Brevet FR2921618A1 — publié le 20090403

DISPOSITIF DE FREINAGE A DOUBLE RAPPORT D'AMPLIFICATION POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif de freinage à double rapport 5 d'amplification pour véhicule, notamment pour véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de freinage comprenant un maître-cylindre hydraulique destiné, lors de l'actionnement d'une pédale de frein, à soumettre le liquide de freinage à une pression accrue transmise par io l'intermédiaire d'au moins un conduit approprié jusqu'à au moins un récepteur hydraulique de freinage. La figure 1 illustre un dispositif de freinage classique, comprenant essentiellement les organes suivants : 15 - au moins un récepteur hydraulique de freinage 94a, 94b apte à exercer un effort de freinage sur la roue correspondante ; - une pédale de frein 92 sur laquelle le conducteur du véhicule agit pour actionner le freinage ; - un maître-cylindre 91 raccordé hydrauliquement à au moins un récepteur de 20 freinage 94a, 94b par l'intermédiaire d'un conduit 93a, 93b approprié ; et éventuellement - un amplificateur hydraulique de force de freinage 95, interposé entre la pédale de frein 92 et le maître-cylindre 91, apte à amplifier la force appliqué par le conducteur sur la pédale de frein 92. 25 L'amplificateur hydraulique 95 développe ainsi une force d'assistance qui est transmise au maître-cylindre 91 et qui s'ajoute à la force de freinage exercée par le conducteur sur la pédale 92, le maître-cylindre 91 recevant donc une force résultante, voisine de la somme des forces de freinage et 30 d'assistance. Le maître-cylindre 91 transforme cette force résultante en une élévation de pression du liquide hydraulique de freinage, qui est utilisée pour actionner les récepteurs hydrauliques de freinage 94a, 94b. 30 Le maître-cylindre 91 comprend classiquement un corps alimenté en liquide de freinage par un réservoir 97. Le corps de maître-cylindre est divisé en deux chambres (non représentées), chaque chambre étant alimentée en liquide par le réservoir 97 par un conduit de liaison 98a, 98b correspondant et raccordée à un récepteur de freinage 94a, 94b par un conduit 93a, 93b correspondant. A l'intérieur de chaque chambre du maître-cylindre 91 est monté à coulissement un piston destinés à acheminer le liquide de freinage sous pression de la chambre correspondante vers le récepteur de freinage 94a, 94b associé. Dans un tel dispositif, la pression de freinage PF (ou pression du liquide de freinage aux récepteurs de freinage 94a, 94b), correspond à la pression en sortie du maître-cylindre 91. La figure 2 illustre l'évolution de cette pression de freinage PF en fonction de la force de freinage Fp exercée par le conducteur sur la pédale de frein 92. A partir d'un effort seuil FS ou d'une pression seuil Ps correspondante, la pression de freinage PF croît sensiblement linéairement avec la force de freinage Fp. Ce type de dispositif de freinage présente l'inconvénient de n'avoir qu'un unique rapport d'amplification entre la pression de freinage PF et la force de freinage Fp, ce rapport provenant de l'effet conjugué de l'amplificateur hydraulique 95 et du maître-cylindre 91. Ainsi, le rapport d'amplification reste le même dans toutes les situations de freinage souhaitées par le conducteur. Or, dans le cas où le conducteur souhaite un fort accroissement du freinage, il peut être intéressant que le rapport de freinage puisse augmenter à partir d'un effort seuil de freinage exercé par le conducteur sur la pédale, notamment en situation de freinage d'urgence. La présente invention a notamment pour but de proposer un dispositif de freinage qui présente un double rapport d'amplification, à savoir un dispositif de freinage dont la courbe illustrant l'évolution de la pression de freinage PF en fonction de la force de freinage Fp correspond à celle de la figure 3 commentée ultérieurement. A cet effet, elle propose un dispositif de freinage pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comprenant un maître-cylindre hydraulique destiné, lors de l'actionnement d'une pédale de frein, à soumettre le liquide de freinage à une pression accrue transmise par l'intermédiaire d'au moins un conduit principal approprié jusqu'à au moins un récepteur hydraulique de freinage, caractérisé en ce qu'il comprend un démultiplicateur hydraulique de pression implanté sur un conduit secondaire (30) en parallèle du conduit principal, et un organe de distribution destiné à contrôler le passage de liquide de freinage dans les deux dits conduits pour permettre un freinage avec un double rapport d'amplification. L'organe de distribution peut occuper avantageusement les trois positions de distribution du liquide de freinage suivantes : - une première position dans laquelle le liquide est dirigé dans les deux conduits ; - une deuxième position dans laquelle le liquide est dirigé uniquement dans le conduit principal ; et - une troisième position dans laquelle liquide est dirigé uniquement dans le conduit secondaire. Selon une caractéristique, l'organe de distribution est une vanne hydraulique asservie à la pression en sortie du maître-cylindre et qui occupe : - la première position quand cette pression est inférieure ou égale à une première pression seuil, - la deuxième position quand cette pression est comprise entre la première 30 pression seuil et une deuxième pression seuil, et - la troisième position quand cette pression est supérieure à la deuxième pression seuil. 