Brevet FR2998240A1 — publié le 20140523

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un servofrein électrique commandant un maître-cylindre de circuit de frein, relié à une tige de commande actionnée par la pédale de frein, comprenant : un corps de servofrein recevant un piston d'actionnement entraîné en translation par un moteur électrique et poussant le piston du maître-cylindre par la tige de poussée par l'intermédiaire d'un piston d'assistance, un piston plongeur coulissant dans le piston d'assistance et relié à la tige de commande, elle-même reliée à la pédale de frein, le piston plongeur avançant librement d'une faible distance au début d'un actionnement en freinage normal sans toucher la tige de poussée, contre la réaction d'un ressort d'attaque et poussant directement la tige de poussée en cas d'actionnement très rapide et fort de la pédale de frein ou en cas de défaillance du servofrein électrique, le ressort d'attaque rappelant le piston plongeur en position de pédale relâchée à la fin d'une action de freinage en étant repoussé par rapport au piston d'assistance. Etat de la technique On connaît un tel servofrein électrique 100A (figures 3A, 3B) constitué d'un corps lA relié à un maître-cylindre de frein et à une pédale de frein par l'intermédiaire d'une tige d'actionnement 102A, l'ensemble étant aligné sur l'axe XX et le maître-cylindre relié aux circuits des freins de roue. Le corps lA est équipé d'un moteur électrique en- traînant deux pignons jumelés 2A, 2'A droits engrenant chacun avec une crémaillère 3A, 3'A portée par un piston d'actionnement 4 coulissant dans le logement cylindrique 11A du corps lA du servofrein. Le piston d'actionnement 4A loge un piston d'assistance 6A qui reçoit la tige de poussée 7A agissant sur le maître-cylindre. La tête 71A de la tige 7A est logée dans une cavité 61A à l'avant du piston d'assistance 6A et elle porte sur sa face arrière un disque de réaction 72A. Le piston d'assistance 6A pousse sur la tige de poussée 7A en prenant appui sur le disque de réaction 72A. Le piston d'assistance 6A coulisse dans le pis- ton d'actionnement 4A et reçoit lui-même un piston plongeur 8A mobile dans faxe et dont l'extrémité avant 81A s'appuie sur un piston intermédiaire 82A situé en regard de la partie du disque de réaction 72A voisine de Faxe XX. Le piston plongeur 8A est rappelé en arrière par un ressort d'attaque 9A prenant appui contre le fond de la cavité arrière 62A du piston d'assistance 6A. Le piston d'assistance 6A a une collerette 63A venant devant le piston d'actionnement 4A et s'appuyant sur le ressort de rappel 41A du piston d'assistance. Dans les conditions normales de fonctionnement (figure 3A), une action sur la pédale de frein se traduit par une avancée (flèche F1 de la tige de commande 102A détectée par un capteur de déplace- ment non représenté qui actionne le servofrein électrique 100A entraînant par l'intermédiaire des crémaillères 3A, 3'A le piston d'actionnement 4A qui, s'appuyant sur la collerette 63A, entraîne le piston d'assistance 6A qui pousse par l'intermédiaire du disque de réaction 72A la tige de poussée 7A et ainsi le maître-cylindre. Ce mouvement se fait avec compression du ressort de rappel 41A. Dans les conditions exceptionnelles de fonctionnement en mode de secours (figure 3B), on suppose que le servofrein électrique 100A est défaillant et reste fixe de ce fait, de sorte que seule l'action mécanique exercée sur la pédale de frein permet le freinage de secours dans les conditions suivantes : la tige de commande 102A avance et pousse le piston plongeur 8A contre le disque de réaction 72A qui pousse ainsi la tige de poussée 7A actionnant le maître-cylindre de frein pour développer la pression dans le liquide de frein des circuits de frein. L'extrémité arrière 83A du piston plongeur 8A est en ap- pui contre le piston d'assistance 6A qui doit nécessairement comprimer le ressort de rappel 41A. Ainsi, pour ce mouvement de freinage de secours, la force développée sur la pédale de frein, doit vaincre la force développée par le ressort d'appui 41A pour faire avancer la tige de poussée 7A. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un servo- frein électrique permettant d'améliorer le fonctionnement du servofrein en mode de secours et de panne du servofrein électrique pour réduire l'effort à exercer pour l'actionnement du freinage de secours indépendamment du servofrein. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un servofrein élec- trique du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend : un manchon d'appui interposé entre le ressort de rappel du piston d'actionnement et le piston, ce manchon constituant l'appui pour un ressort venant par ailleurs contre la face avant de l'extrémité arrière de la tige de poussée pour repousser celle-ci contre le fond de la cavité avant du piston d'assistance, le piston d'assistance étant lié au piston d'actionnement par une liaison d'entraînement du piston d'assistance par le piston d'actionnement dans le sens de l'actionnement du servofrein mais restant libre d'avancer en phase initiale d'actionnement du piston plongeur par la tige de commande sans être relié au ressort de rappel. Ce servofrein a l'avantage de dissocier l'effort nécessaire pour le retour de la transmission dans sa position de repos et l'effort résistant qui s'oppose à l'action du conducteur appuyant sur la pédale de frein en cas de panne de moteur du servofrein électrique. En cas de panne du servofrein ou si une action de freinage urgente doit être faite extrêmement rapidement, la poussée exercée par la tige de commande 102 sur le piston glissant 