Brevet FR2916177A1 — publié le 20081121

Pompe à vide de système de freinage de véhicule automobile à assistance pneumatique L'invention concerne une pompe à vide pour système 5 de freinage à assistance pneumatique dans un véhicule automobile. Un système de freinage assisté de véhicule automobile comprend un ensemble d'actionneurs tels que des étriers de frein, un maître cylindre et un circuit 10 hydraulique reliant le maître cylindre à ces actionneurs. Le maître cylindre est relié à la pédale de frein pour mettre sous pression le circuit hydraulique afin d'activer les actionneurs, de manière à provoquer le freinage lorsque cette pédale est enfoncée. 15 Dans un système assisté pneumatiquement, un amplificateur pneumatique est interposé entre la pédale et le maître cylindre. Grâce à cet amplificateur, l'effort exercé par l'utilisateur sur la pédale est amplifié au niveau du maître cylindre. Ceci permet 20 d'augmenter significativement la puissance de freinage sans devoir demander des efforts l'utilisateur. L'amplificateur de frein pneumatique une source dite basse pression, délivrantimportants à est relié à une pression 25 inférieure à la pression atmosphérique, et il comprend une membrane interne qui est soumise à un écart de pression entre la pression atmosphérique et la basse pression pour assurer l'assistance pneumatique. Cette source basse pression peut être fournie par 30 une pompe telle qu'une pompe électrique. A chaque fois que l'utilisateur enfonce la pédale de frein et la relâche, la pompe aspire de l'air de manière à maintenir dans l'amplificateur de frein un certain niveau de vide, ou dépression, permettant à cet amplificateur de 35 fonctionner. Lorsque le système de freinage n'est pas sollicité, la pompe aspire un débit d'air très faible, voire nul, et correspondant principalement aux éventuelles fuites de lignes ou fuites d'air de l'amplificateur de frein. En d'autres termes, la pompe à vide d'un tel système doit aspirer de l'air de façon irrégulière, principalement lorsque le système de freinage est sollicité. Dans le cas d'une pompe à vide électrique, celle-ci est continûment en service, ce qui provoque une surconsommation de courant puisque son moteur consomme de la puissance électrique y compris lorsque le système de freinage n'est pas sollicité. Le but de l'invention est de proposer une pompe à vide qui soit facilement débrayable afin de réduire la consommation de carburant du véhicule en évitant de la solliciter durant les phases où elle n'aspire pas d'air. A cet effet, l'invention a pour objet une pompe à vide de système de freinage de véhicule automobile comprenant un piston déplaçable selon un mouvement alternatif dans une chemise pour aspirer de l'air dans un circuit pneumatique, dans laquelle le piston est entraîné par un arbre moteur auquel il est lié en mouvement par une bielle ayant une extrémité liée au piston et une autre extrémité montée pivotante sur un flan d'une roue dentée portée par l'arbre moteur, cette roue dentée étant désaxée par rapport à l'axe de rotation de l'arbre moteur d'une valeur correspondant au rayon de cette roue dentée, et comprenant une couronne à denture interne ayant un diamètre interne double du diamètre externe de la roue dentée, la roue dentée étant engrenée dans cette couronne pour tourner sur elle-même en sens inverse de l'arbre moteur lorsqu'elle est entraînée par cet arbre moteur, la position angulaire de la couronne dentée étant ajustable pour moduler l'amplitude du mouvement alternatif du piston dans la chemise. Comme le diamètre de la roue dentée vaut la moitié de celui de la couronne, l'extrémité de bielle qui est liée à la roue dentée est animée d'un mouvement 3 rectiligne alternatif lorsque l'arbre moteur tourne. L'orientation de l'axe support de ce mouvement rectiligne alternatif dépend de la position angulaire de la couronne, ce qui permet d'orienter cet axe soit perpendiculairement à l'axe du piston pour débrayer complètement la pompe soit parallèlement à l'axe du piston pour embrayer complètement la pompe. L'invention concerne également une pompe telle que