5 Dans une réalisation particulière, la vanne comprend un moyen mécanique élastique fixé sur sa partie mobile afin de pouvoir faire revenir ladite vanne automatiquement en première et en deuxième position. En outre, le démultiplicateur hydraulique de pression est apte à soumettre le liquide en entrée du récepteur de freinage à une pression supérieure à la pression en sortie du maître-cylindre. io Dans un mode de réalisation particulier, le démultiplicateur hydraulique de pression comprend deux chemises cylindriques coaxiales et de diamètre différent dans lesquelles sont montés mobile respectivement un premier et un second pistons liés rigidement l'un à l'autre, la première chemise de diamètre supérieur étant raccordé hydrauliquement au maître-cylindre et la deuxième 15 chemise étant raccordé hydrauliquement au récepteur de freinage. Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : -les deux pistons délimitent entre eux, à l'intérieur du démultiplicateur hydraulique, une chambre centrale soumis à une pression externe inférieure à 20 celle du liquide de freinage ; et - le démultiplicateur hydraulique de pression comprend un ressort disposé dans la chambre centrale et contraint entre le premier piston de diamètre supérieur et la paroi annulaire de liaison entre les deux chemises cylindriques. 25 L'invention se rapporte également à un véhicule, notamment un véhicule automobile, équipé d'un dispositif de freinage comme décrit ci avant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de 30 mise en oeuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de freinage de l'art antérieur, déjà commenté ; - la figure 2 est un graphe illustrant la pression de freinage PF en fonction de l'effort de freinage Fp pour le dispositif de freinage représenté en figure 1 ; - la figure 3 est un graphe illustrant la pression de freinage PF en fonction de l'effort de freinage Fp pour un dispositif de freinage conforme à l'invention ; - la figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif de io freinage conforme à l'invention, en l'absence de freinage ; - la figure 5 représente schématiquement le dispositif de freinage de la figure 4, dans un premier état de freinage ; - la figure 6 représente schématiquement le dispositif de freinage de la figure 4, dans un deuxième état de freinage ; 15 - la figure 7 représente schématiquement le dispositif de freinage de la figure 4, en phase de remplissage en liquide hydraulique de freinage. Le dispositif de freinage conforme à l'invention est illustré, dans un état de repos, en figure 4. Un tel dispositif comprend : 20 - au moins un récepteur hydraulique de freinage 4 apte à exercer un effort de freinage sur la roue correspondante (non représentée) ; - une pédale de frein 2 sur laquelle le conducteur du véhicule agit pour actionner le freinage ; - un maître-cylindre 1 raccordé hydrauliquement au récepteur de freinage 4 25 par l'intermédiaire d'un conduit principal 3 ; et éventuellement - un amplificateur hydraulique de force de freinage non représenté, interposé entre la pédale de frein 2 et le maître-cylindre 1, apte à amplifier la force appliqué par le conducteur sur la pédale de frein 2. 30 Sur les figures 4 à 7, seule la moitié du maître-cylindre 1 en liaison hydraulique avec un seul récepteur hydraulique de freinage 4 est représentée. Ainsi le maître-cylindre 1 est schématisé ici par un corps 11 délimitant une chambre 12 alimentée en liquide de freinage par un réservoir 7 via un conduit de liaison 70 et raccordée au récepteur de freinage 4 par le conduit principal 3 associé. A l'intérieur de cette chambre 12 est monté à coulissement un piston 13 destinés à acheminer le liquide de freinage sous pression de la chambre 12 vers le récepteur de freinage 4 associé. Le piston 13 est déplacé sous l'action du conducteur sur la pédale de frein 2, la force de freinage étant illustrée par la flèche Fp sur les figures 5 et 6. Cette force de freinage Fp est éventuellement amplifié par l'amplificateur io hydraulique de force de freinage, on notera ainsi par FA l'effort amplifié qui conduit au déplacement du piston 13 du maître-cylindre 1 et ainsi à la montée en pression du liquide de freinage dans la chambre 12 dudit maître-cylindre 1. Par souci de simplification, on considérera que l'effort amplifié FA est 15 proportionnel à l'effort de freinage Fp, soit : FA = K x Fp (El) où K1 Selon l'invention, le dispositif de freinage comprend en outre : 20 - un démultiplicateur hydraulique de pression 5 implanté sur un conduit secondaire 30 en parallèle du conduit principal 3 ; et - un organe de distribution 6 destiné à contrôler le passage de liquide de freinage dans les deux conduits, respectivement principal 3 et secondaire 30, pour permettre un freinage avec un double rapport d'amplification. 