Brevet FR2977549A1 — publié le 20130111

DISPOSITIF DE PRODUCTION DE VIDE SUR UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif de production de vide sur un véhicule automobile, pour l'assistance du système de freinage, ainsi qu'un procédé de contrôle de ce dispositif, et un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif de production de vide. 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. Pour assurer le confort ainsi que la sécurité, le dispositif de production de vide qui réalise la dépression dans l'amplificateur de freinage, doit répondre à des impératifs de débit et de puissance dans toutes les conditions de roulage. Les moyens de production de vide utilisent généralement pour un moteur à essence la dépression générée dans les tubulures d'admission d'air de ce moteur, et pour les moteurs Diesel une pompe à vide entraînée en permanence par ce moteur, en particulier par l'arbre à came du moteur. Pour les véhicules électriques, ou pour les véhicules hybrides comportant un moteur thermique ainsi qu'un autre moyen de traction utilisant une source d'énergie alternative, généralement l'électricité, il faut prévoir un dispositif autonome de production de vide ne dépendant pas de ce moteur thermique, comme une pompe à vide électrique, afin de générer la dépression quand la traction est faite par le moyen de traction alternatif, le moteur thermique étant arrêté. Toutefois, un problème qui se pose est que les pompes à vide électriques couramment utilisées dans ce cas, conviennent pour des petites vitesses du véhicule qui ne nécessitent pas une puissance de freinage importante. Par contre généralement elles n'ont pas la puissance nécessaire pour assurer la sécurité dans tous les cas de roulage du véhicule, notamment pour les vitesses plus élevées, pour les freinages répétés ou pour les roulages en altitude, et ne comportent pas un niveau de fiabilité suffisant. Il est connu par ailleurs, comme présenté notamment par le document FR-A1-2686562, d'entraîner directement une pompe à vide alternativement par l'arbre d'une machine électrique de traction, ou par un petit moteur électrique affin d'assurer la production de vide quand cette machine de traction ne tourne pas assez vite. Un moyen d'accouplement qui peut être désengagé, est prévu entre le petit moteur électrique et la pompe à vide, pour permettre l'entraînement de cette pompe par ce moteur à une vitesse suffisante quand la machine électrique est à l'arrêt ou à des vitesses trop basses. Un problème qui se pose est que dans le cas où la machine électrique est à l'arrêt, avec une vitesse du véhicule assez élevée, le freinage de ce véhicule pouvant nécessiter une puissance assez importante, est alors assuré par le petit moteur électrique qui représente un moyen n'assurant généralement pas une sécurité suffisante dans ces conditions de freinage. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un moyen simple et fiable permettant d'assurer la sécurité du freinage dans toutes les conditions de roulage. Elle propose à cet effet un dispositif de production de vide sur un véhicule automobile, prévu pour l'assistance du système de freinage, comprenant une pompe à vide principale reliée à ce système de freinage, comportant un arbre en rotation pour générer le vide, caractérisé en ce que l'arbre de la pompe à vide principale est entraîné de manière permanente par des roues du véhicule, ce dispositif comprenant de plus un moyen annexe de production de vide indépendant de cette pompe à vide principale. Un avantage de ce dispositif de production de vide selon l'invention, est que l'on peut d'une part assurer une production de vide de manière fiable et avec la puissance nécessaire pour délivrer un freinage dans les circonstances les plus exigeantes, grâce à la pompe à vide principale entraînée par les roues de ce véhicule qui dans ces conditions tournent à une vitesse assez élevée, et d'autre part assurer avec le moyen annexe de production de vide, une production de vide de puissance limitée qui est suffisante pour les faibles vitesses ou l'arrêt du véhicule. Le dispositif de production de vide selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le dispositif de production de vide est entraîné de manière permanente par le boîtier d'un différentiel qui transmet aux roues motrices du véhicule, le mouvement reçu d'un arbre de sortie d'une transmission. Avantageusement, l'arbre de la pompe à vide principale est entraîné directement par l'arbre de sortie de la transmission. L'arbre de sortie de la transmission peut être disposé longitudinalement dans