Brevet FR2921323A1 — publié le 20090327

Dispositif de commande de frein à respiration par tige de commande Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de commande de frein principal d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, cette commande s'effectuant notamment par action de l'air sous pression ou en dépression effectuée par une tige de commande. Ce dispositif à pour but d'augmenter l'effort maximum que peut fournir un amplificateur d'effort de freinage sans augmenter le volume de l'amplificateur et, par conséquence, io d'augmenter la pression maximum que pourra délivrer un maître-cylindre aux récepteurs de frein. Etat de la technique Un dispositif de commande de frein à respiration permet de renforcer l'action d'un conducteur de véhicule automobile lorsque celui- ci appuie sur la 15 pédale de frein du véhicule pour ralentir ce dernier. Ce dispositif est placé avant un maître-cylindre et à pour but d'amplifier la pression de sortie du maitre cylindre. Ce maître-cylindre est commandé par la dépression du moteur et l'action mécanique de la pédale de frein. Ce type de dispositif est aussi appelé amplificateur d'effort de freinage à dépression. 20 II existe dans l'état de la technique, des amplificateurs d'effort de freinage à dépression, tel que celui qui est décrit dans le brevet FR 2 582 274. Ce dispositif de commande de frein est représenté sur les figures 1 et 2. II comprend un piston de commande 4a, monté étanche par rapport à un boîtier 1 d'amplificateur et une tige de commande 12. La tige de 25 commande 12 est reliée à une pédale de frein (non représentée) et destinée à actionner deux clapets. Ces deux clapets permettent de soumettre une chambre de travail de l'amplificateur d'effort de freinage soit à une source de dépression, soit à une source de pression (pression atmosphérique). Cette chambre de travail se compose de deux chambres nommées respectivement 30 avant 2 et arrière 3. Le procédé standard d'utilisation du dispositif de l'état de la technique antérieure comprend les étapes suivantes : - � position de repos � où les chambres avant 2 et arrière 3 sont mises en dépression, c'est-à-dire soumises à une source de dépression. La 35 dépression qui règne à l'intérieur de ces deux chambres 2, 3 et la pression 2 atmosphérique extérieure, environnant le boîtier 1 d'amplificateur exercent une pression sur le corps de commande 4b et la tige de commande 12. Le piston de commande 4b est alors en équilibre et l'action d'un ressort d'attaque 26 est prépondérante. Un distributeur 14 est en contact avec un disque 20 formant un clapet B. - � freinage � : les chambres avant 2 et arrière 3 sont en dépression générée par la source de dépression. Sous l'action d'un conducteur sur la pédale de frein, la tige de commande 12 se déplace par rapport au corps de commande 4b entraînant le disque 20 en contact avec un support du io distributeur 14, formant un clapet A. Ce clapet A se ferme, empêchant la communication entre la chambre avant 2 et la chambre arrière 3. Le clapet B s'ouvre. II y a une mise à la pression atmosphérique de la chambre avant par l'intermédiaire du corps de commande 4b. Le piston de commande 4a se déplace entraînant avec lui un disque de réaction 23 permettant le 15 déplacement d'une tige de poussée 24 du maître-cylindre 9. - � stabilisation � : sous la réaction de la pression du maître-cylindre 9, le disque de réaction 23 se déforme et repousse le distributeur 14 contre le clapet B. La chambre avant 2 est donc isolée de la pression atmosphérique, le piston de commande 4a se stabilise et maintient la pression dans le circuit 20 de freinage. - � cessation de freinage, retour au repos � : le conducteur relâche la pédale, la tige de commande 12 est ramenée par le ressort de retour 28 et le distributeur 14 revient en contact avec le disque 20. Le clapet A s'ouvre permettant la communication entre les chambres avant 2 et arrière 3. 