25 En effet, si l'organe de distribution 6 laisse passer le liquide de freinage uniquement dans le conduit principal 3, et donc pas dans le conduit secondaire 30, le dispositif de freinage assure un premier rapport d'amplification du freinage, équivalent au rapport d'amplification du dispositif de l'art antérieur 30 illustré en figure 1. Si l'organe de distribution 6 laisse passer le liquide uniquement dans le conduit secondaire 30, le dispositif de freinage assure un second rapport d'amplification du freinage du fait de la démultiplication de la 30 pression dans ce conduit secondaire 30 induit par le démultiplicateur hydraulique de pression 5. En effet, le démultiplicateur hydraulique de pression 5 est apte à soumettre le liquide en entrée du récepteur de freinage 4 à une pression P2 supérieure à la pression P1 en sortie du maître-cylindre 1. Selon un mode particulier de l'invention, le démultiplicateur hydraulique de pression 5 comprend deux chemises cylindriques 50a, 50b coaxiales et de diamètre différent dans lesquelles sont montés mobile respectivement un premier 51a et io un second 51 b pistons liés rigidement l'un à l'autre. Les deux chemises 50a, 50b sont reliées par une paroi annulaire 50c. La première chemise 50a de diamètre supérieur est raccordée hydrauliquement au maître-cylindre 1, et la deuxième chemise 50b est 15 raccordée hydrauliquement au récepteur de freinage 4. La première chemise 50a constitue ainsi l'entrée du démultiplicateur hydraulique de pression 5, tandis que la deuxième chemise 50b en constitue la sortie. Les deux pistons 51a, 52a délimitent entre eux, à l'intérieur du démultiplicateur hydraulique 5, une chambre centrale 52 soumis à une pression externe Po prédéterminée, 20 inférieure à celle du liquide de freinage. Cette pression externe Po, par exemple égale à la pression atmosphérique, permet d'éviter que, lors de l'actionnement du démultiplicateur hydraulique de pression 5, le volume de la chambre centrale 52 se réduise et engendre une monté en pression dans cette dernière, ce qui dégraderait la prestation du démultiplicateur hydraulique de pression 5. 25 En outre, le démultiplicateur hydraulique de pression 5 comprend un ressort 53 disposé dans la chambre centrale 52 et contraint entre le premier piston 51a de diamètre supérieur et la paroi annulaire 50c de liaison entre les deux chemises cylindriques 50a, 50b. L'organe de distribution 6 est une vanne comprenant trois positions de distribution du liquide de freinage : - une première position dans laquelle le liquide est dirigé dans les deux conduits 3 et 30, de sorte que le maître-cylindre 1 est relié au récepteur de freinage 4 à la fois directement et via le démultiplicateur hydraulique de pression 5 ; - une deuxième position dans laquelle le liquide est dirigé uniquement dans le conduit principal 3, de sorte que le maître-cylindre 1 est directement relié au récepteur de freinage 4, sans passer par le démultiplicateur hydraulique de pression 5 ; et - une troisième position dans laquelle liquide est dirigé uniquement dans le io conduit secondaire 30, de sorte que le maître-cylindre 1 est relié au récepteur de freinage 4 uniquement via le démultiplicateur hydraulique de pression 5. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 4 à 7, l'organe de distribution 6 est une vanne hydraulique à trois tiroirs, chaque tiroir 15 correspondant successivement à une position dudit organe 6. Cette vanne hydraulique 6 est asservie à la pression P1 en sortie du maître-cylindre 1, de sorte qu'elle occupe : - la première position quand cette pression P1 est inférieure ou égale à une première pression seuil Psi ; 20 - la deuxième position quand cette pression P1 est comprise entre la première pression seuil Psi et une deuxième pression seuil PS2 ; et - la troisième position quand cette pression Pi est supérieure à la deuxième pression seuil Pst. 25 La vanne 6 est asservie à la pression par l'intermédiaire d'une commande par pression directe ou indirecte, le retour étant effectué par l'action d'un moyen mécanique élastique 60, ici un ressort. Le