le véhicule. Selon un mode de réalisation, l'arbre de la pompe à vide principale est entraîné par l'arbre de sortie de la transmission, au moyen d'un couple de pignons. Selon un autre mode de réalisation, l'arbre de la pompe à vide principale est entraîné de manière permanente par les roues du véhicule, avec un moyen comprenant un rapport de vitesse variable. Avantageusement, la pompe à vide principale est réalisée suivant un type habituellement utilisé pour les moteurs Diesel. Avantageusement, le moyen annexe de production de vide, utilise une source d'énergie électrique. L'invention a aussi pour objet un procédé de contrôle d'un dispositif de production de vide comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, ce procédé mettant en marche sous certaines conditions le moyen annexe de production de vide, uniquement en dessous d'un seuil de vitesse du véhicule. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile comprenant un dispositif de production de vide, qui comporte 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 d'un dispositif de production de vide selon l'invention, pour un moteur disposé transversalement, avec un entraînement suivant une vitesse constante ; - la figure 2 est un schéma d'un dispositif de production de vide, comprenant en variante un entraînement suivant une vitesse variable ; - la figure 3 est un schéma d'un dispositif de production de vide selon l'invention, pour un moteur disposé longitudinalement, avec un entraînement suivant une vitesse constante ; et - la figure 4 est un schéma d'un dispositif de production de vide, comprenant en variante un entraînement suivant une vitesse variable ; La figure 1 présente un carter de transmission 2 portant un boîtier de différentiel 6 centré suivant un axe 4. Le boîtier de différentiel 6 comporte un axe transversal 8, recevant deux pignons coniques satellites 10 qui sont montés libres en rotation sur cet axe. Chaque pignon satellite 10 engrène avec deux pignons coniques de sortie 12, chacun de ces pignons de sortie étant solidaire avec un arbre de sortie 14 relié par un arbre de roue non représenté, à une roue motrice du véhicule. Un arbre de sortie 20 de la transmission du véhicule, est disposé parallèlement à l'axe 4 du différentiel. L'arbre de sortie 20 reçoit le mouvement venant du moteur du véhicule, suivant différents rapports de vitesse donnés par la transmission, et entraîne à son tour le boîtier du différentiel 6 avec une grande réduction de la vitesse, par un pignon de sortie 22 engrenant avec une couronne de différentiel 24 liée à ce boîtier. Une pompe à vide principale 30 comporte un arbre de pompe 32 disposé parallèlement à l'arbre secondaire 20, qui est porté par le carter 2 de la transmission. L'arbre secondaire 20 comporte un pignon menant 36 qui engrène avec un pignon mené 34 porté par l'arbre de pompe 32, pour entrainer la pompe à vide 30 avec une légère réduction de la vitesse par rapport à cet arbre secondaire. On dispose ainsi d'un entraînement permanent de la pompe à vide 30 à partir des roues motrices du véhicule, en passant par le différentiel, puis par l'arbre de sortie 20 de la transmission. Les engrenages reliant ces éléments sont toujours en prise, la vitesse de rotation de la pompe à vide est donc proportionnelle à celle des roues motrices, avec une vitesse de cette pompe qui est fortement multipliée du fait de la grande réduction de vitesse entre l'arbre secondaire 20 et le boîtier du différentiel 6. On notera que dans cette disposition, la vitesse de rotation de la pompe à vide 30 est liée à celle des roues motrices suivant un rapport de vitesse invariable. Quel que soit le rapport de transmission engagé, ou avec la transmission au point mort, à partir du moment où le véhicule se déplace, par exemple en utilisant une traction électrique, on génère toujours un vide avec la pompe à vide 30. La pompe à vide 30 est reliée à un amplificateur de freinage à dépression, elle constitue le moyen principal de production de vide pour assister l'effort de freinage délivré par le conducteur. Avantageusement, on choisit un type de pompe à vide 30 couramment utilisé pour un moteur Diesel, ce type de pompe étant à la fois fiable, suffisamment puissant, et économique car réalisé en grande série. La vitesse d'entraînement de la pompe à vide 30 est calculée en ajustant notamment le rapport des pignons menant 36 et mené 34, de manière à retrouver une vitesse équivalente à celle d'une pompe entraînée par un moteur Diesel qui se trouve au ralenti, quand le véhicule roule à un seuil de vitesse bas qui peut être de l'ordre