Brevet FR2918625A1 — publié le 20090116

SERVOFREIN ET DISPOSITIF DE FREINAGE AUTOMATIQUE COMPRENANT UN TEL SERVOFREIN La présente invention se rapporte à un servofrein de véhicule et à un dispositif de freinage automatique comprenant un tel servofrein. Comme le montre schématiquement la figure 1, un système de freinage 100 de véhicule est généralement commandé par le conducteur au moyen d'une pédale de frein 102 destinée à transmettre la force de commande f 105 exercée sur cette pédale à un sous-système de freinage comprenant, par exemple, un étrier équipé d'un piston et de plaquettes de frein destinées à serrer un disque solidaire de la roue à freiner. Pour amplifier la force f 105 en une force F 107 exercée sur un liquide de frein qui transmet à son tour cette force F 107 aux étriers de frein, il est connu d'utiliser un servofrein 104 pneumatique d'assistance au freinage. Dans ce but, une tige de commande 108, reliée à la pédale de frein 102, coopère avec un piston 109 du servofrein 104 et avec une tige 110 de poussée actionnant un maître- cylindre 112 contenant le liquide de frein. Le boîtier 106 du servofrein 104 comprend un couvercle 114 et un 20 cylindre 116 coopérant avec ce couvercle 114 de manière étanche, le volume interne du boîtier 106 étant alors divisé en une première chambre 118, dénommée chambre arrière, et en une deuxième chambre 120, dénommée 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. Lorsque aucun freinage n'est sollicité, la pression dans les chambres arrière 118 et avant 120 est maintenue inférieure à la pression atmosphérique. En effet, une source de dépression (dans une réalisation, celle qui règne dans la tubulure d'admission) est reliée à la chambre avant 120 et un 10 conduit, traversant le piston 109 et reliant les deux chambres, est maintenu ouvert. Lorsque le conducteur du véhicule appuie sur la pédale 102 de frein, cette dernière exerce à son tour une force 103 sur la tige de commande 108 qui se déplace et active un mécanisme pneumatique 126 inclus dans le piston 109 et contenant un clapet d'admission d'air. Alors, de l'air à la pression atmosphérique pénètre d'abord à l'intérieur du piston 109 puis dans la chambre arrière 118. La pression dans la chambre arrière 118 étant alors 20 supérieure à la pression dans la chambre avant 120, la membrane 122 et la jupe 124 sont soumises à une poussée d'intensité proportionnelle à l'écart de pression entre les deux chambres. Au cours du déplacement de la jupe 122 et de la tige de poussée 110 associée, la force F 107, d'intensité supérieure 25 à l'intensité de la force f 103, est transmise au maître--cylindre 112. Certains servofreins actuels peuvent être sollicités automatiquement sans requérir une quelconque action de la part du conducteur du véhicule, notamment dans un virage, sur une 30 pente, lorsqu'un obstacle est détecté ou lors d'une perte d'adhérence momentanée des roues motrices. Ces servofreins sont alors dénommés servofreins à commande automatique. Ainsi par exemple, quand des capteurs situés à différentes endroits du véhicule avertissent d'un danger (cas de 35 survirage ou de mouvements brusques du véhicule suite à la présence d'un obstacle sur la route), un calculateur peut envoyer l'ordre d'activer le servofrein à commande automatique. A cet effet, les servofreins à commandes automatiques contiennent un dispositif électromécanique de régulation de débit 130 comprenant une électrovanne, qui : - est compris dans le piston 109, - réagit à des commandes électriques, - est capable de coopérer avec le mécanisme pneumatique 126 et notamment d'ouvrir le clapet interne de ce dernier. Ceci permet l'introduction d'air à la pression atmosphérique dans la chambre arrière 118, lequel air exerce une pression sur la jupe 122, le déplacement de cette jupe 122, assurant alors le freinage du véhicule. La présente invention résulte de la constatation qu'un servofrein actuel à commande automatique a un coût et un encombrement trop importants à cause de l'inclusion de l'électrovanne dans le servofrein. Cette invention propose donc une solution à ce problème de coût et d'encombrement. Cette