Brevet FR2969091A1 — publié le 20120622

Servomoteur pneumatique d'assistance de freinage d'un véhicule avec conservation du ressenti au niveau de la pédale de frein L'invention concerne un servomoteur pneumatique d'assistance de freinage d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile. L'invention a pour but de diminuer la consommation en énergie d'un tel véhicule tout en conservant une course réduite à la pédale de frein et un effort élevé produit par ledit servomoteur. Un servomoteur pneumatique d'assistance de freinage comporte une chambre avant connectable à une source de vide, une chambre arrière connectable à une arrivée haute pression, typiquement la pression atmosphérique, et une cloison mobile étanche disposée entre les deux chambres. Le servomoteur comporte également une tige de poussée reliée mécaniquement à une pédale de frein disposée à l'entrée du servomoteur. Un circuit hydraulique de freinage est branché en sortie du servomoteur. Le servomoteur comporte un équipage mobile qui peut être emporté par l'intermédiaire de la tige de poussée et par la cloison mobile en direction du circuit hydraulique de freinage. Typiquement, le circuit hydraulique de freinage comporte un maître cylindre, au moins un conduit hydraulique et au moins un dispositif de freinage du véhicule. Le maître cylindre comporte une chambre hydraulique primaire et un piston primaire coulissant dans ladite chambre hydraulique primaire. Le conduit relie intérieurement la chambre hydraulique primaire au dispositif de freinage. Le dispositif de freinage peut être du type frein à disque ou frein à tambour et est destiné à freiner une roue du véhicule. Le dispositif de freinage comporte une garniture de frein et une surface de frottement. Par exemple, la garniture de frein peut être montée fixe par rapport à la roue tandis que la surface de frottement est montée liée en rotation à la roue. Suite à une pression hydraulique générée par le maître cylindre, la garniture de frein est appliquée contre la surface de frottement afin d'entraîner le ralentissement de la rotation, voir l'arrêt en rotation de la roue du véhicule sur laquelle est relié ce dispositif de freinage. Le fluide hydraulique remplissant la chambre primaire, rempli également le conduit du circuit hydraulique de freinage jusqu'au dispositif de 35 freinage. Pour réduire les dégagements de carbone produit par les véhicules, il est prévu d'agir au niveau du dispositif de freinage. Notamment, il est prévu d'écarter la garniture de.frein de sa surface de frottement jusqu'à ce que plus aucun couple de frottement ne se forme entre la garniture de frein et la surface de frottement en position de repos. Par position de repos on entend position de la garniture de frein par rapport à sa surface de frottement, lorsque le véhicule n'est pas en phase de freinage. Le problème posé par ce type de mesure, est que, au moment d'un freinage du véhicule, on augmente une durée de rattrapage de course morte du véhicule du fait que la distance entre une surface de contact d'une garniture de frein donnée et la surface de frottement a été augmentée. Or, l'augmentation de la longueur de la course morte retarde le freinage, ce qui n'est pas acceptable. C'est l'un des buts de la présente invention que de proposer une solution pour réduire la longueur de cette course morte sans nuire à la contrainte liée à un écartement imposé de la garniture de frein de sa surface de frottement pour réduire l'émission de carbone. C'est un autre but de la présente invention que de proposer une solution qui ne nécessite pas une transformation importante du servomoteur. C'est encore un autre but de la présente invention que de prévoir de réduire la consommation en énergie tout en conservant l'effort de freinage fourni par le servomoteur et tout en conservant le faible effort nécessaire à fournir à la pédale de frein pour générer un tel effort de freinage. L'invention permet donc d'écarter les garnitures de frein de leur surface de frottement d'une distance dont il résulte que le véhicule ne consommera pas en excès de l'énergie du fait de la position des garnitures de frein par rapport à leur surface de frottement. Plus précisément, dans l'invention, il est prévu un dispositif