de 10 km/h. On obtient ainsi pour les vitesses moyennes ou élevées du véhicule, un dispositif de production de vide fiable et économique, qui délivre une puissance suffisante dans les cas où un freinage peut nécessiter une forte puissance. Le dispositif de production de vide comporte de plus une électropompe annexe de production de vide 40, qui alimente en parallèle l'amplificateur de freinage à dépression. Cette électropompe annexe 40 est mise en marche quand la réserve de vide est insuffisante, uniquement en dessous d'un seuil de vitesse du véhicule de manière à produire pour les faibles vitesses ou à l'arrêt de ce véhicule, un vide suffisant quand la pompe à vide principale 30 tourne à une vitesse trop faible, ou ne tourne pas. L'électropompe annexe de production de vide 40 est un élément simple et économique, qui n'ayant pas à produire du vide pour les fortes puissances de freinage, n'est pas soumis aux mêmes contraintes de sécurité, notamment en ce qui concerne les moyens de diagnostic d'éventuelles pannes. De plus l'électropompe annexe 40 forme un sous-ensemble ne comportant pas d'entraînement mécanique extérieur, qui peut être facilement logé à différents endroits du véhicule. On notera que dans le cas d'un actionnement fréquent de la pédale de frein, ou d'un roulage à une altitude élevée comprenant une pression atmosphérique réduite qui nécessite une génération de vide plus poussée pour obtenir une force d'assistance suffisante, une puissance importante est nécessaire pour la production du vide. La pompe à vide principale 30 entraînée directement par les roues motrices, et disposant d'une force motrice importante venant des roues du véhicule, pourra le faire plus facilement qu'une pompe électrique généralement utilisée sur les véhicules électriques ou hybrides, qui comporte une puissance limitée. On peut ainsi dans ces conditions de roulage, éviter pour les véhicules hybrides des redémarrages du moteur thermique qui seraient dus uniquement aux besoins de production de vide, et limiter la consommation de ce moteur. De plus le démarrage du moteur thermique nécessite un certain délai, qui peut poser un problème pour assurer la sécurité dans tous les cas de freinage. Le dispositif de production de vide suivant l'invention permet de réaliser un standard applicable sur tous véhicules, qui est indépendant du type de motorisation. On peut ainsi produire des véhicules avec un moteur thermique à essence ou Diesel, et des véhicules électriques ou hybrides comportant le même dispositif de production de vide, ce qui permet de réaliser des volumes de production importants et de baisser les coûts. De plus la pompe à vide 30 entraînée directement par les roues motrices, donne un niveau de vide pouvant être supérieur à celui produit de manière habituelle par un moteur à essence, qui dans certains cas de fonctionnement peut délivrer un vide insuffisant. Pour un moteur Diesel suivant l'art antérieur, on notera que dans le cas où le moteur tourne au ralenti le véhicule étant arrêté, on entraîne la pompe à vide et on consomme en permanence une énergie, ce qui n'est plus le cas pour la pompe à vide 30 entraînée par les roues du véhicule qui ne consomme rien lors des arrêts du véhicule. La figure 2 présente un dispositif de production de vide similaire à celui présenté figure 1, comportant un entraînement à vitesse variable 50 entre l'arbre secondaire 20 de la transmission et l'arbre de pompe 32, qui remplace les deux pignons donnant un rapport de vitesse fixe. On peut de cette manière faire varier de manière progressive le rapport de vitesse d'entraînement de la pompe à vide 30, en fonction de la vitesse du véhicule. On utilisera en particulier le rapport donnant la plus grande multiplication de vitesse pour les faibles vitesses du véhicule en dessous d'un seuil bas, de manière à obtenir une vitesse de rotation assez élevée de la pompe à vide 30 afin de délivrer une puissance de production de vide suffisamment importante. On utilisera aussi la plus petite multiplication de vitesse au dessus 20 d'un seuil haut de vitesse du véhicule, afin de limiter les pertes d'énergie dues à l'entraînement de la pompe à vide 30. Entre ces deux conditions de vitesse, on ajuste de manière progressive le rapport de l'entraînement à vitesse variable 50, pour obtenir de la pompe à vide 30 la puissance de production de vide qui est juste 25 nécessaire afin d'assurer la sécurité du freinage en fonction de la vitesse du véhicule. L'entraînement à vitesse variable 50 peut comporter tous systèmes de variation de vitesse connus, notamment un système