25 Dans un tel dispositif, des ressorts 26, 27, 28 ont pour rôle de retenir le corps de commande 4b et la tige de commande 12. Cependant, des pertes de pression importantes, sont détectées. Ces pertes de pression ont pour conséquences d'amoindrir la différence de pression nécessaire entre les deux chambres, pour générer une pression en sortie du maître-cylindre 30 suffisante pour arrêter le véhicule, lors d'un freinage d'urgence. Pour résoudre ce problème, l'homme du métier est amené à augmenter la taille du boîtier 1 d'amplificateur d'effort de freinage pour augmenter le volume des chambres 2, 3 et ainsi obtenir la différence de pression suffisante. Cependant, l'augmentation de la taille du boîtier 35 d'amplificateur d'effort de freinage à dépression présente de nombreux 3 inconvénients. En effet, le volume disponible dans le compartiment moteur des véhicules automobiles, est de plus en plus restreint, du fait de la complexité des moteurs actuels, ainsi que de toute l'électronique qui y est associée. Cette restriction de volume disponible pose un problème d'intégration du type d'amplificateur, tel que décrit précédemment, dans le bloc moteur des véhicules. En outre, une adaptation du bloc moteur afin d'intégrer malgré tout un tel amplificateur de type plus volumineux s'avère très couteuses et difficile à mettre en oeuvre. Exposé de l'invention io La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de la technique exposée précédemment. A cette fin l'invention propose un dispositif permettant pour une même taille de boîtier d'amplificateur d'effort de freinage par respiration, d'augmenter le point de saturation, autrement dit l'effort maximum que peux fournir l'amplificateur et par voie de conséquence 15 la pression maximum que pourra délivrer le maître-cylindre pour une assistance au freinage. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif de freinage d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, comprenant un boîtier d'amplificateur divisé en deux chambres par l'intermédiaire d'un piston de 20 commande, le boîtier d'amplificateur étant soumis à une dépression apte à être communiquée d'une chambre à l'autre, ledit piston de commande étant solidaire d'un corps de commande à l'intérieur duquel se déplace une tige de commande sous l'effet d'une force mécanique produite par appui sur une pédale de frein dudit véhicule, caractérisé en ce que la tige de commande 25 est creuse et comporte un orifice, sur sa face latérale, permettant une admission d'air sous pression, par rapport à la dépression, circulant dans la tige de commande jusqu'à la chambre avant, entraînant le déplacement du piston de commande et la tige de poussée du maître-cylindre. L'invention peut comporter également une ou plusieurs des 30 caractéristiques suivantes : - il comporte un distributeur fixé à l'embout de la tige de commande et apte à se loger à l'intérieur d'un support de distributeur de tel sorte que l'interposition d'un disque clapet sur le support de distributeur forme un clapet A. 35 - l'interposition du disque clapet sur le distributeur forme un clapet B. 4 - le disque clapet est percé en son centre par un orifice à travers lequel passe la tige de commande, l'orifice du disque de clapet comporte sur son pourtour une collerette. - la collerette est apte à obturer l'orifice. L'invention a également pour objet un procédé pour actionner le dispositif selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes, caractérisé en ce que lorsqu'une action mécanique est exercée sur la pédale de frein, la tige de commande se déplace, entraînant avec elle le distributeur, de manière à effectuer les étapes suivantes : io - dégagement d'un orifice initialement obturé par une collerette, - ouverture progressive d'un clapet B, - fermeture d'un clapet A, - diffusion par l'orifice, d'un air sous pression atmosphérique dans une chambre avant, 15 - déplacement de la tige de poussé du maître-cylindre. L'invention peut comporter également la caractéristique suivante : - lorsque le conducteur arrête d'exercer une action mécanique sur la pédale de frein, la tige de commande revient à sa position initiale entraînant avec elle le distributeur de manière à effectuer les étapes suivantes : 20 - obturation progressive de l'orifice par la collerette, - fermeture du clapet B, - ouverture progressive du clapet A permettant la communication entre la chambre avant et la chambre arrière, - soumission de la chambre avant à une dépression 25 - retour de la tige de poussé du maître- cylindre à sa position initiale. L'invention concerne également un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de freinage selon l'une quelconque des caractéristiques décrites précédemment. 