définie ci-dessus, comprenant un actionneur apte à ajuster en temps réel et en fonction de la pression du circuit pneumatique, la position angulaire de la couronne dentée. L'invention concerne également une pompe telle que définie ci-dessus, dans lequel la position angulaire de la roue dentée est ajustable dans une plage angulaire s'étendant sur un quart de tour. L'invention concerne également une pompe telle que définie ci-dessus, dans laquelle la couronne dentée comprend également une denture externe, et dans laquelle l'actionneur comprend une crémaillère rigidement solidaire d'un piston coulissant dans une chambre qui est reliée au circuit pneumatique. L'invention concerne également une pompe telle que définie ci-dessus, dans lequel la couronne dentée est portée par un bâti par l'intermédiaire de deux roulements à bille entourant cette couronne en étant situés de part et d'autre de sa denture externe. L'invention concerne également un véhicule équipé d'une pompe telle que définie ci-dessus. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux figures annexées. La figure 1 est un schéma cinématique de la pompe selon l'invention lorsqu'elle est complètement débrayée ; La figure 2 est un schéma cinématique de la pompe selon l'invention lorsqu'elle est complètement embrayée ; Les figures 3 à 5 sont une décomposition cinématique illustrant les mouvements des composants de la pompe selon l'invention lorsqu'elle est débrayée ; Les figures 6 à 8 sont une décomposition cinématique illustrant les mouvements des composants de la pompe selon l'invention lorsqu'elle est complètement embrayée ; La figure 9 est une première vue de la pompe selon l'invention en perspective avec arrachement ; La figure 10 est une seconde vue de la pompe selon l'invention en perspective avec arrachement partiel. Comme visible en figure 1, la pompe selon l'invention 1 comprend un arbre moteur 2 lié à un bâti 3 par une liaison pivot 4 pour tourner autour d'un axe Oz, et elle est reliée à un amplificateur de frein pneumatique qui est repéré par 5. Cet arbre moteur est continûment entraîné en rotation par le moteur thermique du véhicule. Comme visible dans la figure 1, il a une forme de manivelle présentant une première partie 6 coïncidant avec l'axe Oz et une seconde partie 7 coïncidant avec un autre axe repéré par Az, parallèle à l'axe Oz et distinct de ce dernier. Cet arbre porte une roue dentée 8 qui est liée en rotation à sa seconde partie 7 par une liaison pivot 9. Cette roue dentée 8 a un rayon qui correspond à la distance séparant les axes Oz et Az, c'est-à-dire à l'entraxe des deux parties 6 et 7 de l'arbre. La roue dentée 8 tourne dans une couronne dentée 10 dont le diamètre interne vaut le double du diamètre externe de la roue 8, cette couronne étant fixe tout en ayant une position angulaire ajustable. Il est à noter que l'on entend ici par diamètre externe de la roue 8 le diamètre primitif de sa denture externe, et par diamètre interne de la couronne 10 le diamètre primitif de sa denture interne. Le diamètre primitif d'une denture est représentatif du niveau où cette denture entre en contact avec une autre denture complémentaire dans laquelle elle est engrenée. Lorsque l'arbre moteur 2 est entraîné en rotation, la roue dentée 8 tourne ainsi sur elle-même, à la même 5 vitesse que l'arbre moteur, mais en sens inverse. Cette roue dentée 8 entraîne en mouvement un piston 11 mobile en translation dans une chemise 12 pour l'animer d'un mouvement alternatif, ce qui permet d'aspirer de l'air dans la chemise 12 pour faire baisser la pression d'un circuit pneumatique relié à un amplificateur de frein non représenté. Plus particulièrement, une bielle 13 a sa première extrémité liée au piston 11 par une liaison pivot 14, et sa seconde extrémité qui est solidarisée à la roue dentée 8 par une autre liaison pivot 16. Les différentes liaisons pivot, à savoir les liaisons repérées par 4, 9, 14 et 16 sont parallèles les unes aux autres. Comme détaillé plus bas, lorsque l'arbre moteur 2 est entraîné en rotation, l'extrémité de bielle repérée par b, qui est liée en