comprenant une courroie engagée sur deux poulies dont l'écartement des flancs est variable, de 30 manière à modifier le rayon d'engagement de la courroie sur chacune de ces poulies. La figure 3 présente un dispositif de production de vide similaire à celui présenté figure 1, entraîné par un arbre de sortie de la transmission 60 qui est disposé longitudinalement dans le véhicule. L'arbre de sortie de la transmission 60 comporte un pignon conique de sortie 62 engrenant avec une couronne conique 64 liée au boîtier du différentiel 6, pour entraîner ce boîtier avec une grande réduction de la vitesse. La pompe à vide 30 comportant un arbre 32 disposé longitudinalement qui est parallèle à l'arbre de sortie de la transmission 60, est entraînée par cet arbre de sortie à partir d'un couple de pignons droits 34, 36 donnant un rapport de vitesse constant. Cette disposition comprenant un arbre de sortie de la transmission disposé longitudinalement, est particulièrement adaptée pour recevoir le mouvement d'un moteur thermique ou électrique disposé longitudinalement dans le véhicule, qui entraîne l'essieu avant ou arrière de ce véhicule. La figure 4 présente un dispositif de production de vide similaire à celui présenté figure 3, comportant un entraînement à vitesse variable 50 entre l'arbre de sortie 60 de la transmission et l'arbre de pompe 32, qui remplace les deux pignons donnant un rapport de vitesse fixe. On peut de cette manière faire varier de manière progressive le rapport de vitesse d'entraînement de la pompe à vide 30, en fonction de la vitesse du véhicule. Pour ces différentes configurations, on a toujours l'électropompe annexe de production de vide 40, qui alimente en parallèle l'amplificateur de freinage à dépression. On peut ainsi sur tous types de véhicules, quelque soit sa motorisation, moteur thermique, chaîne de traction hybride ou électrique, comprenant un arbre transversal ou longitudinal, réaliser un dispositif de production de vide standard qui assure un bon niveau de prestation, et des possibilités de réduction de coûts grâce à cette standardisation. REVENDICATIONS1 - Dispositif de production de vide sur un véhicule automobile, prévu pour l'assistance du système de freinage, comprenant une pompe à vide principale (30) reliée à ce système de freinage, comportant un arbre en rotation (32) pour générer le vide, caractérisé en ce que l'arbre (32) de la pompe à vide principale (30) est entraîné de manière permanente par des roues du véhicule, ce dispositif comprenant de plus un moyen annexe de production de vide (40) indépendant de cette pompe à vide principale (30). 2 - Dispositif de production de vide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est entraîné de manière permanente par le boîtier d'un différentiel (6) qui transmet aux roues motrices du véhicule le mouvement reçu d'un arbre de sortie (20, 60) d'une transmission. 3 - Dispositif de production de vide selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre de la pompe à vide principale (32) est entraîné directement par l'arbre de sortie de la transmission (20, 60). 4 - Dispositif de production de vide selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arbre de sortie de la transmission (20, 60) est disposé longitudinalement dans le véhicule. 5 - Dispositif de production de vide selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'arbre de la pompe à vide principale (30) est entraîné par l'arbre de sortie de la transmission (20, 60), au moyen d'un couple de pignons (34, 36). 6 - Dispositif de production de vide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'arbre de la pompe à vide principale (32) est entraîné de manière permanente par les roues du véhicule, avec un moyen comprenant un rapport de vitesse variable (50). 7 - Dispositif de production de vide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe à vide principale (30) est réalisée suivant un type habituellement utilisé pour les moteurs Diesel. 8 - Dispositif de production de vide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen annexe de production de vide (40), utilise une source d'énergie électrique. 9 - Procédé de contrôle d'un dispositif de production de vide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen annexe de production de vide (40) est mis en marche sous certaines conditions, uniquement en dessous d'un seuil de vitesse du véhicule. - Véhicule automobile comprenant un dispositif de production de vide, caractérisé en ce que ce dispositif de production de vide est réalisé 10 selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.