Brevet FR2902734A1 — publié le 20071228

Amplificateur de frein à disque de réaction hydraulique L'invention concerne un amplificateur de frein comprenant une tige de poussée ayant une extrémité portant un bol entourant une extrémité d'un corps de commande entourant elle-même une extrémité d'une tige de commande, et un élément de réaction emprisonné dans un espace délimité par l'intérieur du bol et des faces dites d'appui de l'extrémité du corps de commande et de l'extrémité de la tige de commande. Dans un tel amplificateur de frein pour véhicule automobile, la tige de poussée agit sur un maître cylindre relié à un circuit hydraulique de freinage. Sur enfoncement de la tige de commande, c'est-à-dire de la pédale de frein, la tige de poussée exerce un effort sur un piston du maître cylindre, la pression du circuit hydraulique dépendant ainsi de l'effort exercé par la tige de poussée, donc par la pédale de frein. Une enveloppe étanche ayant une forme de révolution entoure la tige de poussée, la tige de commande et le corps de commande, et une jupe en forme de disque entoure le corps de commande en étant rigidement fixée à celui-ci, pour séparer cette enveloppe en une chambre dite avant et une chambre dite arrière. L'effort de freinage qu'exerce la tige de poussée est assisté pneumatiquement : lorsque la jupe est soumise à un écart de pression, elle exerce sur le corps de commande un effort qui est transmis à la tige de poussée. La chambre avant communique continûment avec une source de dépression, la pression de la chambre arrière étant gérée par une valve à trois voies dont l'état dépend de la position de la tige de commande par rapport au corps de commande. En figure 1, on a représenté des éléments constitutifs d'un tel agencement connu, comprenant une tige de commande 1 entourée par un corps de commande 2, entouré lui-même par un bol 3 situé en extrémité de la tige de poussée non représentée. Un élément de réaction 4 qui est un disque de caoutchouc, est interposé entre le fond du bol et des faces d'appui 6 et 7 de la tige 1 et du corps de commande 2. Ce disque de caoutchouc permet d'obtenir des évolutions graduelles de l'état de la valve à trois voies, afin d'éviter un comportement brutal ou saccadé de l'assistance au freinage. Lorsque la face d'appui 6 de la tige de commande est plus éloignée du fond 8 du bol 3 que la face d'appui 7 du corps de commande, c'est-à-dire lorsque la tige de commande 1 n'est pas sollicitée, la vanne met en communication les chambres avant et arrière. Lorsque la face d'appui 6 de la tige de commande 1 est plus proche du fond 8 du bol 3 que la face d'appui 7 du corps de commande 2, c'est-à-dire lorsque la tige de commande 1 est sollicitée, la vanne isole les deux chambres l'une de l'autre et elle met la chambre arrière en communication avec la pression atmosphérique. A l'équilibre, c'est-à-dire lorsque les faces avant 6 et 7 de la tige et du corps de commande sont dans un même plan, la vanne isole les deux chambres l'une de l'autre, et elle isole la chambre arrière de la pression atmosphérique, ce qui établit un écart de pression constant entre les chambres. Ainsi, à l'équilibre, le rapport d'assistance, c'est-à-dire le rapport entre l'effort appliqué par l'utilisateur à la tige de commande, et l'effort d'assistance pneumatique appliqué par le corps de commande à la tige de poussée, correspond au rapport des surfaces d'appui de la tige de commande et de l'extrémité tubulaire du corps de commande. Dans la pratique, il s'avère que le disque de caoutchouc 4 tend à se dégrader au fil du temps : en particulier, la portion de sa surface recevant la face d'appui de la tige de poussée tend à se creuser, voire à se déchirer. Cette situation est encore aggravée lorsque, comme dans l'exemple de la figure 2, l'extrémité de la tige de commande est pourvue d'un téton 9, de plus faible section que la section nominale de la tige de commande, pour éviter une entrée en contact brutale de l'extrémité de la tige avec la surface du disque 4. Ce téton 9 assure que le saut d'effort perçu à la pédale lorsqu'elle est actionnée par l'utilisateur, augmente graduellement lorsque l'extrémité de la tige de commande rencontre le disque 4. La présence d'un tel téton 9 tend à aggraver la détérioration de la surface du disque 4 qui peut alors se détériorer rapidement. Afin d'éviter une détérioration de la surface du disque, il est généralement recouru à une tige de commande ayant une surface d'appui relativement importante, ce qui limite le rapport d'assistance de l'amplificateur, car celui-ci dépend du rapport des surfaces d'appui de la tige de commande et de l'extrémité tubulaire du corps de commande. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un amplificateur de frein comprenant une tige de poussée ayant une extrémité portant un bol entourant une extrémité d'un corps de commande entourant elle-même une extrémité d'une tige de commande, et un élément de réaction emprisonné dans un espace délimité par l'intérieur du bol et des faces dites d'appui de l'extrémité du corps de commande et de l'extrémité de la tige de commande, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens assurant une étanchéité entre l'extrémité du corps de commande et le bol, et entre l'extrémité du corps de commande et l'extrémité de la tige de commande, et en ce que l'élément de réaction comprend un liquide et un ressort interposé entre le fond du bol et la face d'appui du corps de commande. L'invention concerne également un amplificateur tel que défini ci-dessus, dans lequel la tige de commande comprend un corps de tige et un poussoir s'étendant dans le prolongement du corps de tige et correspondant à l'extrémité de la tige, et un élément élastique reliant le poussoir au corps de tige. L'invention concerne également un amplificateur tel 10 que défini ci-dessus, dans lequel l'élément élastique est un ressort. L'invention concerne également un amplificateur tel que défini ci-dessus, dans lequel les moyens d'étanchéité sont des joints toriques ou des segments. 15 L'invention concerne également un amplificateur tel que défini ci-dessus, dans lequel les joints toriques ou les segments d'étanchéité sont portés par l'extrémité tubulaire du corps de commande. L'invention concerne également un système de 20 freinage pour véhicule automobile, comprenant un maître cylindre et un amplificateur tel que défini ci-dessus. La figure 1, déjà décrite, montre des composants d'un amplificateur de frein connu ; La figure 2, déjà décrite, montre des composants 25 d'un autre amplificateur de frein connu ; La figure 3 est une illustration du principe mis en oeuvre dans l'invention ; La figure 4 est une illustration schématique de composants de l'amplificateur selon 30 l'invention conformément au principe de la figure 3 ; La figure 5 est une illustration d'un autre principe mis en oeuvre dans l'invention ; La figure 6 est une illustration schématique des composants de l'amplificateur selon l'invention 35 conformément au principe de la figure 5. L'idée à la base de l'invention est de remplacer le caoutchouc du disque par un liquide associé à un élément élastique tel qu'un ressort hélicoïdal. Ce principe est illustré sur la figure 3, dans laquelle on a représenté un corps principal 10 comprenant un premier et un second cylindre 11 et 12 parallèles l'un à l'autre, ayant respectivement un petit et un grand diamètre, et reliés l'un à l'autre par une conduite 13. Un premier et un second piston 14 et 16 coulissent parallèlement l'un à l'autre, respectivement dans le premier et le second cylindre, tout en étant liés de manière étanche à ces cylindres. Les deux cylindres ainsi que la conduite 13 qui les relie sont emplis d'un liquide 17, tel que de l'huile ou de l'eau, et un ressort 18 baigne dans ce liquide en étant interposé entre le second piston 16 et le fond du cylindre 12. Le premier piston, de plus faible diamètre, correspond à la tige de poussée d'un amplificateur de frein, et le second piston, de plus grand diamètre, correspond au corps de commande. Le corps principal 10 correspond au bol situé en extrémité de tige de poussée. En cas de déplacement du second piston 16, l'effort appliqué au corps 10 augmente linéairement, au fur et à mesure que ce second piston comprime le ressort 18. Le déplacement du second piston vers le fond de son cylindre provoque le déplacement du premier piston en sens inverse du fait de la conservation du volume du liquide 17. De manière analogue, lorsque le premier piston est déplacé vers le fond de son cylindre, cela provoque un déplacement du second piston en direction opposée, du fait de la présence du liquide 17. En figure 4, on a représenté un dispositif selon le principe de la figure 3, dans le cas de pistons coaxiaux 35 d'un amplificateur de frein. Comme dans le cas des figures 1 et 2, le dispositif comprend une tige de commande 19 entourée par une extrémité tubulaire 21 d'un corps de commande, cette extrémité étant elle-même entourée par un bol 22. L'espace délimité par le bol et les faces d'appui 23 et 24, respectivement de l'extrémité de la tige de poussée et de l'extrémité tubulaire du corps de commande est empli d'un liquide 25 tel que de l'huile. Un ressort 26 de type hélicoïdal, ayant un diamètre correspondant au diamètre nominal de l'extrémité 21 du corps de poussée, est interposé entre le fond 27 du bol et la face d'appui 24 du corps de commande. Deux segments, ou joints toriques, repérés par 28 et 29 sont interposés respectivement entre la tige de poussée 19 et l'extrémité tubulaire 21, et entre l'extrémité tubulaire 21 et le bol 22, pour assurer l'étanchéité entre ces éléments. Les segments ou joints toriques 28 et 29 peuvent être engagés dans des gorges non représentées de la tige 19 et/ou de l'extrémité tubulaire 21 pour être portés respectivement par ces éléments. Lorsque la tige de commande 19 est