ressort 60 est ainsi fixé sur la partie mobile de la vanne 6 afin de pouvoir faire revenir ladite vanne 6 automatiquement en première et en deuxième position. La dérivée de 30 commande 61 en pression peut être de différentes sortes, comme tout système de commande, à savoir électrique, hydraulique, etc. Le fonctionnement du dispositif de freinage selon l'invention est décrit ci-après. La figure 4 illustre le dispositif de freinage selon l'invention en situation de repos ; le conducteur n'agissant pas sur la pédale de frein 2 et donc sur le maître-cylindre 1, de sorte que la pression du liquide de frein en sortie du maître-cylindre 1, dans les conduits hydrauliques 3, 30 et aux bornes récepteur de freinage 4 est sensiblement nulle. Dans cette situation, la vanne 6 est dans sa première position. Tant que la pression Pi en sortie du maître-cylindre 1 est inférieure à une première pression seuil PSi, la vanne 6 reste en première position. Cette première pression seuil Psi est par exemple comprise entre 0,5 et 6 bars. En référence à la figure 5, lors d'un freinage, le piston 13 du maître-cylindre 1 se déplace sous l'action de la force de freinage Fp, éventuellement sous l'action de la force amplifiée FA lorsqu'il y a amplification. Le flux de liquide de freinage provenant du maître- cylindre 1 conduit la vanne 6, par l'intermédiaire de sa dérivée de commande 61, à passer de la première à la deuxième position lorsque la pression P1 en sortie du maître-cylindre 1 dépasse la première pression seuil PS1. La vanne 6 fait ainsi admettre le flux de liquide de frein dans le conduit principal 3, directement vers le récepteur de freinage 6. De la sorte, la pression de freinage PF correspond à la pression Pi en sortie du maître-cylindre 1. On a donc les relations suivantes : PF=P=FAXS1 (E2) où Si correspond à la section du piston 13 du maître-cylindre 1. Soit, en tenant compte de la relation (E1) : PF = KS1 X FP (E3) 5 2921618 lo Ainsi le premier rapport d'amplification R1 entre la force de freinage Fp et la pression de freinage PF, correspondant à la pente R1 du graphe de la figure 3 pour une pression PF comprise entre la première pression seuil Psi et la deuxième pression seuil PS2, est le suivant : Rl = KSI (E4) En référence à la figure 6, lors d'un freinage plus appuyé par rapport à l'état de freinage précédemment décrit en référence à la figure 5, la P1 en sortie io du maître-cylindre 1 croît jusqu'à atteindre et dépasser la deuxième pression seuil PS2. Le flux de liquide de freinage provenant du maître-cylindre 1 conduit la vanne 6, par l'intermédiaire de sa dérivée de commande 61, à passer de la deuxième à la troisième position. La vanne 6 fait ainsi admettre le flux de liquide de frein dans le conduit secondaire 30, en entrée du démultiplicateur 15 hydraulique de pression 5. De la sorte, la pression de freinage PF correspond à la pression P2 en sortie dudit démultiplicateur hydraulique de pression 5, soit une pression démultipliée par rapport à la pression P1 en sortie du maître-cylindre 1. 20 Le premier piston 51a, de section Sa, est donc poussé par du liquide sortant du maître-cylindre 1, soumis donc à la pression P1. Le deuxième piston 51b, de section Sb, se déplace concomitamment au premier piston 51a et soumet donc le liquide de frein en sortie du démultiplicateur 5 à une pression P2 supérieure à la pression Pi. On a donc les relations suivantes : 25 P1XSa=P2XSb (E5) en négligeant l'effort exercé par le ressort 53 à l'encontre du premier piston 51a. 30 La pression de freinage PF est donc, dans cette situation : Sa PF =Pz = SbXP1 (E6) Le rapport (Sa/Sb) étant bien entendu supérieur à 1. Cette relation permet de déduire le deuxième rapport d'amplification R2 entre la force de freinage Fp et la pression de freinage PF, qui correspond à la pente R2 du graphe de la figure 3 pour une pression PF supérieure à la deuxième pression seuil Ps2 : Sa Sa R2 = Sb X KS1 = Sb X R1 (E7) et donc R2 > R1 Le dispositif selon l'invention permet donc bien un double rapport d'amplification pour le freinage. Par exemple, lors d'un freinage d'urgence, le conducteur obtient un surcroit de freinage lorsque son effort sur la pédale augmente et dépasse un certain seuil d'effort FS2 représenté sur le graphe de la figure 3. Lorsque le conducteur diminue son effort de freinage, la pression Pi en sortie du maître-cylindre 1 décroît jusqu'à passer sous la deuxième pression seuil PS2, la vanne 6 revient alors en deuxième position sous l'action du ressort 60. De même, lorsque le freinage diminue au point que la pression P1 en sortie du maître-cylindre 1 passe sous la première pression seuil PSi, la vanne 6 revient alors en première position. La figure 7 illustre le remplissage en liquide de frein du dispositif de freinage conforme à