mouvement à la roue dentée 8, est animée d'un mouvement alternatif rectiligne, selon un axe perpendiculaire à l'axe Oz, et dont l'orientation autour de cet axe Oz dépend de la position angulaire de la couronne 10 autour de l'axe Oz. Le piston 11 qui est mobile en translation dans la chemise 12 étant lié à la roue dentée 8 par la bielle 13, il est animé d'un mouvement de translation rectiligne alternatif le long de la chemise 12 lorsque l'extrémité inférieure b de la bielle 13 est animée d'un mouvement de translation rectiligne alternatif non horizontal, c'est-à-dire le long d'un axe différent de l'axe repéré par Ah sur les figures. La chambre 12 est reliée à l'air libre par l'intermédiaire d'un premier clapet 17 qui s'ouvre si la pression dans la chambre est supérieure à la pression atmosphérique. Elle est reliée à l'amplificateur de frein 5 par une conduite 18 pourvue d'un second clapet 19 qui 6 s'ouvre lorsque la pression dans cette conduite 18 est supérieure à la pression dans la chambre 12. Ainsi, lorsque le piston 11 effectue des allées et venues dans la chemise 12, il aspire de l'air depuis la conduite 18 vers la chambre lorsqu'il descend dans celle-ci, et il refoule de l'air via le premier clapet 17 lorsqu'il remonte dans la chambre 12. La pompe comprend encore une crémaillère 21 qui est engrenée dans une denture externe de la couronne 10, cette crémaillère 21 étant rigidement solidaire d'un autre piston 22. Cet autre piston coulisse dans une autre chemise 23 pour délimiter une autre chambre qui est reliée à la conduite 18 du circuit pneumatique par une autre conduite 26. Un ressort 24 est monté dans cette autre chambre, de telle sorte qu'un mouvement du piston 22 tendant à réduire le volume de la chambre, s'effectue à l'encontre de ce ressort 24. Cette crémaillère permet d'ajuster automatiquement la position angulaire de la couronne 10 autour de l'axe Oz en fonction de la pression dans le circuit pneumatique. D'une manière générale, chaque point d'une roue dentée roulant dans une couronne interne dentée décrit une trajectoire d'épicycloïde. Les paramètres de cette trajectoire épicycloïdale sont conditionnés essentiellement par les rapports des rayons de la roue dentée et de la couronne. Lorsque la roue dentée a un rayon qui vaut la moitié de celui de la couronne, comme c'est le cas dans l'invention, les points de la roue dentée ont des trajectoires épicycloïdales qui se réduisent à des segments rectilignes : chaque point de la roue dentée est animé d'un mouvement rectiligne alternatif le long d'un segment de base. Comme détaillé ci-dessous, dans le cas de l'invention, le fait d'ajuster la position angulaire de la couronne permet d'ajuster l'orientation de l'axe le long duquel l'extrémité b de la biellette 13 est animée d'un mouvement rectiligne alternatif lorsque l'arbre moteur 2 tourne. La pompe est complètement débrayée lorsque la couronne 10 occupe une position angulaire telle que son repère e est aligné avec un axe vertical repéré par Av, ce qui est le cas dans les figures 1, 3, 4 et 5. La pompe est complètement embrayée lorsque la couronne 10 est tournée d'un quart de tour par rapport à sa position de la figure 1, son repère e étant alors aligné avec un axe horizontal repéré par Ah et perpendiculaire aux axes Oz et Av, ce qui est le cas dans les figures 2, 6, 7 et 8. Dans la situation illustrée sur les figures 1 et 3, l'extrémité 7 de l'arbre 2 est en position haute, l'arbre 2 étant dans un plan vertical contenant les axes Av et Oz, l'extrémité b de la bielle 13 est alors située au centre de la couronne 10, c'est-à-dire sur l'axe Oz. Partant de cette situation, lorsque l'arbre tourne dans le sens indirect, l'extrémité b se déplace horizontalement le long de l'axe Ah, comme dans la figure 4, jusqu'à être située sensiblement au niveau de la denture interne de la couronne 10, comme dans la figure 5, l'arbre 2 ayant alors tourné d'un quart de tour dans le sens indirect. Lorsque l'arbre continue de tourner toujours dans le sens indirect, le point b décrit un mouvement alternatif en parcourant le segment défini par les deux intersections de la couronne dentée 10 avec l'axe Ah. Dans ce cas, c'est-à-dire en configuration complètement débrayée, lorsque la couronne occupe un positon telle que son repère e est aligné avec l'axe Av, l'extrémité inférieure b de la bielle 13 se déplace horizontalement, de sorte que son extrémité supérieure est sensiblement immobile. Le piston 11 est alors sensiblement immobile dans la chemise 12. 