30 Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 déjà décrite, représente une vue en coupe partielle 35 longitudinale du dispositif de commande de frein de l'art antérieur. La figure 2 déjà décrite représente une vue en coupe longitudinale du corps de commande et de la tige de commande du dispositif de l'art antérieur. La figure 3 représente une vue en coupe partielle et en perspective du 5 dispositif de commande selon l'invention. La figure 4 représente une vue en coupe partielle et en perspective du mécanisme de clapets selon l'invention, dans une phase de repos. La figure 5 représente une vue en coupe longitudinale du mécanisme de clapets selon l'invention, dans une phase de fonctionnement. io Description détaillée de modes de réalisation de l'invention La vue en coupe de la figure 3 montre le dispositif de commande de frein de l'invention. Ce dispositif comporte un boîtier 1 d'amplificateur. L'intérieur de ce boitier 1 d'amplificateur est divisé, en deux chambres 2, 3 par l'intermédiaire d'un piston de commande 4a. 15 Dans un mode de réalisation de l'invention, le piston de commande 4a présente la forme d'un disque dont le diamètre est adapté à la paroi interne 5 du boîtier 1 d'amplificateur. La paroi interne 5 forme un cylindre qui est fermé, d'un premier côté 5a par un disque 6a percé, en son centre, par un orifice 6b, sur lequel est solidarisé un manchon 7. Le cylindre formé par la 20 paroi interne 5 est fermé, d'un deuxième coté 5b par un deuxième disque 8a percé, en son centre, par un orifice 8b sur lequel est fixé un maître-cylindre 9. Ce maître cylindre 9 comporte un piston 25 pour mettre sous pression le liquide de frein du véhicule par l'intermédiaire d'une poussé effectué par une tige de poussée 24 de maître-cylindre 9. 25 Le piston de commande 4a fait partie de la tête d'un corps de commande 4b de forme tubulaire. Le corps de commande 4b est emboîté de manière glissante dans le manchon 7 du boîtier 1 d'amplificateur. Le manchon 7 est fermé, sur sa section la plus éloignée du disque 6a, par une bride circulaire 10 présentant un orifice 11 à travers lequel passe une tige de 30 commande 12. Cette tige de commande 12 est montée glissante à travers l'orifice par l'intermédiaire d'un anneau d'étanchéité 13. Cette tige de commande 12 est reliée, d'un côté, à la pédale de frein (non représentée) du véhicule et solidarisée de l'autre côté, par un distributeur 14 dont le rôle sera défini plus loin. 6 Cette tige de commande 12 est creuse. De préférence, elle a une forme tubulaire. Elle comporte solidairement sur sa face latérale externe 12a un anneau 12b dont la course est limitée par la bride circulaire 10 et une butée 15. Cette butée 15 se présente sous la forme d'une bague solidaire de la surface interne du corps de commande 4b. Le positionnement de cette butée 15 sera défini plus loin. Le distributeur 14 a une forme tubulaire adapté à l'intérieur d'un support de distributeur 16, et est apte à former une butée, dans une première étape de fonctionnement du dispositif de l'invention à un disque clapet 20. io Ce disque clapet 20 présente en son centre un orifice de diamètre sensiblement supérieur au diamètre de la section de la tige de commande 12 de telle sorte que cette dernière puisse traversée le disque clapet 20. La face latérale interne du corps de commande 4b comporte le support de distributeur 16. Ce support de distributeur 16 est de forme 15 cylindrique et de diamètre inférieur à celui du corps de commande 4b de telle sorte qu'une ouverture circulaire 17 entoure le support de distributeur 16 environ au trois quart de sa périphérie. Sur une zone 18 du support de distributeur 16, en contact avec