interne d'absorption de jeux qui fonctionne en pression au lieu de fonctionner en 30 volume. L'invention prévoit de réaliser une chambre supplémentaire formée par le servomoteur et communiquant avec le circuit hydraulique de freinage par un canal. Le canal relie intérieurement la chambre supplémentaire à la chambre primaire du maître cylindre. Ainsi, la chambre supplémentaire est 35 remplie du même fluide hydraulique que celui remplissant la chambre primaire du maître cylindre. Au fur et à mesure que la tige de poussée est enfoncée, le volume de la chambre supplémentaire se réduit jusqu'à l'obtention d'une pression hydraulique seuil qui correspond à la pression nécessaire dans le circuit hydraulique de freinage pour combler tous les jeux. Avant que la pression seuil soit obtenue, la jupe est déplacée indépendamment de l'équipage mobile. Au moment où la pression hydraulique seuil est atteinte, la jupe est reliée à l'équipage mobile pour former un corps unique qui se déplace d'un seul tenant. Pour commander la fermeture du canal, une valve est prévue montée sur le canal. Cette valve commande la fermeture du canal lorsque la pression hydraulique seuil relevée dans la chambre primaire a été atteinte. Plus précisément, c'est la pression hydraulique s'exerçant sur ladite valve qui va commander son déplacement afin d'autoriser la fermeture duit canal. L'invention a donc pour objet un servomoteur d'assistance de freinage d'un véhicule apte à être relié à un maître cylindre dudit véhicule, ledit servomoteur comportant - une tige de poussée, - un équipage mobile, - une jupe étanche, - une chambre avant et une chambre arrière séparées par la jupe de manière étanche, la tige de poussée étant reliée à une pédale de frein par une extrémité et à l'équipage mobile par une extrémité opposée, ledit équipage mobile coulissant de manière étanche au travers de la jupe tout en étant relié à un piston primaire du maître cylindre, la jupe étanche étant déplacée en direction du maître cylindre après appui sur la pédale de frein, caractérisé en ce qu'il comporte - un réservoir de fluide hydraulique communiquant avec l'intérieur d'une chambre primaire du maître cylindre via un canal, et - un moyen de fermeture du canal dont le fonctionnement est dépendant de la pression hydraulique régnant dans la chambre primaire. L'invention permet un réglage en pression plutôt qu'un réglage en volume. L'invention permet avantageusement de faire rentrer une plus faible 35 quantité d'air dans le servomoteur. L'invention permet également avantageusement de ne pas appuyer sur une trop longue distance sur la pédale de frein pour obtenir la pression souhaitée. L'invention présente en outre les caractéristiques suivantes : 5 - le réservoir est formé par la jupe et l'équipage mobile, la jupe et l'équipage mobile coulissants l'un par rapport à l'autre tout en délimitant un espace dont le volume varie en fonction de la position de la jupe rigide par rapport à celle de l'équipage mobile. L'invention permet ainsi avantageusement de ne pas encombrer, 10 davantage le servomoteur et l'environnement du servomoteur et du maître cylindre. - l'équipage mobile comporte un corps cylindrique au travers duquel est formé le canal, ledit canal débouchant depuis le réservoir vers la chambre primaire au travers du piston primaire, 15 le moyen de fermeture du canal est formé par une valve qui est montée sur le corps et qui est déplaçable au-delà d'une pression hydraulique seuil s'exerçant sur ladite valve de manière à entraîner la fermeture du canal. - la valve est placée sur le canal et est formée par une pièce coulissante et par des moyens élastiques, lesdits moyens élastiques étant 20 configurés de telle manière qu'ils maintiennent la pièce coulissante en appui contre le corps pour autoriser l'ouverture du canal, et qu'ils autorisent le déplacement de la pièce coulissante pour fermer le canal au-delà d'une pression hydraulique seuil s'exerçant sur ladite pièce coulissante. - les moyens élastiques sont formés par un ressort situé entre le corps 25 et la pièce coulissante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celle-ci n'est présentée qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Figure 1 : Une représentation