Brevet FR2937605A1 — publié le 20100430

DISPOSITIF DE GENERATION DE DEPRESSION DANS UN CIRCUIT HYDRAULIQUE ET SYSTEME DE FREINAGE ASSOCIE La présente invention se situe dans le domaine des systèmes de freinage pour véhicules automobiles. Le système de freinage d'un véhicule comporte, de manière connue, un circuit hydraulique permettant d'actionner des étiers de frein équipant chacun des disques de frein dont est pourvue chacune des roues (éventuellement remplacés par un ensemble tambour/mâchoire). Le circuit hydraulique est mis en pression lorsque le conducteur exerce un effort sur la pédale de frein au moyen d'un maître-cylindre alimenté par un réservoir de fluide. Les exigences règlementaires de sécurité imposent de prévoir deux circuits de freinage indépendants, chaque circuit assurant le freinage de deux roues, par exemple, une roue avant et une roue arrière de côté opposé. On utilise à cet effet un maître-cylindre dit � tandem �, comportant deux chambres de compression alimentant séparément chacune un circuit. Entre la pédale de frein et le maître-cylindre est intercalé un dispositif d'amplification pneumatique, le servofrein (aussi connu sous le nom de � booster � ou � isovac �). Un tel dispositif a pour fonction de multiplier la valeur de l'effort exercé par le conducteur sur la pédale. L'effort d'amplification est le résultat de l'action de pressions différentes sur les deux faces d'un piston (ou membrane) coulissant dans un cylindre. Le piston sépare le cylindre en deux chambres, dont une est soumise à la pression atmosphérique, la deuxième étant soumise à une dépression. Conventionnellement, cette dépression était générée par le circuit d'admission des moteurs thermiques. Cependant les évolutions apportées sur les moteurs thermiques ont eu pour conséquence d'abaisser les niveaux de dépression disponibles. Pour pallier cet inconvénient, des � pompes à vide � ont été ajoutées (notamment sur les moteurs Diesel). Deux technologies de pompes à vide existent : les pompes à entraînement mécanique (généralement utilisées sur les motorisations thermiques) et les pompes à entraînement électrique (généralement utilisées sur les motorisations électriques). Les véhicules à motorisation mixte thermique et électrique disposent généralement d'une pompe à vide à entraînement mécanique, utilisée lorsque le moteur thermique est en fonctionnement, et d'une pompe à vide électrique, utilisée lorsque le moteur électrique est en fonctionnement. La figure 1 représente le schéma d'un tel système de freinage conventionnel. Une pédale de frein 5a est actionnée par le conducteur et reliée à un servofrein 6a. Le servofrein 6a est relié à un maître cylindre 7a qui alimente un module anti-blocage 3a via deux canalisations hydrauliques 4a. Le module 3a alimente les quatre freins la associés à chacune des roues via quatre canalisation hydrauliques 2a. La dépression nécessaire au fonctionnement du servofrein 6a est générée grâce à une pompe à vide 10a reliée au servofrein grâce à un tuyau d'air 8a, un clapet anti-retour 9a étant intercalé entre la pompe et le servofrein. La présente invention a pour objectif de fournir un dispositif de génération de dépression qui fonctionne grâce à l'énergie hydraulique du circuit de freinage, permettant ainsi de ne pas utiliser de pompe à vide ou la dépression régnant au niveau de l'admission du moteur pour faire fonctionner le servofrein. Ainsi, l'invention concerne un dispositif de génération d'une dépression pneumatique utilisable par un dispositif d'assistance au freinage d'un véhicule automobile, comportant : - une chambre de compression pneumatique contenant un piston apte à coulisser dans celle-ci ; - un orifice, destiné à raccorder la chambre pneumatique à un dispositif d'assistance au freinage via un premier clapet antiretour ; - un orifice de communication entre la chambre pneumatique et l'atmosphère, cet orifice étant pourvu d'un second clapet antiretour ; - un orifice, destiné à raccorder le dispositif à un circuit hydraulique de freinage du véhicule ; - des moyens de rappel du piston ; de sorte qu'une mise sous pression suivi d'un retour à la pression atmosphérique du circuit hydraulique de freinage génère une dépression dans la chambre pneumatique, l'air présent étant d'abord chassé par le piston via le second clapet