la face latérale interne du corps de commande 4b, est pratiqué un orifice (non représenté sur les figures 3 à 5 20 mais visible sur la figure 2 et référencé 19). Le support de distributeur 16 sert de butée au distributeur 14, lorsque le conducteur du véhicule appuie sur la pédale de frein entraînant par voie de conséquence la tige de commande 12 en direction du maître-cylindre 9. La tige de commande 12 comporte un orifice 22 (figure 4 et 5). Cet 25 orifice 22 est obturé par une collerette 21 qui est fixée sur le pourtour de l'orifice du disque clapet 20. Cette collerette 21 sert d'obturateur de l'orifice 22 quand le distributeur 14 arrive en butée sur le disque clapet 20. Le support 16 de distributeur 14 est fermé, au niveau de sa section la plus éloignée du disque clapet 20, par un disque de réaction 23. Ce disque de 30 réaction 23 est de préférence en caoutchouc et permet la stabilisation d'une tige de poussée 24 du maître-cylindre 9 fixée au support 16 de distributeur 14. Entre la butée 15 et le disque 12b est positionné un ressort d'attaque 26 dont le rôle consiste à repousser le disque 12b vers la bride circulaire 10. 35 Entre la butée 15 et le disque clapet 20 est positionné un ressort 27 qui a 7 pour fonction de plaquer le disque clapet 20 soit contre la section du distributeur 14, soit contre la section du support de distributeur 16. Ces deux alternatives de plaquage du disque clapet 20 seront définies plus en détail plus loin, lors de l'explication du mode de fonctionnement du dispositif de l'invention. Entre le piston 4a et l'orifice 8b est positionné un ressort de retour 28 qui permet de ramener le piston à une position de repos après que le conducteur du véhicule automobile a exercé une pression mécanique sur la pédale de frein. io Le boîtier d'amplificateur 1 comporte, sur son disque 8a, un deuxième orifice 8c connecté à une source de vide (figure 1). Le piston de commande 4a est monté de manière étanche à l'intérieur du boitier d'amplificateur 1 par l'intermédiaire d'un diaphragme (non représenté) qui se trouve sur le pourtour de la section du piston. Le piston 15 délimite ainsi deux chambres 2, 3 comme expliqué précédemment, dont l'une est dite chambre avant 2, car située avant le piston 4a et l'autre est dite chambre arrière 3, car située après le piston 4a. La chambre avant 2 et la chambre arrière 3 forment une chambre de travail où s'exercent des rapports de forces de chaque coté du piston 4a, en fonction des étapes de 20 fonctionnement du dispositif de l'invention. L'invention propose également un procédé mis en oeuvre par le dispositif précédemment décrit. Dans une première étape de fonctionnement, défini comme étant une étape de repos ou d'arrêt, illustré à la figure 4, le conducteur n'a pas encore 25 exercé d'action mécanique sur la pédale de frein. Le ressort de retour 28 maintient le corps de commande 4b, logé dans le manchon 7 du boîtier d'amplificateur 1, en appui sur la bride circulaire 10. Le ressort d'attaque 26 repousse l'anneau 12b vers la bride circulaire 10, ce qui a pour conséquence d'inciter le distributeur 14 à sortir de son support 16. Le ressort 27 plaque le 30 disque clapet 20 contre le distributeur 14 ce qui permet à la collerette 21 d'obturer l'orifice 22. Le disque clapet 20 contre le distributeur 14 sera défini par la suite comme étant un clapet B. La tige de commande 12 est connectée à une source de pression atmosphérique qui diffuse ladite pression jusqu'à l'orifice 22. L'orifice 22 est assimilé à un trou d'admission de 35 la pression atmosphérique. Le clapet B étant fermé, le trou d'admission 22 8 est donc bouché et la pression atmosphérique ne parvient pas à sortir dudit trou d'admission 22. Comme le clapet B est fermé, le support de distributeur 16 n'est pas en appui sur le disque clapet 20, laissant ainsi une ouverture. Le disque clapet 20 contre le support de distributeur 16 sera défini par la suite comme étant le clapet A. La source de vide connectée à l'orifice 8c met la chambre arrière 3 en dépression. Comme le clapet A est ouvert, la chambre avant 2 est également en dépression car