8 Dans la situation illustrée sur les figures 2 et 6 où la pompe est complètement embrayée, l'extrémité de l'arbre 2 est en position haute, l'arbre 2 étant dans un plan vertical contenant les axes Av et Oz, mais l'extrémité b de la bielle 13 est alors située au niveau de la denture interne de la couronne 10, et sur l'axe Av. Partant de cette situation, lorsque l'arbre 2 tourne dans le sens indirect, l'extrémité b se déplace verticalement le long de l'axe Av, comme dans la figure 7, jusqu'à se situer sensiblement au niveau du centre de la couronne 10, comme dans la figure 8. Lorsque l'arbre continue de tourner dans le sens indirect, le point b décrit un mouvement rectiligne alternatif en parcourant le segment défini par les deux intersections de l'axe Av avec la couronne dentée 10. Dans ce cas, c'est-à-dire en configuration complètement embrayée, l'extrémité b de la bielle 13 se déplace verticalement, tout comme son extrémité supérieure. Le piston est alors animé d'un mouvement rectiligne alternatif vertical, pour aspirer l'air de la conduite 18 et le refouler via le clapet 17. Ainsi, la position angulaire de la couronne 10 autour de l'axe Oz permet de moduler l'orientation de l'axe de déplacement du point b, entre deux orientations extrêmes, à savoir un déplacement vertical et un déplacement horizontal. D'autres positions intermédiaires de la couronne, entre la position complètement embrayée et complètement débrayée, sont également envisageables puisqu'elle permettent de réduire l'amplitude du mouvement du piston, depuis la valeur maximale de cette amplitude, jusqu'à une amplitude nulle. Par exemple, lorsque le repère e est tourné de soixante degrés par rapport à sa position des figures 1 et 3, le point b se déplace sur un axe incliné à trente degrés par rapport à l'horizontale Ah. Dans ce cas, l'amplitude du déplacement du point b, projetée sur l'axe 9 vertical Av est divisée par deux, de sorte que les déplacements du piston 11 sont également divisés par deux, ce qui permet de réduire la puissance du courant électrique disponible aux bornes de la chemise 12. Grâce à la crémaillère 21 associée au piston 22 et à la chambre 23 qui est en communication avec la conduite 18, la pompe selon l'invention est automatiquement asservie pour maintenir la conduite 18, et donc l'amplificateur de frein, à une valeur de dépression prédéterminée. Plus particulièrement, lorsque la pression est basse dans la conduite 18 qui communique avec la chambre 23, le piston tend à remonter dans cette chambre, à l'encontre du ressort 24, puisque ce piston est alors soumis à un écart de pression entre sa face externe et sa face interne qui est située dans la chambre 23. Ce mouvement se traduit par un déplacement de la crémaillère 21 qui est rigidement solidaire du piston 22, qui fait tourner la couronne 10 dans le sens direct. A l'extrême, lorsque le piston atteint sa position maximale dans la chambre dont le volume est alors minimal, comme dans la figure 1, la couronne 10 occupe une position angulaire telle que son repère e est aligné avec l'axe vertical Av, la pompe étant alors débrayée. L'extrémité inférieure b de la bielle 13 est alors animée d'un mouvement rectiligne alternatif le long de l'axe Ah, le piston 11 étant alors sensiblement immobile. Ainsi, lorsque la dépression dans la conduite 18 est suffisante, la pompe cesse de pomper de l'air dans cette conduite, son piston étant alors immobile. Dans le cas contraire, par exemple si la pression dans la conduite atteint la pression atmosphérique, la pression dans la chambre 23 est identique à la pression atmosphérique, de sorte que le piston est repoussé par le ressort 24. Ceci déplace alors la