invention concerne un organe d'assistance au freinage d'un véhicule, dénommé servofrein, comprenant une chambre à pression réglable, dénommée chambre arrière, ce servofrein étant commandé, lors d'un freinage automatique, par des moyens électromécaniques de régulation de débit d'un fluide faisant varier la pression dans la chambre arrière, caractérisé en ce que les moyens électromécaniques de régulation de débit sont placés à l'extérieur du servofrein et sont reliés à ce servofrein par un conduit débouchant dans la chambre arrière. Dans cette configuration, l'invention diminue le coût et l'encombrement d'un servofrein à commande automatique. En effet, un servofrein à commande automatique conforme à l'invention est très semblable à un servofrein sans commande automatique et cette simplification est alors une source d'économie de fabrication. Et le fait de ne pas intégrer dans le servofrein les moyens électromécaniques de régulation de débit, qui peuvent comprendre notamment une électrovanne régulant par exemple de l'air, en diminue l'encombrement. Dans une réalisation, le servofrein comportant un piston transmettant la force de freinage à un maître-cylindre, ce piston contenant lui-même un clapet, dénommé clapet interne, lequel comprend un élément mobile, dénommé palpeur, le piston comprend des moyens d'entraînement qui empêchent le mouvement relatif du palpeur par rapport au piston lors du déplacement de ce dernier pour le déclenchement automatique du freinage. En effet, dans l'art antérieur, le servofrein se comporte de façon semblable en cas de commande du conducteur ou en cas de commande automatique. Dans les deux cas, le clapet interne est ouvert pour introduire un fluide (en général de l'air à la pression atmosphérique) dans la chambre arrière, soit par l'effet de la pression mécanique exercée par la tige de commande, soit par l'effet de la pression de l'air amené par la commande automatique des moyens électromécaniques de régulation de débit. Par contre, lors d'une commande automatique dans le servofrein conforme à l'invention, le fluide, dont le débit est commandé à l'extérieur du servofrein, arrive directement dans la chambre arrière. La jupe du servofrein se déplace alors sous l'effet de l'augmentation de pression à l'intérieur de la chambre arrière et entraîne à son tour le piston du servofrein. Lors de cette commande automatique, les moyens d'entraînement de l'invention déplacent le palpeur avec le piston, le clapet interne du piston restant alors fermé. Selon une réalisation, le servofrein contient des moyens d'étanchéité, lesquels isolent le piston afin qu'il ne soit pas soumis aux changements de pression introduits dans la chambre arrière. Comme expliqué ci-dessus, le fait que, dans le servofrein conforme à l'invention, le fluide, dont le débit est commandé à l'extérieur du servofrein, arrive directement dans la chambre arrière, oblige alors à utiliser ces moyens d'étanchéité afin d'éviter que ce fluide ne parvienne à l'intérieur du piston et de ce fait, dans la chambre avant du servofrein, ce qui annulerait l'assistance au freinage. Dans une réalisation, lors d'une commande automatique du servofrein, les moyens d'étanchéité poussent les moyens d'entraînement. On synchronise ainsi le déplacement du palpeur avec celui du piston lors d'une commande automatique. Selon une réalisation, les moyens d'étanchéité forment un clapet, dénommé clapet d'étanchéité, qui s'ouvre lors d'une commande du servofrein par le conducteur et se maintient fermé lors d'une commande automatique de ce servofrein. Dans une réalisation, le servofrein contenant une jupe mobi=le fixée sur le piston, le clapet d'étanchéité comprend un élément cylindrique dont un bord s'appuie sur le piston et dont l'autre bord s'appuie sur la jupe quand le clapet d'étanchéité est fermé. Selon une réalisation, l'élément cylindrique est mobile par rapport au piston lors d'une commande du servofrein par le conducteur. :dans une réalisation, lors d'une commande automatique, la pression de la chambre arrière augmente grâce au fluide qu'on y introduit par le conduit, l'élément cylindrique du