elle communique avec ladite chambre arrière 3 par l'intermédiaire de l'orifice 19. Dans une deuxième étape de fonctionnement défini comme étant une io étape de freinage assistance, illustré à la figure 5, le conducteur exerce une action mécanique sur la pédale de frein. La tige de commande 12 se déplace ce qui permet à l'anneau 12b de compresser le ressort d'attaque 26. Le déplacement de la tige de commande 12 entraîne le distributeur 14 qui se loge alors dans le support 16 de distributeur 14 pour arriver en butée. Le 15 ressort 27 plaque le disque clapet 20 contre la section du support 16 de distributeur 14. Le clapet A se ferme, coupant ainsi la communication entre la chambre avant 2 et la chambre arrière 3. Le clapet B s'ouvre au fur et à mesure que le clapet A se referme, laissant ainsi la collerette 21 ouvrir le trou d'amission 22. Le trou d'amission 22 diffuse ainsi la pression atmosphérique. 20 II y a donc mise à la pression atmosphérique de la chambre avant. Le piston de commande 4a se déplace, entrainant avec lui la tige de poussée 24 du maître-cylindre 9. Le déplacement de la tige de poussée 24 du maître-cylindre 9 entraîne à son tour le déplacement du piston 25 du maître-cylindre 9, de sorte que lorsque le piston 25 du maître-cylindre 9 est enfoncé dans la 25 chambre avant 30 du maître cylindre 9, le liquide de frein, qui se trouve dans un circuit de freinage en aval du maître-cylindre 9, est mis sous pression. Dans une troisième étape de fonctionnement (non représenté) défini comme étant une étape de stabilisation du freinage, le conducteur appuie toujours sur la pédale, la pression qui se trouve à l'intérieur du maître 30 cylindre 9 produit une réaction qui entraîne la déformation du disque de réaction 23. La déformation du disque de réaction 23 repousse le distributeur 14 en butée contre le disque clapet 20 tout en étant également en butée avec le support de distributeur 16. Le trou d'amission 22, permettant la diffusion de la pression atmosphérique, est au fur et à mesure bouché. Le 35 clapet A se referme, ce qui permet à la chambre avant 2 d'être isolée de la 9 pression atmosphérique. Le piston de commande 4a se stabilise et permet de maintenir sous pression le liquide de frein dans le circuit de freinage. Dans une dernière étape de fonctionnement (non représenté), défini comme étant une étape de cessation du freinage, autrement dit, le retour à l'étape de repos, le conducteur arrête d'exercer une action mécanique sur la pédale de frein. La tige de commande 12 revient à sa position de repos. Le ressort d'attaque 26 plaque l'anneau 12b contre la bride circulaire 10. Le distributeur 14 est à nouveau seul en butée sur le disque 20, permettant au clapet B de se fermer et au clapet A de s'ouvrir, rétablissant la io communication entre la chambre avant 2 et la chambre arrière 3. Le dispositif retourne dans une position de repos. L'invention propose donc de faire passer la pression atmosphérique par la tige de commande 12 au lieu de la faire passer dans le corps de commande 4b comme dans l'art antérieur. Le fait de faire passer la pression 15 atmosphérique par la tige de commande 12 permet de réduire la perte de pression qui avait lieu sur la section du corps de commande 4b de l'état de la technique. En effet, dans le cas où le clapet A est ouvert et le clapet B est fermé, la pression atmosphérique n'est exercée que sur la section de la tige de 20 commande 12. Le clapet B étant fermé, la collerette 21 bouche l'orifice pratiqué dans la tige de commande 12. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la contrainte du ressort de retour 28 pour retenir l'ensemble corps de commande 4b, ressort d'attaque 26 et par voie de conséquence la tige de commande 12 peut être diminuée, ce qui entraîne, que l'effort maximum de 25 sortie du dispositif de l'invention, est donc augmenté. Dans un exemple de réalisation de l'invention, la section extérieure de la tige de commande 12 est comprise entre 12 et 20 mm, ce qui équivaut à une section maximale de la tige de commande 12 d'environ 314 mm2. Pour un corps de commande 4b dont le diamètre est de 50mm, on obtient une 30 section dudit corps de commande 4b de 1960 mm2. On arrive donc à avoir une différence de pression entre la chambre avant 2 et la chambre arrière 3 pouvant aller jusqu'à 0,095 Mpa. On gagne ainsi, avec le dispositif selon l'invention, une force d'environ 15 à 20 daN. Le diamètre des maîtres-cylindres 9 actuellement utilisé est d'environ 35 23,8 mm ce qui donne une section de 445 mm2. Le gain en pression du 10 dispositif de l'invention par rapport à l'art antérieur est d'environ 0,45 Mpa, soit 4. 