anti-retour, le piston étant ensuite repoussé par les moyens de 25 30 rappel, de l'air à une pression inférieure à la pression atmosphérique étant aspiré via le premier clapet anti-retour. Dans une réalisation, le piston est un piston double, dont une partie forme un piston pneumatique coopérant avec la chambre pneumatique, une deuxième partie formant un piston hydraulique coopérant avec une chambre hydraulique disposée entre la chambre pneumatique et l'orifice de liaison au système hydraulique de freinage. Dans une réalisation, des joints assure l'étanchéité respectivement entre la chambre pneumatique et le piston pneumatique et entre la chambre 10 hydraulique et le piston hydraulique. Dans une réalisation, les chambres pneumatique et hydraulique sont disposées à l'intérieur d'un carter unique. Dans une réalisation, les moyens de rappel comprennent un ressort en appui sur une paroi de la chambre pneumatique et l'extrémité libre du piston 15 pneumatique. Dans une réalisation, le dispositif comprend deux orifices séparés de liaison au système de freinage du véhicule. L'invention concerne également un système de freinage d'un véhicule automobile, comprenant un dispositif tel que défini ci-dessus, le 20 dispositif étant connecté à un servofrein pneumatique. Dans une réalisation, le dispositif est connecté à l'une de deux chambres d'un maître-cylindre. Dans une réalisation, le système comprend un deuxième dispositif tel que défini ci-dessus, connecté à la deuxième chambre du maître-cylindre, le 25 deuxième dispositif étant connecté au servofrein via un premier clapet antiretour propre. Dans une réalisation, le dispositif est connecté sur une canalisation hydraulique alimentant un des éléments de frein. Dans une réalisation, chaque orifice du dispositif est connecté à 30 l'une de deux chambres d'un maître-cylindre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1, déjà décrite, représente le schéma d'un système de freinage connu ; - la figure 2 représente le schéma d'un système de freinage pourvu d'un dispositif conforme à l'invention ; - les figures 3 à 8 montrent un dispositif conforme à l'invention dans différents états de fonctionnement ; - les figures 7à 9 montrent différentes variantes du système de la figure 2. La figure 2 montre un système de freinage intégrant un dispositif 11 de génération de dépression conforme à l'invention. Une pédale de frein 5 est actionnée par le conducteur et reliée à un servofrein 6. Le servofrein 6 est relié à un maître cylindre 7 qui alimente un module anti-blocage 3 via deux canalisations hydrauliques 4. Le module 3 alimente les quatre freins 1 associés à chacune des roues via quatre canalisations hydrauliques 2. Les éléments ci-dessus sont communs au système décrit figure 1. En revanche, la dépression nécessaire au fonctionnement du servofrein est générée par un dispositif 11 conforme à l'invention, qui est relié d'une part à l'une des sorties du maître cylindre, via l'une des deux canalisations 4 et, d'autre part, au servofrein 6 via un tuyau 8. Un clapet anti-retour 9 est intercalé entre le servofrein 6 et le dispositif de génération de dépression 11. Le fonctionnement du système de freinage de la figure 2 est strictement identique à un système conventionnel, à la différence que la dépression nécessaire au fonctionnement du servofrein n'est généré ni par une pompe à vide, ni par la dépression régnant dans les conduits d'admission du moteur. On explique ci-après de manière détaillée le fonctionnement du dispositif 11 de génération de dépression. La figure 3 est un schéma d'un dispositif 11 selon l'invention. Le dispositif 11 comprend un carter étanche 20 délimitant deux chambres cylindres 28, 29 de sections différenciées. La chambre de plus grande section est une chambre pneumatique 29, la deuxième chambre, de plus petite section, est une chambre hydraulique 28. Un piston double 21, apte à coulisser à l'intérieur du carter 20 matérialise la séparation entre ces deux chambres 28, 29. Il comprend à cet effet deux pistons 211, 212 de sections différenciées et respectivement complémentaires des sections des chambres 28, 29 du carter 20. Le piston pneumatique 212, de plus grande section, coopère avec la chambre pneumatique 29, tandis que le piston hydraulique 211, de plus petite section, coopère avec la