clapet additionnel étant maintenu solidaire de la jupe sous l'effet de la différence de pression entre la haute pression relative de la chambre arrière et la basse pression relative qui règne à l'intérieur du piston. Alors que, lors d'une commande du servofrein par le conducteur, la pression dans la chambre arrière augmente grâce au passage du fluide à travers le clapet interne du piston, ce qui déplace la jupe avant et le piston. Selon une réalisation, des moyens élastiques appliquent une force sur l'élément cylindrique, la résultante de cette force parallèle à l'axe du piston ayant tendance à plaquer l'élément cylindrique sur la jupe mais ne pouvant empêcher l'ouverture du clapet additionnel en cas de commande du freinage par le conducteur. Dans une réalisation, le servofrein comprenant une jupe mobile fixée sur le piston, dénommée jupe avant, les moyens d'étanchéité comprennent une autre jupe mobile, dénommée Dupe additionnelle, fixée au piston, et une chambre, dénommé chambre additionnelle, délimitée en partie par la jupe avant et la jupe additionnelle. Selon une réalisation, lors d'une commande automatique, la pression à l'intérieur de la chambre arrière augmente du fait de l'introduction du fluide par le conduit, ce qui déplace la jupe additionnelle, les moyens d'entraînement, le piston et la jupe avant. Alors que, lors d'une commande du servofrein par le conducteur, la pression de la chambre additionnelle augmente du fait du passage du fluide au travers du clapet interne du piston, ce qui provoque le déplacement de la jupe avant et du piston. L'invention concerne aussi un dispositif de freinage automatique comprenant un servofrein, des moyens électromécaniques de régulation de débit d'un fluide et un conduit. Conformément à l'invention, un tel dispositif de 20 freinage automatique est caractérisé en ce que le servofrein est conforme à l'une des réalisations précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description ci-dessous, à titre non limitatif, en référence aux figures ci-jointes sur 25 lesquelles : - La figure 1, déjà décrite ci-dessus, est un schéma du fonctionnement d'un servofrein dans l'art antérieur, - La figure 2a représente une coupe axiale 30 schématique d'une réalisation, dénommée réalisation à clapet additionnel, d'un servofrein conforme à l'invention, - La figure 2b représente un agrandissement de la figure 2a, - La figure 3a représente une coupe axiale 35 schématique d'une réalisation, dénommée réalisation à chambre additionnelle, d'un servofrein conforme à l'invention, 10 15 - La figure 3b représente un agrandissement de la figure 3a. La figure 2a représente une coupe axiale schématique d'une réalisation, dénommée réalisation à 5 clapet additionnel, d'un servofrein et d'un dispositif de freinage conformes à l'invention. Dans cette réalisation, un servofrein 200 comprend un boîtier 201, une chambre avant 212, une chambre arrière 208 et une jupe 210. 10 La jupe 210 est fixée sur un piston 214 coulissant dans le servofrein. Un ressort 228 exerce sur ce piston 214 une force de rappel qui tend à ramener le piston 214 vers la droite de la figure. Des moyens électromécaniques de régulation de 15 débit 202 d'un fluide, comprenant dans cette réalisation une électrovanne, sont à l'extérieur du servofrein 200 et sont reliés à :La chambre arrière 208 par un conduit pneumatique 204 et par l'ouverture 206 du boîtier 201. L'ensemble des moyens électromécaniques de 20 régulation 202 de débit, du conduit 204 et du servofrein 200 forme ainsi un dispositif de freinage automatique 203 conforme à l'invention. Le fluide est, dans cette réalisation, de l'air à la pression atmosphérique. 