Brevet FR2970454A1 — publié le 20120720

AMPLIFICATEUR DE FREINAGE, EN PARTICULIER POUR UN VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un amplificateur de freinage pour une commande de freinage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de contrôle de cet amplificateur, et un véhicule automobile équipé d'un tel amplificateur. Les systèmes de freinage des véhicules automobiles comportent généralement une pédale de frein agissant sur un maître-cylindre, qui génère une pression hydraulique transmise à des freins de roues, et un amplificateur de freinage à dépression exerçant un effort complémentaire d'assistance sur le maître cylindre. La pédale de frein pousse une tige de commande qui traverse le tablier séparant l'habitacle du compartiment moteur, pour agir sur le maître cylindre placé dans ce compartiment moteur. L'amplificateur de freinage disposé entre le tablier et le maître cylindre, suivant l'axe de ce maître cylindre, comporte généralement un caisson comprenant une section transversale de grand diamètre. Le caisson dispose d'une membrane interne transversale séparant deux chambres indépendantes, qui comportent une surface importante subissant une différence de dépression pour générer la force d'assistance appliquée sur le maître-cylindre. L'entrée d'air dans une des chambres du caisson est commandée par une valve de contrôle d'admission d'air pilotée par la charge appliquée sur la tige de commande, pour délivrer un effort d'assistance globalement proportionnel à la demande du conducteur. Un problème qui se pose avec ce type d'amplificateur de freinage à dépression, est qu'il 35 comporte une masse et un volume élevés. Pour résoudre ce problème, un type d'amplificateur de freinage connu, présenté notamment par le document FR-A1-2933936, comporte un moteur électrique qui délivre une force d'assistance sur le maître-cylindre, et un capteur d'effort situé entre la tige de commande et la partie entraînée par ce moteur électrique, pour permettre une régulation de la force d'assistance. Toutefois un problème qui se pose pour ce type d'assistance, est de gérer de manière simple et efficace les fins de course de l'actionneur électrique. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un moyen simple et économique permettant d'améliorer le fonctionnement du dispositif d'assistance. Elle propose à cet effet un amplificateur de freinage pour une commande de freinage d'un véhicule automobile, comprenant un actionneur électrique appliquant une force d'assistance sur un corps de commande, qui s'ajoute à celle délivrée par le conducteur sur une tige de commande pour actionner un maître-cylindre, et un capteur de déplacement relatif entre ce corps de commande et cette tige de commande pour piloter l'actionneur électrique, caractérisé en ce qu'il comporte de plus à au moins une extrémité de la course du corps de commande, un capteur de fin de course qui détecte la position finale de cette course. Un avantage de l'amplificateur de freinage selon l'invention, est que l'on peut grâce aux capteurs de fin de course, gérer facilement les arrêts de l'actionneur électrique en fin de mouvement du corps de commande, indépendamment des déplacements détectés par le capteur de déplacement relatif. L'amplificateur de freinage selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'amplificateur de freinage comporte un disque de réaction réalisé dans un matériau élastique et non compressible, qui se trouve axialement interposé entre d'un côté le piston du maître-cylindre, et de l'autre côté les faces avant de la tige de commande et du corps de commande. Avantageusement, l'amplificateur de freinage comporte un ressort de rappel de la tige de commande, prenant appui d'un côté sur cette tige de commande et de l'autre côté sur le corps de commande, pour appliquer par rapport à ce corps une force de rappel vers l'arrière sur la tige de commande. Avantageusement, le capteur de déplacement relatif comporte au moins un moyen de détection de position avant ou arrière, qui détecte une position avant ou arrière de la tige de commande par rapport au corps de commande. Selon un mode de réalisation, les moyens de détection de position avant ou arrière, comportent des contacts électriques. Le moyen de détection avant peut comporter un ressort permettant de réaliser une butée élastique avant de la tige de commande, par rapport au corps de commande. Le moyen de détection arrière peut constituer une butée arrière sensiblement rigide, de la tige de commande par rapport au corps de commande. L'invention a aussi pour objet un procédé de contrôle d'un amplificateur de freinage comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui commande une avance de l'actionneur électrique, ou un recul, quand le capteur de déplacement relatif détecte respectivement une position avant, ou une position arrière, de la tige de commande par rapport au corps de commande. En variante, le procédé de contrôle peut maintenir une petite oscillation permanente de l'actionneur électrique, tant que cette oscillation provoque une coupure puis un rétablissement sur un contact arrière du capteur de déplacement relatif. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile disposant d'un amplificateur de freinage comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma présentant en coupe axiale un amplificateur de freinage selon l'invention ; - les figures 2 à 9 présentent différents états successifs de cet amplificateur de freinage, dans le cas d'un cycle de freinage ; et - les figures 10 à 15 présentent différents états successifs d'un amplificateur de freinage suivant une variante, dans le cas d'un cycle de freinage. La figure 1 présente un amplificateur de freinage 1 comportant autour d'un axe principal, une tige de commande axiale 2 recevant la poussée d'une pédale de frein non représentée, pour la transmettre de manière amplifiée à un maître-cylindre 6 fixé sur un châssis 44 lié à la caisse du véhicule. Par convention le côté axial où se trouve le maître-cylindre 6 est appelé côté avant noté AV, la pédale de frein se trouvant du côté arrière. Le maître-cylindre 6 comporte un piston 4 coulissant axialement vers l'avant, pour générer une pression dans la chambre de pression comportant à son extrémité avant un orifice de sortie du fluide 10, relié à des circuits hydrauliques qui alimentent différents freins des roues du véhicule. Le maître-cylindre 6 comporte de plus dans sa partie arrière supérieure, un orifice 8 relié à un réservoir de fluide extérieur, qui permet de réaliser une mise à niveau des circuits hydrauliques quand le piston 4 revient au repos dans sa position arrière. Un motoréducteur 20 piloté par un calculateur de gestion non représenté, transmet un mouvement à un dispositif de transformation de mouvement 22, comprenant par exemple un système vis-écrou, pour appliquer une force dirigée vers l'avant sur un corps de commande 24 annulaire centré sur l'axe, qui est guidé linéairement suivant cet axe. La face avant 26 du corps de commande, comporte une grande section annulaire qui peut venir presser vers l'avant sur un disque de réaction 28, réalisé dans un matériau élastique et non compressible. La tige de commande 2 comporte une face centrale avant 12 comprenant une petite section insérée dans la grande section annulaire 26 du corps de commande 24, et qui peut aussi venir presser vers l'avant sur le disque de réaction 28. Un ressort hélicoïdal de rappel 30 de la tige de commande 2, disposé axialement et travaillant en compression, prend appui d'un côté sur cette tige de commande et de l'autre côté sur une paroi arrière du corps de commande 24, pour appliquer constamment une force de rappel vers l'arrière sur la tige de commande. La tige de commande 2 comporte de plus dans un logement du corps de commande 24, un contact électrique annulaire 32 disposé axialement entre deux connecteurs 34, 36 liés à ce corps de commande, qui peut coulisser de l'un à l'autre pour établir des contacts électriques. Du côté arrière du logement du corps de commande 24, un connecteur 36 constituant une butée arrière est fixé de manière rigide sur la paroi arrière de ce corps de commande. Du côté avant de ce logement, un connecteur flexible 34 constituant une butée avant élastique, est fixé par un ressort de faible course sur le corps de commande. Un capteur de fin de course arrière 40 fixé sur le châssis 44 supportant l'amplificateur de freinage 1, permet d'enregistrer la position de fin de course arrière du corps de commande 24. De la même manière, un capteur de fin de course avant 42 permet d'enregistrer la position de fin de course avant du corps de commande 24. Les connecteurs électriques 34, 36 ainsi que les capteurs de fin de course 40, 42, envoient des signaux électriques au calculateur de gestion de l'amplificateur de pression 1, qui met en oeuvre des programmes réalisant le pilotage du motoréducteur 20 pour générer une force F et un déplacement du corps de commande 24. Le fonctionnement de l'amplificateur de freinage 1 est le suivant. Sur les différentes figures, les déplacements du motoréducteur 20 sont indiqués par une flèche dirigée vers l'avant ou l'arrière, et les forces qu'il délivre sont indiquées par « f » pour une petite force, et « F » pour une force importante. Dans une position de repos présentée figure 1, le piston 4 du maître-cylindre 6 est rappelé en