crémaillère qui fait tourner la couronne 10 dans le sens direct. A l'extrême, lorsque le piston atteint sa position maximale, correspondant à un volume maximal de la chambre 23, la couronne occupe une position angulaire telle que son repère e est aligné avec l'axe Ah, comme dans la figure 2. L'extrémité inférieure b de la bielle 13 ainsi que le piston 11 est alors animée d'un mouvement rectiligne alternatif selon l'axe Av, le piston étant alors déplacé de manière alternative dans la pompe pour aspirer de l'air depuis la conduite 18 afin de diminuer la pression dans celle-ci. Ainsi, le piston 22 associé à la crémaillère 21 permettent de piloter la pompe pour maintenir automatiquement un certain niveau de dépression dans la conduite 18. L'explication ci-dessus donne les situations extrêmes de régulation, mais le système réagit de manière graduelle pour maintenir la dépression à un niveau satisfaisant en passant par des états intermédiaires, c'est-à-dire des positions angulaires de la couronne 10 qui sont intermédiaires entre les positions des figures 1 et 2. Comme visible dans les figures 9 et 10, la roue dentée 10, la crémaillère 21, ainsi que l'arbre 2 et la roue dentée 8 qu'il porte sont montés dans un même bâti 3 comprenant un carter 27 fermé par un couvercle 28. La liaison pivot 4 reliant l'arbre 2 au bâti 3 est assurée par deux roulements à bille 29. La denture interne 31 de la couronne 10, dans laquelle est engagée la roue dentée 8 est une denture droite, de même que la denture externe 32 de cette couronne, dans laquelle est engagée la crémaillère 21. La couronne dentée est montée dans le bâti 3 grâce à deux roulements à billes 33 et 34, de grand diamètre, qui entourent cette couronne en étant situés de part et d'autre de sa denture externe 32. La crémaillère 21 s'étend tangentiellement au périmètre externe de la couronne 10 pour être engrenée dans sa denture externe 32, en ayant son extrémité libre maintenue sur le bâti 3 par un palier coulissant. REVENDICATIONS 1. Pompe à vide (1) de système de freinage de véhicule automobile comprenant un piston (11) déplaçable selon un mouvement alternatif dans une chemise (12) pour aspirer de l'air dans un circuit pneumatique, dans laquelle le piston (11) est entraîné par un arbre moteur (2) auquel il est lié en mouvement par une bielle (13) ayant une extrémité liée au piston et une autre extrémité (b) montée pivotante sur un flan d'une roue dentée (8) portée par l'arbre moteur (2), cette roue dentée (8) étant désaxée par rapport à l'axe de rotation (Oz) de l'arbre moteur (2) d'une valeur correspondant au rayon de cette roue dentée (8), et comprenant une couronne (10) à denture interne ayant un diamètre interne double du diamètre externe de la roue dentée (8), la roue dentée (8) étant engrenée dans cette couronne (10) pour tourner sur elle-même en sens inverse de l'arbre moteur (2) lorsqu'elle est entraînée par cet arbre moteur (2), la position angulaire de la couronne dentée (10) étant ajustable pour moduler l'amplitude du mouvement alternatif du piston (11) dans la chemise (12). 2. Pompe selon la revendication 1, comprenant un actionneur (21, 22) apte à ajuster en temps réel et en fonction de la pression du circuit pneumatique, la position angulaire de la couronne dentée (10). 3. Pompe selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la position angulaire de la roue dentée est ajustable dans une plage angulaire s'étendant sur un quart de tour. 4. Pompe selon la revendication 2, dans laquelle la couronne dentée (10) comprend également une denture externe (32), et dans laquelle l'actionneur (21, 22) comprend une crémaillère (21) rigidement solidaire d'un piston (22) coulissant dans une chambre (23) qui est reliée au circuit pneumatique. 5. Pompe selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la couronne dentée (10) est portée par un bâti par l'intermédiaire de deux roulements à bille (33, 34) entourant cette couronne (10) en étant situés de part et d'autre de sa denture externe (32). 6. Véhicule automobile équipé d'une pompe (1) selon l'une des revendications précédentes.