25 Une dépression est créée dans la chambre avant 212 par une source de dépression non représentée. Cette dépression est ensuite transmise à la chambre arrière par l'intermédiaire du conduit 216. Dans cette réalisation, à l'extrémité du conduit arrivant à l'intérieur du piston 214, 30 un joint ZLT (en anglais \ Zero Lost Travel, c'est à dire joint sans perte de course) laisse passer, bien qu'il soit en contact avec le conduit 216, la dépression vers l'intérieur du piston 214 quand le servofrein est au repos. Sur la figure 2b qui représente un agrandissement 35 de la figure 2a, on peut remarquer qu'un élément cylindrique composé dais cette réalisation d'un cylindre métallique 230 dont une extrémité s'appuie au repos sur la jupe 210 par un joint 232 et dont l'autre extrémité s'appuie sur le piston 214, par l'intermédiaire d'un joint 234 mobile par rapport au piston 214 suivant l'axe de ce dernier. Cet élément cylindrique forme un clapet, dénommé clapet additionnel, avec la jupe 210. En effet, le passage entre le joint 232 et la jupe 210 peut être ouvert ou fermé. Enfin des moyens élastiques comprenant un ressort 236 tendent à plaquer le cylindre 230 sur la jupe 210. Quand le conducteur souhaite freiner, il exerce une pression sur la pédale de frein. Cette pression est alors transmise au servofrein 200 par l'intermédiaire de la tige de commande 224. La tige 224 de commande pousse alors le palpeur 222 et ouvre le clapet 220, tout en fermant le conduit 216. Alors l'air passant par un filtre à air 226 se répand notamment à 1' intérieur du piston 214 et dans l'espace 231 compris entre le piston 214 et l'élément cylindrique. Comme la chambre arrière 208 est au repos en basse pression, la haute pression (généralement la pression atmosphérique) présente dans l'espace 231, tend à pousser la jupe 210 vers la chambre avant 212 et à ouvrir le clapet additionnel. La pression atmosphérique s'établit alors dans toute la chambre arrière 208. La jupe 210 est maintenant; soumise à une pression liée à la différence de pression entre la chambre avant 212 et la chambre arrière 208, ce qui réalise l'assistance au freinage. Quand un freinage automatique est déclenché, par exemple par des ordres provenant d'un calculateur surveillant la stabilité du véhicule, les moyens électromécaniques de régulation de débit 202 extérieurs au servofrein 200 envoient dans la chambre arrière 208 de l'air à la pression atmosphérique, par le conduit pneumatique 204 et l'ouverture 206 du servofrein 200. Du fait de la différence de pression entre la chambre avant 212 et la chambre arrière 208, une force de pression s'exerce sur la jupe 210 qui tend à se déplacer vers la chambre avant 212, entraînant alors le piston 214. Le ressort 236 tend alors, surtout en début de course, à maintenir le clapet additionnel fermé, c'est à dire à appuyer le joint 232 sur la jupe 210, et à repousser le cylindre 230 . A son tour, ce cylindre 230 déplace une partie 238 des moyens d'entraînement, dont l'autre partie 239 entraîne alors le palpeur 222. Par suite de la différence de pression entre la chambre arrière 208, qui est alors à la pression atmosphérique, et l'espace 231, qui est alors en dépression relative, une force s'exerce sur le clapet additionnel et le maintient fermé. Le clapet additionnel empêche donc la pression atmosphérique de se répandre à l'intérieur du cylindre 214 et même dans la chambre avant 212 par l'intermédiaire du conduit 216. Quand le freinage automatique s'arrête, l'air introduit par l'ouverture 206 dans la chambre avant 208 est aspiré pour dépressuriser à nouveau la chambre arrière 208. Le piston 214 revient à sa position initiale grâce à l'action du ressort 228. Dans une réalisation, la longueur 250 est de 88,2 mm, la longueur 252 est de 32,4 mm et le diamètre 254 extérieur de la partie du servofrein 200 où coulisse le piston 214 est de 62 mm. Une autre réalisation, dénommée réalisation à chambre additionnelle, est représentée sur la figure 3a qui schématise une coupe axiale d'un servofrein 300 conforme à l'invention.. Dans cette réalisation, un servofrein 300 comprend un boîtier 301, une chambre avant 312, une chambre arrière 308, une première jupe 311, dénommée jupe avant, une autre jupe 310, dénommée jupe additionnelle, et un espace 309 compris notamment entre les deux jupes 311 et 310, dénommé chambre additionnelle 309. :,a jupe 311 est solidaire d'un piston 314 coulissant dans le servofrein. Un ressort 328 exerce sur ce piston 314 une force de rappel qui tend à le ramener vers la 35 partie droite de la figure. Des moyens électromécaniques de régulation