permanence vers l'arrière par un ressort compris dans ce maître-cylindre, et le corps de commande 24 se trouve aussi dans sa position arrière détectée par le capteur de fin de course arrière 40. Le ressort de rappel 30 maintient la tige de commande 2 dans sa position arrière. La figure 2 présente la position où le conducteur a légèrement pressé la pédale de frein et avancé la tige de commande 2, le contact annulaire 32 venant au contact du connecteur avant flexible 34. Le contact ainsi établi sur ce connecteur avant 34 entraîne le démarrage du motoréducteur 20. La figure 3 présente la position suivante, où le motoréducteur 20 commence à déplacer vers l'avant le corps de commande 24 en appliquant une légère force f qui fait avancer le piston 4 du maître-cylindre, de manière à ce que ce piston ferme l'orifice arrière 8 de mise à niveau. On a ainsi passé la course morte hydraulique du maître-cylindre 6 en fermant l'orifice arrière 8, la tige de commande 2 continuant à se déplacer vers l'avant pour accompagner le déplacement du corps de commande 24, ce qui maintient le contact sur le connecteur avant flexible 34. La figure 4 présente la position suivante, où les circuits hydrauliques ainsi que le maître-cylindre 6 commencent à monter en pression, sous l'effet de la force f développée par le motoréducteur 20, qui reste petite. Cette petite force f s'appliquant par la face avant annulaire 26 du corps de commande 24, sur le disque de réaction 28, entraîne une petite déformation élastique de ce disque qui forme au centre de cette face annulaire une excroissance de matière vers l'arrière. La face centrale avant 12 de la tige de commande 2 n'est toujours pas en contact avec le disque de réaction 28, ce disque de réaction ne s'étant pas assez déformé pour venir au contact de cette face centrale avant. On réalise ainsi un saut où la tige de commande 2 ainsi que le corps de commande 24 avancent, et les garnitures des différents freins des roues viennent au contact des disques ou tambours de freins en rotation, sans générer de couple de freinage notable. La figure 5 présente la position suivante où le motoréducteur 20 exerce une force F élevée, en pressant le disque de réaction 28 de manière importante, qui transmet cette force au piston 4 du maître-cylindre 6 pour appliquer un couple de freinage élevé. On obtient une forte assistance du freinage, qui 25 est maintenue tant que le contact annulaire 32 reste en contact avec le connecteur avant 34. Si la force F développée par le motoréducteur 20 devient trop élevée ou l'avance du corps de commande 24 trop rapide, le disque de réaction 28 se déforme plus 30 comme présenté dans cette figure, ce qui fait reculer la tige de commande 2 en appui sur le centre de ce disque. Ce recul de la tige de commande 2 par rapport au corps de commande 24, libère le contact sur le connecteur avant flexible 34, ce qui ralentit ou arrête le mouvement vers 35 l'avant du motoréducteur 20. On obtient ainsi de manière simple et efficace, avec un simple connecteur 34 monté sur un élément souple, une régulation en boucle fermée de la force F d'assistance, le motoréducteur 20 accompagnant le mouvement d'avance de la tige de commande 2 et régulant son effort délivré de manière automatique. On notera que le rapport d'assistance entre la force F délivrée par l'assistance et celle délivrée par la tige de commande 2, est globalement proportionnel au rapport des surfaces de la face avant annulaire 26 du corps de commande 24, et de la face avant 12 de la tige de commande 2. On peut ainsi en ajustant ce rapport des surfaces, facilement régler le rapport d'assistance. Si le conducteur augmente à nouveau la charge sur la pédale de frein, le ressort de rappel 30 est comprimé et le contact sur le connecteur avant 34 est rétabli, ce qui génère à nouveau la force d'assistance F qui s'ajoute à celle directement appliquée par la tige de commande 2 par sa face avant 12, pour délivrer sur le piston 4 du maître-cylindre un effort élevé. On accompagne ainsi le déplacement vers l'avant de la tige de commande 2. En fin de course si le conducteur a maintenu un effort croissant, on arrive dans la position présentée figure 6 où le corps de commande 24 vient dans sa position de fin de course avant. Le capteur de fin de course avant 42 détecte cette position, ce signal entraîne un arrêt du mouvement du motoréducteur 20 malgré l'activation du connecteur avant 34, la force d'assistance F importante étant maintenue en permanence par ce motoréducteur. On notera que l'on obtient ce cas si la force maximum F délivrée par le motoréducteur 20, est suffisante pour aller jusqu'à la position de fin de course avant. En variante comme présenté figure 