5 bar. Ce gain en pression n'est donc pas négligeable. Comme les efforts du ressort de retour 28 ont diminués, la pression en cas de défaillance du système d'assistance du freinage est augmentée de la même valeur qui est de 4,5 bar pour un même effort effectué sur la pédale de frein. Le concept de système d'assistance au freinage permet, pour un faible effort sur la pédale de frein, d'obtenir dans le circuit de freinage une forte pression hydraulique. REVENDICATIONS 1 ù Dispositif de freinage d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, comprenant un boîtier (1) d'amplificateur divisé en deux chambres (2, 3) par l'intermédiaire d'un piston de commande (4a), le boîtier d'amplificateur étant soumis à une dépression apte à être communiquée d'une chambre à l'autre, ledit piston de commande (4a) étant solidaire d'un corps de commande (4b) à l'intérieur duquel se déplace une tige de commande (12) sous l'effet d'une force mécanique produite par appui sur io une pédale de frein dudit véhicule, caractérisé en ce que la tige de commande (12) est creuse et comporte un orifice (22), sur sa face latérale, permettant une admission d'air sous pression, par rapport à la dépression, circulant dans la tige de commande jusqu'à la chambre avant (2), entraînant le déplacement du piston de commande (4b) et la tige de poussée (24) du 15 maître-cylindre (9). 2 ù Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un distributeur (14) fixé à l'embout de la tige de commande (12) et apte à se loger à l'intérieur d'un support (16) de distributeur (14) de telle sorte que l'interposition d'un disque clapet (20) sur le support (16) de distributeur (14) 20 forme un premier clapet (A). 3 ù Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'interposition du disque clapet (20) sur le distributeur (14) forme un deuxième clapet (B). 4 ù Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 3 25 caractérisé en ce que le disque clapet (20) est percé en son centre par un orifice à travers lequel passe la tige de commande (12), ledit orifice du disque clapet (20) comporte sur son pourtour une collerette (21). 5 ù Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la collerette (21) est apte à obturée l'orifice (22). 30 6 ù Procédé pour actionner le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsqu'une action mécanique est exercée sur la pédale de frein, la tige de commande (12) se déplace, entraînant avec elle le distributeur (14) de manière à effectuer les étapes suivantes : 12 - dégagement d'un orifice (22) initialement obturé par une collerette (21), - ouverture progressive d'un deuxième clapet (B), - fermeture d'un premier clapet (A), - diffusion par l'orifice (22) d'un air sous pression atmosphérique dans une chambre avant (2), -déplacement de la tige de poussée (24) du maître-cylindre (9). 7 ù Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que lorsque le conducteur arrête d'exercer une action mécanique sur la pédale de frein, la io tige de commande (12) revient à sa position initiale entraînant avec elle le distributeur (14) de manière à effectuer les étapes suivantes : -obturation progressive de l'orifice (22) par la collerette (21), -fermeture du clapet B, - ouverture progressive du clapet A permettant la communication entre 15 la chambre avant (2) et la chambre arrière (3), -soumission de la chambre avant à une dépression - retour de la tige de poussé (24) du maître-cylindre (9) à sa position initiale. 8 ù Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif 20 de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.