de débit 302 d'un fluide, comprenant dans cette réalisation une électrovanne, sont à l'extérieur du servofrein 300 et sont reliés à la chambre arrière 308 par un conduit pneumatique 304 et par l'ouverture 306 du boîtier 301. L'ensemble des moyens électromécaniques de régulation 302 de débit, du conduit 304 et du servofrein 300 forme ainsi un dispositif de freinage automatique 303 conforme à l'invention. Le fluide est, dans cette réalisation, de l'air à la pression atmosphérique. Une dépression est créée dans la chambre avant 312. Cette dépression est ensuite transmise à la chambre arrière par l'intermédiaire du conduit 316. Dans cette réalisation, à l'extrémité du conduit arrivant à l'intérieur du piston 314, un joint ZLT (en anglais `Zéro Lost Travel', c'est-à-dire joint sans perte de course, laisse passer, bien qu'il soit en contact avec le conduit 316, la dépression vers l'intérieur du piston 314 quand le servofrein est au repos. Sur la figure 3b qui représente un agrandissement de 30 la figure 3a, on peut remarquer que la jupe additionnelle 310 s'appuie sur le piston 314 par l'intermédiaire d'un joint 334 qui peut glisser le long de l'axe du piston 314. Dans cette réalisation, quand le conducteur souhaite freiner, il exerce une force sur la pédale de frein. Cette force 35 est alors transmise au servofrein 300 par l'intermédiaire de la tige de commande 324. Cette dernière repousse alors le palpeur 322 et ouvre le clapet 320, tout en fermant. le conduit 316. L'air après avoir traversé un filtre à air 326 se répand notamment à l'intérieur du piston 314 et dans la 30 chambre additionnelle 309. L'augmentation de pression dans la chambre additionnelle 309 tend à pousser la jupe avant 311 vers la chambre avant 312, car la jupe 311 subit une poussée liée à la différence de pression entre la chambre avant 312 et la 35 chambre arrière 308. La jupe additionnelle 310 est amenée en butée contre le boîtier 301 du servofrein ou tout autre élément solidaire de ce boîtier 301. Cette poussée sur la jupe 311 assiste le conducteur dans son freinage. Quand un freinage automatique est déclenché, par exemple par des ordres provenant d'un calculateur surveillant la stabilité du véhicule, des moyens électromécaniques de régulation de débit extérieurs 302 (figure 3a) au servofrein 300, ces moyens 300 comprenant dans cette réalisation une électrovanne, envoient un fluide (dans cette réalisation, de l'air à la pression atmosphérique), par le conduit. pneumatique 304 et l'ouverture 306 du servofrein 300, dans la chambre arrière 308. Du fait de la différence de pression entre la chambre additionnelle 309 et la chambre arrière 308, une force de pression s'exerce sur la jupe additionnelle 310 qui tend à se déplacer vers la chambre avant 312, entraînant alors la partie 338 des moyens d'entraînement, le piston 314 et la jupe avant 311. Parallèlement, l'autre partie 339 des moyens rigides d'entraînement entraîne à son tour le palpeur 322. Le freinage est donc activé. La chambre additionnelle 309 et la jupe additionnelle 310 empêche l'air à la pression atmosphérique introduit dans la chambre arrière 308 de se répandre à l'intérieur du cylindre 314 et même dans la chambre avant 312 par l'intermédiaire du conduit 316. Quand il est mis fin au freinage automatique, l'air introduit par l'ouverture 306 dans la chambre avant 308 est aspiré sous l'effet d'une source de dépression pour dépressuriser à nouveau la chambre arrière 308. Ainsi, grâce au ressort 328, le piston 314 retrouve sa position initiale. Dans une réalisation, la largeur 356 du boîtier 301 du servofrein est de 99,1 mm, la longueur 350 est de 77 mm, la longueur 352 est de 19,6 mm et le diamètre 354 extérieur de la partie du servofrein 300 où coulisse le piston 314 est de 60,2 mm. Cette invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation, notamment de celles qui peuvent résulter du mélange des deux réalisations ici décrites. REVENDICATIONS 1. Organe d'assistance au freinage d'un véhicule, dénommé servofrein (200, 300), comprenant une chambre à pression réglable, dénommée chambre arrière (208, 308), ce servofrein (200, 