schématique en coupe longitudinale 30 d'un servomoteur pneumatique d'assistance de freinage d'un véhicule en position de repos, selon l'invention ; Figures 2 à 4 : Des représentations schématiques en coupe longitudinale d'un servomoteur pneumatique d'assistance de freinage d'un véhicule au moment où le conducteur appuie sur la pédale de frein, selon l'invention ; Figure 5 : Une représentation schématique d'un servomoteur pneumatique d'assistance de freinage d'un véhicule en fin de freinage du véhicule, selon l'invention ; La figure 1 illustre un servomoteur 1 pneumatique d'assistance de 5 freinage d'un véhicule, selon l'invention. Le servomoteur 1 pneumatique est apte à être relié à une chambre primaire 2 d'un maître cylindre 3 dudit véhicule. Le servomoteur 1 permet d'amplifier un effort de freinage via un circuit hydraulique de freinage (non représenté). Un circuit hydraulique de freinage comprend le maître cylindre 10 3, au moins un conduit hydraulique (non représenté) et au moins un dispositif de freinage (non représenté). Le maître cylindre 3 comprend la chambre primaire 2 et un piston primaire 4, et avantageusement, une chambre secondaire et un piston secondaire (non représentés). Le servomoteur 1 est relié au piston primaire 4 qu'il entraîne en déplacement après avoir été 15 sollicité par une pédale de frein (non représentée). Le conduit hydraulique relie l'intérieur de la chambre primaire 2 au dispositif de freinage. Typiquement, le dispositif de freinage est formé par une garniture de frein (non représentée) et une surface de frottement (non représenté). La surface de frottement peut être liée en rotation à une roue du 20 véhicule tandis que la garniture de frein est montée fixe sur un autre support fixe. La garniture de frein peut alors être déplacée par la pression hydraulique générée par le maître cylindre et par le servomoteur afin de se rapprocher de sa surface de frottement lorsqu'un freinage est commandé. La garniture de frein est alors amenée au contact de la surface de 25 frottement ce qui entraîne un ralentissement, voire un arrêt de la rotation de la roue concernée. Plus précisément, le servomoteur 1 comporte une tige de poussée 5, un équipage mobile 6, une jupe étanche 7, une chambre avant 8 connectable à une source de vide et une chambre arrière 9 connectable à une source 30 haute pression, typiquement de l'air à la pression atmosphérique. La tige de poussée 5 est reliée à la pédale de frein par une extrémité 10 et à l'équipage mobile 6 par une extrémité opposée 11. L'équipage mobile 6 coulisse de manière étanche au travers de la jupe 7 tout en étant relié au piston primaire 4 du maître cylindre 3. La jupe étanche 7 est déplacée en 35 direction du maître cylindre 3 après appui sur la pédale de frein. La chambre avant 8 et la chambre arrière 9 sont séparées par la jupe 7 de manière étanche. Au repos, la tige de poussée 5 est placée en appui contre une butée 12 isolant la chambre arrière 9 de la source de haute pression. La butée 12 5 est formée par l'équipage mobile 6. La chambre avant 8 et la chambre arrière 9 communiquent et sont sous vide. Au moment de l'appui du conducteur sur la pédale de frein, la communication entre la chambre avant 8 et la chambre arrière 9 est rompue. La tige de poussée 5 est entraînée en déplacement en direction du maître 10 cylindre 3 entraînant alors un écart de la tige de poussée 5 par rapport à la butée 12. De l'air peut alors s'insérer au travers de l'espace ainsi libéré entre la tige de poussée 5 et la butée 12. L'air s'introduit alors dans la chambre arrière 9. Du fait de la différence de pression existant entre la chambre arrière 9 et la chambre avant 8, l'air introduit exerce une pression sur la jupe 15 7 entraînant le déplacement de la jupe 7 longitudinalement par rapport à un axe 13 de déplacement de la tige de poussée 5 en direction du maître cylindre 3. Cette pression prend le relais sur la force exercée par le pied du conducteur. Selon l'invention, le servomoteur 1 comporte également un réservoir 20 de fluide hydraulique 14 communiquant avec l'intérieur de la chambre primaire 2 du maître cylindre 3 via un canal 15. Le réservoir 14 est formé par la jupe 7 et par l'équipage mobile 6. La jupe 7 et l'équipage mobile 6 coulissent l'un par rapport à l'autre tout en délimitant un espace 16 dont le volume varie en fonction de la position de la 25 jupe rigide 7 par rapport à celle de l'équipage mobile 6. Le canal 15 est formé au travers de l'équipage mobile 6 et débouche dans la chambre primaire 2 au travers du piston primaire 4. Une valve 16 est également prévue. Cette valve 16 est montée sur l'équipage mobile 6 et plus précisément sur le canal 15. 