7, si la force maximum délivrée par le motoréducteur 20, ou sa course de débattement n'est pas suffisante pour aller jusqu'à la position de fin de course avant du corps de commande 24, alors seul l'effort sur la pédale de frein peut si il est assez élevé, continuer à faire avancer le piston 4 du maître-cylindre 6. Le ressort de rappel 30 de la tige de commande 2 est dans ce cas complètement comprimé, et le motoréducteur 20 n'est plus en contact avec le corps de commande 24. La figure 8 présente la position suivante, où le conducteur commence à relâcher la pédale de frein, avec un léger recul de la tige de commande 2 par rapport au corps de commande 24 dû à la détente du ressort de rappel 30, et une perte de l'appui du contact annulaire 32 sur le connecteur avant 34. Le signal généré par cette perte de l'appui, entraîne dans un premier temps un arrêt du motoréducteur 20. Puis dans un deuxième temps présenté figure 9, quand le conducteur continue à relâcher la pédale de frein, la tige de commande 2 recule un peu plus par rapport au corps de commande 24, la face central avant 12 de cette tige de commande décolle du disque de réaction 28, et le contact annulaire 32 vient en appui sur le connecteur arrière 36. Le signal généré par ce nouvel appui entraîne un recul du motoréducteur 20, qui accompagne le recul de la tige de commande 2 tout en maintenant une force F élevée. On obtient ainsi comme pour l'avance de la tige de commande 2, une régulation de la position et de l'effort délivré par le motoréducteur 20 lors de son recul, par les contacts successifs sur les connecteurs avant 34 ou arrière 36, qui respectivement arrêtent et redémarrent le recul de ce motoréducteur. Le recul de la tige de commande 2 continue jusqu'à ce que le corps de commande 24 venant en position finale arrière, déclenche le capteur de fin de course arrière 40, ce qui termine complètement le recul du motoréducteur 20. En variante, on peut à la place des connecteurs électriques avant 34 et arrière 36, utiliser d'autres types de capteurs n'utilisant pas de contact électrique, comme des capteurs optiques par exemple, pour détecter les positions relatives de la tige de commande 2 par rapport au corps de commande 24. Les figures 10 à 15 présentent une version simplifiée de l'amplificateur de freinage 1, ne comportant pas de connecteur avant, mais conservant le connecteur arrière 36. Cette version simplifiée nécessite un nombre réduit de fils de raccordement et de connexions pour le relier au calculateur de gestion, elle est plus économique. La figure 10 présente la position avec la pédale de frein au repos, la tige de commande 2 est dans sa position de repos arrière, le capteur de fin de course arrière 40 est activé, et le contact annulaire 32 est en appui sur le connecteur arrière 36. Tant que l'appui du contact annulaire 32 est maintenu sur le connecteur arrière 36, le motoréducteur 20 reste à l'arrêt. La figure 11 présente la position suivante, où le conducteur commence à appliquer un effort sur la pédale de frein, et déplace la tige de commande 2. Le contact annulaire 32 quitte l'appui sur le connecteur arrière 36, ce qui déclenche le démarrage et l'avance du motoréducteur 20. Si le motoréducteur 20 avance plus vite que la tige de commande 2, l'appui sur le connecteur arrière 36 est rétabli, et le motoréducteur s'arrête. Le motoréducteur 20 recule alors un petit peu, ce qui relâche l'appui sur le connecteur arrière 36, puis avance à nouveau pour retrouver cet appui, et ainsi de suite de manière à garder une oscillation permanente de petite amplitude qui rétablit et coupe le contact sur ce connecteur arrière. On réalise ainsi par cette petite oscillation proche de la position de contact, une surveillance de cette position en attendant une nouvelle avance ou un nouveau recul de la tige de commande 2. On obtient ensuite comme présenté figure 12, avec l'avance de la tige de commande 2 et du corps de commande 24, un passage de la course morte hydraulique, et du saut si nécessaire, puis un début de déformation du disque de réaction 28. La figure 13 présente la position suivante, où le conducteur augmente l'effort sur la pédale de frein, ce qui comprime le ressort de rappel 30. En fonction de la compression du ressort de rappel 30, et de la déformation du disque de réaction 28 qui recule la tige de commande 2 par rapport au corps de commande 24, on obtient un équilibre des forces qui alternativement entraîne l'appui sur le connecteur arrière 36 ou la perte de cet appui, de manière à respectivement arrêter ou remettre en marche le motoréducteur 20. De plus quand l'appui sur le connecteur arrière 36 est établi après un équilibre des forces, le motoréducteur 