300) étant commandé, lors d'un freinage automatique, par des moyens électromécaniques de régulation de débit (202, 302) d'un fluide faisant varier la pression dans la chambre arrière (208, 308), caractérisé en ce que les moyens électromécaniques de régulation de débit (202, 302) sont placés à l'extérieur du servofrein (200, 300) et sont reliés à ce servofrein (200, 300) par un conduit (204, 304) débouchant dans la chambre arrière (208, 308) et en ce qu'il contient des moyens d'étanchéité (230, 232, 234, 310, 334), lesquels isolent le piston (214, 314) afin qu'il ne soit pas soumis aux changements de pression introduits dans la chambre arrière (208, 308) et que lesdits moyens sont mobiles par rapport au piston (214) lors d'une commande du servofrein par le conducteur. 2. Servofrein (200, 300) selon la revendication 1 comportant un piston (214, 314) transmettant la force de freinage à un maître-cylindre, ce piston (214, 314) contenant lui-même un clapet, dénommé clapet interne (220, 320), lequel comprend un élément mobile, dénommé palpeur (222, 322), caractérisé en ce que le piston (214, 314) comprend des moyens d'entraînement (238, 239, 338, 339) qui empêchent le mouvement 20 relatif du palpeur (222, 322) par rapport au piston (214, 314) lors du déplacement de ce dernier pour le déclenchement automatique du freinage. 3. Servofrein (200, 300) selon la revendication 2 caractérisé en ce que, lors d'une commande automatique du servofrein (200, 300), les moyens d'étanchéité (230, 232, 234, 310, 334) poussent les moyens d'entraînement (238, 239, 338, 339). 4. Servofrein (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité (230, 232, 234) forment un clapet, dénommé clapet d'étanchéité, qui s'ouvre lors d'une commande du servofrein (200) par le conducteuret se maintient fermé lors d'une commande automatique de ce servofrein (200). 5. Servofrein (200) selon la revendication 4 caractérisé en ce que, le servofrein (200) contenant une jupe mobile (210) fixée sur le piston (214), le clapet d'étanchéité comprend un élément cylindrique (230, 232, 234) dont un bord s'appuie sur le piston (214) et dont l'autre bord s'appuie sur la jupe (210) quand le clapet d'étanchéité est fermé. 6. Servofrein (200) selon la revendication 5, caractérisé en ce que, lors d'une commande automatique, la pression de la chambre arrière (208) augmente grâce au fluide qu'on y introduit par le conduit (204), l'élément cylindrique (230, 232, 234 du clapet additionnel étant maintenu solidaire de la jupe (210) sous l'effet de la différence de pression entre la haute pression relative de la chambre arrière (208) et la basse pression relative qui règne à l'intérieur du piston (214). 7. Servofrein (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens élastiques (236) appliquent une force sur l'élément cylindrique (230, 232, 234), la résultante de cette force parallèle à l'axe du piston (214) ayant tendance à plaquer l'élément cylindrique (230, 232, 234) sur la jupe mais ne pouvant empêcher l'ouverture du clapet additionnel en cas de commande du freinage par le conducteur. 8. Servofrein (300) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le servofrein (300) comprenant une jupe mobile fixée sur le piston, dénommée jupe avant (311), les moyens d'étanchéité comprennent une autre jupe mobile, dénommée jupe additionnelle (310), fixée au piston (314), et une chambre, dénommée chambre additionnelle (309), délimitée en partie par la jupe avant (311) et la jupe additionnelle (310). 9. Servofrein (300) selon la revendication 8, caractérisé en ce que, lors d'une commande automatique, la pression à l'intérieur de la chambre arrière (308) augmente du fait de l'introduction du fluide par le conduit (304),ce qui déplace la jupe additionnelle (310), le moyens d'entraînement (338, 339), le piston (314) et la jupe avant (311). 10. Dispositif de freinage automatique (203, 303) comprenant un servofrein (200, 300), des moyens électromécaniques de régulation de débit (202, 302) d'un fluide et un conduit (204, 304), caractérisé en ce que le servofrein (200, 300) est conforme à l'une des revendications précédentes.