30 Dans un exemple préféré de l'invention, cette valve 16 est sensible à la pression hydraulique régnant dans la chambre primaire 2. Dès qu'une valeur seuil de pression hydraulique est relevée dans la chambre primaire 2, la valve 16 entraîne la fermeture du canal 15. La valve 16 est formée par une pièce coulissante 17 et par des moyens élastiques 18. La pièce 17 coulisse de manière étanche le long d'un corps cylindrique formé par l'équipage mobile 6. La pièce coulissante 17 est montée en appui contre le corps cylindrique de l'équipage mobile 6 en direction du maître cylindre 3. Dans cette position, le canal 15 est ouvert et le réservoir 14 communique librement avec la chambre primaire 2. Lorsqu'une pression seuil est obtenue dans la chambre primaire 2, alors la pièce coulissante 17 est déplacée en direction opposée au maître cylindre 3, ce qui entraîne la fermeture du canal 15. La pièce coulissante 17 présente un conduit 19 qui est réalisé de telle manière à se positionner au regard du canal 15 pour autoriser le passage du fluide depuis le réservoir 14 vers la chambre primaire 2. Lorsque la pièce coulissante 17 est déplacée suite à la pression seuil exercée sur cette même pièce 17, alors la pièce coulissante 17 est déplacée de telle manière que le conduit 19 ne se situe plus en regard du canal 15 et obture alors le passage du fluide depuis le réservoir 14 vers la chambre primaire 2. Pour autoriser un tel déplacement, il est prévu un ressort 18 maintenant en appui élastique la pièce coulissante 17 contre le corps cylindrique tant que la pression hydraulique seuil régnant dans la chambre primaire 2, et s'exerçant sur la pièce coulissante 17 n'a pas été atteinte. Sur la pièce coulissante 17, est monté un disque de réaction 21 comprenant un matelas amortisseur 22 et une coupelle 23 recevant ledit matelas 22. La tige de poussée 5 et l'équipage mobile 6 sont destinés à venir s'appuyer contre ce matelas 22 au cours de la phase de freinage. Pour ce faire, l'équipage mobile 6 forme un épaulement interne 24 venant s'appuyer contre le matelas 22. La tige de poussée 5 s'appuie contre le matelas 22 par son extrémité 11. Le fonctionnement d'un tel servomoteur selon l'invention est le suivant, figures 2 à 5. Figure 2, suite à l'appui du conducteur sur la pédale de frein, la tige de poussée 5 est entraînée en déplacement en direction du maître cylindre 3. II se produit une arrivée d'air dans la chambre arrière 9 entrainant le déplacement de la jupe 7 en direction du maître cylindre 3. A ce moment là, la jupe 7 et l'équipage mobile 6 sont indépendant l'un de l'autre, et la jupe 7 coulisse par rapport à l'équipage mobile 6. Le volume du réservoir 14 se réduit. Figure 3, la pression hydraulique régnant dans la chambre primaire 2 5 augmente alors, entraînant le déplacement de la pièce coulissante 17 par rapport à l'équipage mobile 6 en direction opposée à celle du maître cylindre 3. Le canal 15 se ferme. A ce moment là, la jupe 7 et l'équipage mobile 6 sont liés l'un à l'autre. Le disque de réaction 21 est également entraîné en direction opposée du maître cylindre 3. 10 Figure 4, l'équipage mobile 6 est alors également entraîné en déplacement en direction du maître cylindre 3. Le matelas 22 et l'épaulement 24 de l'équipage mobile 6 finissent par se rencontrer. L'épaulement 24 vient s'appuyer contre une périphérie externe du matelas 22. Puis figure 5, l'équipage mobile 6 en s'enfonçant encore plus 15 profondément en direction du maître cylindre fini également par provoquer le contact de l'extrémité 11 de la tige de poussée 5 avec le centre du matelas 22 tandis que l'épaulement 24 s'enfonce dans le matelas 22. Lorsque le servomoteur retourne dans sa position de repos, tous les éléments précédemment décrit se replacent progressivement vers leur 20 position initiale.