20 reprend sa petite oscillation permanente, qui coupe puis rétablit le contact sur ce connecteur arrière de manière à surveiller la position. Si lors de ces oscillations l'appui sur le connecteur arrière 36 est perdu de manière permanente, le motoréducteur 20 avance, et si il est maintenu de manière permanente, ce motoréducteur recule. On réalise ainsi une régulation de la position et de la force F délivrées par le motoréducteur 20. La figure 14 présente la position suivante où le corps de commande 24 vient en fin de course, si la force F qu'il peut délivrer est suffisante pour y parvenir, le capteur de fin de course avant 42 ayant détecté cette position. Le motoréducteur 20 s'arrête alors dans cette position, en maintenant la force F. Dans le cas où la force F délivrée par le motopropulseur 20 est insuffisante pour parvenir en fin de course avant, le corps de commande 24 s'arrête auparavant et la tige de commande 2 seule avance si le conducteur continue à augmenter sa charge sur la pédale de frein. Le disque de réaction 28 se redresse alors. La figure 15 présente la position où le conducteur diminue la charge sur la pédale de frein. Dans ce cas, le ressort de rappel 30 déplace la tige de commande 2 vers l'arrière par rapport au corps de commande 24, et la petite oscillation permanente n'enregistre plus de perte de contact sur le connecteur arrière 36, mais un contact permanent qui arrête cette oscillation et commande un recul du motoréducteur 2. Le recul du motoréducteur 20 qui maintient une force F d'assistance, peut aller jusqu'au capteur de fin de course arrière 40. REVENDICATIONS1 - Amplificateur de freinage pour une commande de freinage d'un véhicule automobile, comprenant un actionneur électrique (20) appliquant une force d'assistance (F) sur un corps de commande (24), qui s'ajoute à celle délivrée par le conducteur sur une tige de commande (2) pour actionner un maître-cylindre (6), et un capteur de déplacement relatif (32, 34, 36) entre ce corps de commande et cette tige de commande pour piloter l'actionneur électrique (20), caractérisé en ce qu'il comporte de plus à au moins une extrémité de la course du corps de commande (24), un capteur de fin de course (40, 42) qui détecte la position finale de cette course. 2 Amplificateur de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un disque de réaction (28) réalisé dans un matériau élastique et non compressible, qui se trouve axialement interposé entre d'un côté le piston (4) du maître- cylindre (6), et de l'autre côté les faces avant (12, 26) de la tige de commande (2) et du corps de commande (24). 3 Amplificateur de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort de rappel (30) de la tige de commande (2), prenant appui d'un côté sur cette tige de commande et de l'autre côté sur le corps de commande (24), pour appliquer par rapport à ce corps une force de rappel vers l'arrière sur la tige de commande. 4 - Amplificateur de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur de déplacement relatif comporte au moins un moyen de détection de position avant ou arrière (34, 36), qui détecte une position avant ou arrière de la tige de commande (2) par rapport au corps de commande (24). 5 Amplificateur de freinage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens dedétection de position avant (34) ou arrière (36), comportent des contacts électriques. 6 - Amplificateur de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de détection avant (34) comporte un ressort permettant de réaliser une butée élastique avant de la tige de commande (2), par rapport au corps de commande (24). 7 - Amplificateur de freinage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le moyen de détection arrière (36) constitue une butée arrière sensiblement rigide, de la tige de commande (2) par rapport au corps de commande (24). 8 - Procédé de contrôle d'un amplificateur de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il commande une avance de l'actionneur électrique (20), ou un recul, quand le capteur de déplacement relatif (32, 34, 36) détecte respectivement une position avant, ou une position arrière, de la tige de commande (2) par rapport au corps de commande (24). 9 - Procédé de contrôle d'un amplificateur de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il maintient une petite oscillation permanente de l'actionneur électrique (20), tant que cette oscillation provoque une coupure puis un rétablissement sur un contact arrière (36) du capteur de déplacement relatif. 10 - Véhicule automobile disposant d'un amplificateur de freinage (1), caractérisé en ce que cet amplificateur de freinage est réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.