l'invention, sur les lignes de montage en usine. Le remplissage s'effectue au moyen d'un outil de remplissage 8 d'abord connecté à un orifice de remplissage 71 du réservoir 7, puis il génère une dépression proche du vide dans les conduits hydrauliques du dispositif de freinage. Puis, l'outil 8 introduit du liquide de frein jusqu'au niveau du goulot du réservoir 7 à une pression de remplissage PR telle que la vanne 6 reste en première position, soit une pression PR inférieure à la première pression seuil PSi, par exemple sous une pression PR inférieure à 6 bars (en moyenne entre 2 et 4 bars) avec une première pression seuil PSi fixée à 6 bars. La vanne 6 reste ainsi en première position et l'outil de remplissage 8 remplit de liquide à la fois le conduit principal 3 et le conduit secondaire 30, soit l'ensemble des conduits hydrauliques du dispositif de freinage conforme à l'invention. La valeur de la première pression seuil PSi peut ainsi être fixée en fonction de la pression de remplissage PR des outils de remplissage 8 employés sur les lignes de montage en usine. Bien entendu l'exemple de mise en oeuvre évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et d'autres détails et améliorations peuvent être apportés au dispositif de freinage selon l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comprenant un maître-cylindre hydraulique (1) destiné, lors de l'actionnement d'une pédale de frein (2), à soumettre le liquide de freinage à une pression accrue transmise par l'intermédiaire d'au moins un conduit principal (3) approprié jusqu'à au moins un récepteur hydraulique de freinage (4), caractérisé en ce qu'il comprend un démultiplicateur hydraulique de pression (5) implanté sur un conduit secondaire (30) en parallèle du conduit principal (3), et un organe de distribution (6) destiné à contrôler le passage de liquide de freinage dans les deux dits conduits (3, 30) pour permettre un freinage avec un double rapport d'amplification. 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 l'organe de distribution (6) peut occuper les trois positions de distribution du liquide de freinage suivantes : - une première position dans laquelle le liquide est dirigé dans les deux conduits (3, 7) ; - une deuxième position dans laquelle le liquide est dirigé uniquement dans le 20 conduit principal (3) ; et - une troisième position dans laquelle liquide est dirigé uniquement dans le conduit secondaire (7). 3. Dispositif de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que 25 l'organe de distribution (6) est une vanne hydraulique asservie à la pression (Pi) en sortie du maître-cylindre (1) et qui occupe : - la première position quand cette pression (Pi) est inférieure ou égale à une première pression seuil (Psi), - la deuxième position quand cette pression (Pi) est comprise entre la 30 première pression seuil (Psi) et une deuxième pression seuil (PS2), et - la troisième position quand cette pression (Pi) est supérieure à la deuxième pression seuil (PS2). 4. Dispositif de freinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vanne (6) comprend un moyen mécanique élastique (60) fixé sur sa partie mobile afin de pouvoir faire revenir ladite vanne (6) automatiquement en première et en deuxième position. 5. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le démultiplicateur hydraulique de pression (5) est apte à soumettre le liquide en entrée du récepteur de freinage (4) à une pression (P2) supérieure à la pression (P1) en sortie du maître-cylindre (1). 6. Dispositif de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le démultiplicateur hydraulique de pression (5) comprend deux chemises cylindriques (50a, 50b) coaxiales et de diamètre différent dans lesquelles sont montés mobile respectivement un premier (51 a) et un second (51 b) pistons liés rigidement l'un à l'autre, la première chemise (50a) de diamètre supérieur étant raccordé hydrauliquement au maître-cylindre (1) et la deuxième chemise (50b) étant raccordé hydrauliquement au récepteur de freinage (4). 7. Dispositif de freinage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux pistons (51a, 52a) délimitent entre eux, à l'intérieur du démultiplicateur hydraulique (5), une chambre centrale (52) soumis à une pression externe (Po) inférieure à celle du liquide de freinage. 8. Dispositif de freinage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le démultiplicateur hydraulique de pression (5) comprend un ressort (53) disposé dans la chambre centrale (53) et contraint entre le premier piston (51a) de diamètre supérieur et la paroi annulaire (50c) de liaison entre les deux chemises cylindriques (50a, 50b). 9. Véhicule, notamment véhicule automobile, équipé d'un dispositif de freinage conforme à l'une quelconque des revendications précédentes