sollicitée, c'est-à-dire lorsque l'utilisateur actionne la pédale de frein, son extrémité tend à se rapprocher du fond 27 du bol, ce qui tend à éloigner l'extrémité tubulaire 21 du fond 27, du fait de la présence du liquide 25. Les extrémités d'appui 23 et 24 sont alors décalées l'une par rapport à l'autre, ce qui provoque l'ouverture de la vanne à trois voies pour faire croître la pression d'air dans la chambre arrière de l'amplificateur, ce qui provoque l'avancée de l'extrémité 21 du corps de commande, à l'encontre du ressort 26. Grâce au ressort 26, l'effort exercé sur le fond 27 du bol croît graduellement, en même temps que la face d'appui 23 de la tige de poussée se déplace en sens inverse, jusqu'à ce que les faces 23 et 24 se situent dans un même plan, ce qui provoque la fermeture de la vanne à trois voies, et correspond à une situation d'équilibre. En figure 5, on a représenté de manière schématique un principe amélioré par rapport à celui de la figure 3, et dans lequel un ressort supplémentaire 31 est interposé entre le premier piston 14 et son actionneur qui est repéré par 32. Grâce à ce ressort additionnel, ou ressort de saut, lorsque l'actionneur 32 est déplacé, l'effort qui est appliqué par le premier piston 14 au fluide, croît lui aussi graduellement au fur et à mesure de l'avance de l'actionneur 32, ce qui permet encore de lisser les sauts d'efforts dans le dispositif. En figure 6 on a représenté la mise en oeuvre du principe de la figure 5, au cas d'un amplificateur de frein. Les éléments communs au mode de réalisation des figures 4 et 6 portent les mêmes références que dans la figure 4. Comme illustré dans cette figure 6, la tige de commande 19 comprend un corps de tige 33 prolongé par une extrémité 34 sous forme de poussoir, un ressort hélicoïdal 36 étant interposé entre le corps de tige, et le poussoir 34 formant l'extrémité de la tige. Lorsque l'utilisateur actionne la pédale de frein, le corps 33 de la tige de commande comprime le ressort 36 pendant le déplacement de la pédale, de sorte que l'effort appliqué par l'extrémité 34 au fluide augmente graduellement au lieu d'augmenter de façon brutale. Le fonctionnement du dispositif est similaire à celui décrit pour le cas de la figure 4, une fois que la face d'appui 23 occupe une position décalée par rapport à la face d'appui 24. L'invention apporte notamment les avantages suivants . Elle offre un dispositif formant disque de réaction hydraulique, c'est-à-dire ayant un comportement comparable à celui du caoutchouc, c'est-à-dire de volume constant et offrant une certaine élasticité grâce à la mise en oeuvre du ressort. Le comportement du liquide associé au ressort offre une meilleure conservation du volume que dans le cas du caoutchouc. Lorsque le frein est sollicité les efforts sont exercés sur le liquide renfermé dans le bol, de sorte qu'il n'existe pas de risque de détérioration au fil des cycles d'utilisation, contrairement au cas de l'utilisation d'un disque en caoutchouc ou autre matériau, dont la surface de contact s'use nécessairement. L'absence de risque de détérioration permet de choisir une tige de commande de plus faibles dimensions, pour accroître significativement le rapport d'assistance de l'amplificateur et réduire les pertes de charge. REVENDICATIONS 1. Amplificateur de frein comprenant une tige de poussée ayant une extrémité portant un bol (22) entourant une extrémité (21) d'un corps de commande entourant elle-même une extrémité d'une tige de commande (19), et un élément de réaction emprisonné dans un espace délimité par l'intérieur du bol (22) et des faces dites d'appui (23, 24) de l'extrémité (21) du corps de commande et de l'extrémité de la tige de commande (19), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (29) assurant une étanchéité entre l'extrémité (21) du corps de commande et le bol (22), et entre l'extrémité (21) du corps de commande et l'extrémité de la tige de commande (19), et en ce que l'élément de réaction comprend un liquide (25) et un ressort (26) interposé entre le fond du bol (22) et la face d'appui (24) du corps de commande. 2. Amplificateur selon la revendication 1, dans lequel la tige de commande (19) comprend un corps de tige (33) et un poussoir (34) s'étendant dans le prolongement du corps de tige (33) et correspondant à l'extrémité de la tige, et un élément élastique (36) reliant le poussoir (34) au corps de tige (33). 3. Amplificateur selon la revendication 2, dans 25 lequel l'élément élastique est un ressort. 4. Amplificateur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens d'étanchéité sont des joints toriques ou des segments. 5. Amplificateur selon la revendication 4, dans 30 lequel les joints toriques ou les segments d'étanchéité sont portés par l'extrémité tubulaire du corps de commande. 6. Système de freinage pour véhicule automobile, comprenant un maître cylindre et un amplificateur selon 35 l'une des revendications 1 à 5.