de véhicule. Pour simplifier la figure 3a ainsi que la figure 3b qui est décrite cidessous, les moyens qui maintiennent 15 l'aiguille 328 en place ne sont pas représentés. En effet, le circuit 324 d'évacuation comporte des cannelures s'étendant axialement et délimitant un passage de diamètre sensiblement égal au diamètre extérieur de l'aiguille 328. De manière avantageuse, l'aiguille est maintenue axialement dans le circuit 324 d'évacuation par ces cannelures lors du fonctionnement usuel du servomoteur 300; par exemple, du fait d'un frottement entre la périphérie de l'aiguille 328 et les cannelures. Dans une réalisation, les cannelures et / ou l'aiguille 328 sont recouvertes d'un matériau tel qu'un élastomère. En cas de déformation de la partie 320 sous une force 332 de pression, l'aguille 328 se déplace guidée par les 30 cannelures. La figure 3b montre schématiquement que cette même réalisation de l'invention (c'est-à-dire celle représentée schématiquement. par la figure 3a) est possible pour un servomoteur 301 équipé d'un disque 340 de réaction placé dans la colonne de pression, notamment dans le piston 313 pneumatique du servomoteur 301. La figure 4a représente schématiquement une autre réalisation de l'invention: une partie d'un servomoteur 400 et une partie d'un maîtrecylindre 408 sont représentées en coupe, et notamment la jupe 406, le piston pneumatique 411 et le piston primaire 402. Un liquide de frein 414 occupe le volume libre interne au maître cylindre 408. Dans cette réalisation, la queue du piston primaire 402 comprend une partie 420 défotmable ou cassable, dénommée partie 420 fragilisée, d'une longueur équivalente à environ 80% de la longueur totale du piston primaire 402. La partie 420 fragilisée comprend un matériau 422 15 présentant une surface courbe (plié en accordéon) pour justement fragiliser la partie 420 fragilisée. Cette partie 420 est réalisée par décolletage ou formage en utilisant des matériaux comme le bronze, le cuivre ou autre métal / alliage ou par moulage, par exemple avec de la bakélite. Dans cette réalisation, la partie 420 fragilisée de la queue du piston primaire 402 est compressible par une force 434 de pression dépassant un certain seuil exercé par la partie 436 du piston 411 pneumatique qui est dans l'axe de la colonne de pression. De plus, le piston primaire 402 comporte une enveloppe 430 permettant de réaliser l'étanchéité sur le joint 432, mais n'ayant qu'une très faible rigidité axiale et ne s'opposant donc pas à la déformation de la partie 420 fragilisée du piston primaire 402 en cas de pression supérieure à un certain seuil. La figure 4b montre schématiquement que cette même réalisation de l'invention (c'est à dire celle représentée schématiquement par la figure 4a) est possible pour un servomoteur 401 équipé d'un disque 440 de réaction associé au piston 413 pneumatique du servomoteur 401. REVENDICATIONS 1. Maître-cylindre (308, 408) d'un dispositif de freinage de véhicule (228), le maître-cylindre (308, 408) comportant un piston primaire (302, 402) se déplaçant sous l'effet d'une force de pression, caractérisé en ce que le piston primaire (302, 402) comprend une partie (252, 320, 420) déformable ou cassable, la partie (252, 320, 420) déformable ou cassable étant destinée à se déformer ou à se briser lorsque la force (332, 434) de pression est supérieure à un seuil, dénommé seuil de rupture. 2. Maître-cylindre (308, 408) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil de rupture est de l'ordre de 800 kg/cm2. 3. Maître-cylindre (308, 408) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie (320, 420) déformable ou 15 cassable comprend un évidement (322, 424). 4. Maître-cylindre (308) selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le piston primaire (302), qui coulisse en partie dans le maîtrecylindre (308) contenant un liquide (314) de frein et en partie dans une chambre avant (312) d'un servomoteur (300, 301), comprend un dispositif d'évacuation du liquide (314) de frein du maître-cylindre (308) vers la chambre (312) avant du servomoteur (300, 301), ce servomoteur (300, 301) étant associé au maître-cylindre (408) de sorte qu'un dispositif (311) du servomoteur (300, 301) exerce la force de pression sur le piston (302) primaire. 5. Maître-cylindre (308) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation comprend un joint (326), dénommé joint (326) obturateur, obturant un circuit (324) d'évacuation du liquide (314) de frein tant que la partie (320) déformable ou cassable n'est pas déformée, et se déplaçant lors de la déformation de la partie (320) déformable ou cassable pour que le liquide (314) de frein s'évacue le long du circuit (324) d'évacuation du maître-cylindre (308) vers la chambre (312) avant du servomoteur (300, 301). 6. Maître-cylindre (308) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le joint (326) obturateur se déplace, lors de la déformation de la partie (320) déformable ou cassable, par la poussée d'une aiguille (328) coulissant le long de l'axe du piston primaire (302) sous l'effet de la force (332) de pression et de la déformation de la partie (320) déformable ou cassable. 7. Maître-cylindre (408) selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la partie (420) déformable ou cassable du piston primaire (402) comporte une enveloppe (430) permettant de réaliser l'étanchéité sur un joint (432) d'étanchéité pour éviter que le liquide (414) de frein présent dans le maître cylindre (408) ne passe dans une chambre (412) avant d'un servomoteur (400, 401), ce servomoteur (400, 401) étant associé au maître-cylindre (408) de sorte qu'un dispositif (411) du servomoteur (400, 401) exerce la force de pression sur le piston (402) primaire. 8. Maître-cylindre (408) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (430) présente une faible rigidité axiale pour ne pas s'opposer à la déformation de la partie (420) déformable ou cassable. 9. Dispositif (205) de freinage comportant un servomoteur (300, 301, 400, 401) d'assistance au freinage et un maître-cylindre (308, 408), le servomoteur (300, 301, 400, 401) étant actionné par une tige de commande et transmettant l'effort appliqué à cette tige de commande au maîtrecylindre (308, 408), caractérisé en ce que le maître-cylindre (308, 408) est un maître-cylindre (308, 408) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10.Piston (302, 402) pour maître-cylindre (308, 408) de véhicule (228), ce piston (302, 402) se déplaçant sous l'effet d'une force de pression, caractérisé en ce qu'il comporte une partie (320, 420) déformable ou cassable, la partie (252, 320, 420) déformable ou cassable étant destinée à se déformer ou à se briser lorsque la force (332, 434) de pression est supérieure à un seuil, dénommé seuil de rupture. 11. Piston (302, 402) selon la revendication 10, caractérisé en que ce piston est le piston primaire d'un maître cylindre (308, 408) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.