chambre hydraulique 28. Des joints 22, 33 assurent l'étanchéité respectivement entre les deux chambres 28, 29 et les deux pistons 211, 212. Un ressort de rappel 24 est en appui d'un côté contre une paroi 291 de la chambre pneumatique située du côté opposé à la chambre hydraulique 28, et de l'autre côté contre l'extrémité libre du piston pneumatique 212. La chambre pneumatique comporte un orifice 26 de liaison au servofrein 6, ainsi qu'un orifice de mise à l'air 25 équipé d'un clapet anti-retour 251. La chambre hydraulique 28 est en liaison avec le circuit hydraulique de freinage via un orifice 27. La figure 4 montre le dispositif 11 selon l'invention lorsque le système de freinage n'est pas sollicité. Le circuit hydraulique est à la pression atmosphérique, le piston 21 est en position de repos, contraint à cette position par le ressort de rappel 24. L'air contenu dans le tuyau 8, en communication avec l'assistance de freinage est à une pression inférieure ou égale à la pression atmosphérique. La figure 5 montre l'état du dispositif 11 lorsque le système de freinage est sollicité par le conducteur. Le circuit hydraulique est alors à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Le piston 21 se déplace gauche sous l'effet de cette pression hydraulique et comprime le ressort 24. L'air contenu dans la chambre 29 dont le volume est réduit ne monte pas en pression puisqu'il a la possibilité de s'échapper par le clapet 251, il reste donc à la pression atmosphérique (on néglige ici le tarage du clapet). La figure 6 montre l'état du dispositif 11 lorsque le système de freinage n'est plus sollicité par le conducteur. Le circuit hydraulique retombe à la pression atmosphérique. Le piston 21 retourne à sa position de repos sous l'action du ressort de rappel 24, et détend l'air de la chambre 29 dont le volume augmente. L'air contenu dans le tuyau 8, relié au servofrein 6, s'il est à une pression supérieure de celle de la chambre 29 s'échappe par le clapet 9 (on néglige ici le tarage de ce second clapet). On voit donc que chaque freinage permet de générer une dépression directement utilisable par le servofrein 6 lors du freinage suivant. Un dimensionnement approprié de ce dispositif 11 de génération de dépression peut permettre de fonctionner de manière � autonome �, sans autre apport de dépression. En particulier, le ressort de rappel 24 peut être dimensionné de telle sorte que le niveau de dépression généré compense la dépression consommée par le freinage, sans excès (au juste nécessaire), ce qui limite par la même occasion le désagrément pédale au minimum (absorption supplémentaire limitée au besoin). En variante, il est prévu un ressort faiblement pré-chargé et de faible raideur, autorisant une course complète du piston 21 pour une faible pression hydraulique dans la canalisation hydraulique 4. Dans ce cas, la dépression maximale est générée systématiquement à chaque application de freinage (indépendamment du � niveau � de freinage réalisé, à savoir une faible ou forte décélération du véhicule). Le fonctionnement autonome du dispositif selon l'invention s'avère particulièrement avantageux pour les véhicules à motorisation électrique ou mixte (thermique et électrique) puisque dans ces cas, les pompes à vide à entraînement mécaniques ne sont pas recommandées. On décrit ci-après une variante du système de freinage selon l'invention applicable aux véhicules équipés d'un système de freinage comprenant un système de contrôle de la trajectoire du type ESP, représentée à la figure 7. En effet, on vient de voir qu'un freinage N génère une dépression utilisable au freinage suivant N+1. Il est donc possible que le premier freinage soit réalisé sans génération de dépression préalable (ceci est également valable pour un premier freinage après une période prolongée d'immobilisation du véhicule, si par exemple le clapet 9 ne garanti pas correctement l'étanchéité du servofrein 6). Pour y remédier, il est avantageux de raccorder hydrauliquement le dispositif 11 de génération de pression au module ESP 31, via une canalisation hydraulique 13, et non pas au maître-cylindre comme dans le mode de réalisation précédent. Dans cette configuration, lors de la mise en marche du moteur thermique, il peut être commandé au module ESP 31 de réaliser une mise en pression du frein considéré pour générer une dépression dans le dispositif prévu par l'invention, cette opération étant transparente pour le conducteur. Dans une autre variante, indépendamment des systèmes d'aide au freinage ou de contrôle de trajectoire équipant le véhicule, le système de freinage est équipé de deux dispositifs 11 de génération de dépression. Cela permet de remédier au fait qu'en cas de défaillance (fuite hydraulique) sur le demi circuit de freinage auquel est connecté le dispositif de génération de pression 11, il n'est plus possible de générer de dépression. On évite donc cet inconvénient en � doublant � le dispositif générateur de dépression, chacun des deux dispositifs 11 étant connecté à l'une des deux chambres du maître-cylindre, comme montré sur la figure 8 chaque dispositif 11 est relié au servofrein 6 via un clapet anti-retour 9 propre. Dans une autre variante représenté à la figure 9, on peut, toujours pour pallier à une éventuelle fuite, n'utiliser qu'un seul dispositif de génération de pression 11, celui-ci comprenant deux entrées hydrauliques distinctes, reliées chacune à l'une des deux chambres du maître-cylindre. REVENDICATIONS1. Dispositif (11) de génération d'une dépression pneumatique utilisable par un dispositif d'assistance au freinage d'un véhicule automobile, comportant : - une chambre de compression pneumatique (29) contenant un piston (21) apte à coulisser dans celle-ci ; - un orifice (26), destiné à raccorder la chambre pneumatique (29) à un dispositif (6) d'assistance au freinage via un premier clapet anti-retour (9) ; - un orifice (25) de communication entre la chambre pneumatique (29) et l'atmosphère, cet orifice étant pourvu d'un second clapet anti-retour (251) ; - un orifice (27), destiné à raccorder le dispositif (11) à un circuit hydraulique de freinage du véhicule ; - des moyens de rappel (24) du piston (21) ; de sorte qu'une mise sous pression suivi d'un retour à la pression atmosphérique du circuit hydraulique de freinage génère une dépression dans la chambre pneumatique (29), l'air présent étant d'abord chassé par le piston (21) via le second clapet anti-retour (251), le piston (21) étant ensuite repoussé par les moyens de rappel (24), de l'air à une pression inférieure à la pression atmosphérique étant aspiré via le premier clapet anti-retour (9). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le piston (21) est un piston double, dont une partie forme un piston pneumatique (212) coopérant avec la chambre pneumatique (29), une deuxième partie formant un piston hydraulique coopérant avec une chambre hydraulique (28) disposée entre la chambre pneumatique (29) et l'orifice (27) de liaison au système hydraulique de freinage. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel des joints (22, 23) assure l'étanchéité respectivement entre la chambre pneumatique (29) et le piston pneumatique (212) et entre la chambre hydraulique (28) et le piston hydraulique (211). 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les chambres pneumatique (29) et hydraulique (28) sont disposées à l'intérieur d'un carter (20) unique. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens de rappel (24) comprennent un ressort (24) en appui sur une paroi (291) de la chambre pneumatique (29) et l'extrémité libre du piston pneumatique (212). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant deux orifices (27) séparés de liaison au système de freinage du véhicule. 7. Système de freinage d'un véhicule automobile, comprenant un dispositif (11) selon l'une des revendications 1 à 6, le dispositif (11) étant connecté à un servofrein pneumatique (6). 8. Système selon la revendication 7, dans lequel le dispositif (11) est connecté à l'une de deux chambres d'un maître-cylindre (7). 9. Système selon la revendication 8, comprenant un deuxième dispositif (11), connecté à la deuxième chambre du maître-cylindre (7), le deuxième dispositif (11) étant connecté au servofrein (6) via un premier clapet anti-retour (9) propre. 10. Système selon la revendication 7, dans lequel le dispositif (11) est connecté sur une canalisation hydraulique (2) alimentant un des éléments de frein (1). 11. Système selon les revendications 6 et 7, dans lequel chaque orifice (27) du dispositif (11) est connecté à l'une de deux chambres d'un maître-cylindre (7).