8 est transmise directement au disque de réaction 72 et ainsi à l'extrémité 71 de la tige de commande ; ce mouvement comprime facilement le ressort intermé- diaire 53 au cours de la première phase d'avancée de la tige de poussée sans avoir à vaincre au cours de cette phase initiale, la force relativement importante développée par le ressort de rappel 41. Celui-ci doit en effet dans des conditions normales de fonctionnement et après une phase de freinage, reconduire les éléments mécaniques du servofrein dans leur position de repos ou position initiale. Il s'agit non seulement du piston d'actionnement, mais également du fait de ses crémaillères avec les pignons, la transmission mécanique jusqu'au moteur. Comme l'effort initial est ainsi relativement réduit, il peut être rapide, de sorte qu'un début de freinage peut s'établir très rapide- ment. Ce fonctionnement de secours rendu possible par le servofrein selon l'invention, constitue un élément supplémentaire de sécurité et aussi de réduction de fatigue du conducteur et de facilité d'intervention en secours même pour une personne qui ne serait pas capable d'exercer rapidement et violemment tout l'effort nécessaire à la compression im- médiate du ressort de rappel. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le man- chon intermédiaire comporte une collerette arrière interposée entre le ressort d'appui et le piston d'actionnement, et une collerette avant ser- vant d'appui au ressort intermédiaire. Cette forme de réalisation du manchon intermédiaire est avantageuse car elle ne nécessite pas de modification complète de la structure d'un servofrein électrique. Suivant une autre caractéristique avantageuse le man- chon intermédiaire comporte une butée limitant la compression du res- sort par la tige de poussée. En particulier, la butée est un manchon rentrant porté par la collerette avant du manchon intermédiaire et formant un logement périphérique recevant le ressort intermédiaire. Cette butée est une protection du ressort intermédiaire évitant que celui-ci ne soit écrasé par l'effort exercé sur la tige de poussée pour pousser dans la seconde phase de fonctionnement le ressort de rappel. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un servofrein électrique représenté très schématiquement dans les dessins annexés et par comparaison avec un servofrein électrique connu, représenté également de manière très schématique. Ainsi : la figure 1 montre le servofrein selon l'invention en position de repos, la figure 2A montre le servofrein en début d'actionnement de secours, et la figure 2B montre le servofrein en phase accentuée de freinage de secours, la figure 3A montre un servofrein électrique connu en position de repos, la figure 3B montre le servofrein connu en position d'actionnement de secours. Description d'un mode de réalisation de l'invention L'invention a pour objet à un servofrein électrique 100 constitué d'un corps 1 relié à un maître-cylindre de frein 101 non dé- taillé ainsi qu'à la pédale de frein 103 par l'intermédiaire d'une tige d'actionnement 102. L'ensemble étant aligné sur faxe XX. Le maître cylindre 101 est relié aux circuits des freins de roues. Le corps 1 porte un moteur électrique entraînant par une transmission mécanique (non représentés), deux pignons jumelés 2, 2', droits, engrenant chacun avec une crémaillère 3, 3' portée par un piston d'actionnement 4 coulissant dans le logement cylindrique 11 du corps 1 du servofrein. Cet ensemble est mobile suivant l'axe XX du système constitué par le servofrein électrique 100, le maître-cylindre 101 et la tige de commande 102. Par convention, l'avant AV du servofrein est situé du côté du maître-cylindre 101 et l'arrière AR est situé du côté de la pédale de frein 103. Le servofrein agit selon la flèche FAV pour commander le piston du maître-cylindre 101 qui fournit le liquide hydraulique sous pression aux circuits des freins de roue du véhicule. Le mouvement FAR en sens inverse est celui des composants du servofrein 100 et de la tige de commande 102 vers leur position de repos ou "position relâchée de la pédale de frein" 103. A partir de cette position de repos, c'est-à-dire la position relâchée de la pédale de frein 103, lorsque la pédale 103 est de nouveau actionnée pour une action de freinage, elle déplace la tige de commande 102. Ce mouvement est détecté par un capteur qui commande le mouvement d'avancement du piston d'actionnement 4 pour agir sur le piston du maître-cylindre 101, comme cela sera décrit ensuite. Le piston plongeur 8 relié à la tige de commande 102 avance sous l'effet de l'ac- tion sur la pédale de frein 103 sans que le piston plongeur 8 ne soit en contact avec le disque de réaction 72. La course libre au début d'une action de freinage lorsque la pédale 103 déplace la tige de commande 102 jusqu'à l'actionnement du servofrein électrique 100, est appelée "course d'attaque". Le piston d'actionnement 4 est soumis à l'action d'un ressort de rappel 41 prenant appui contre la paroi avant 12 du corps 1. Le piston d'actionnement 4 est en fait constitué par un composant de forme cylindrique coulissant dans le logement cylindrique 11 du corps 1 et portant dans deux positions diamétralement opposées deux crémaillères 3, 3' parallèles à l'axe XX et engrenant chacune avec l'un des pignons 2, 2' comme cela a été décrit ci-dessus. Le piston d'actionnement 4 loge un piston d'assistance 6 recevant la tige de poussée 7 agissant sur le piston du maître-cylindre 101, dans l'axe XX du système et auquel il est relié par une butée d'entraînement non représentée et active dans le sens de la poussée. La tige de poussée 7 a une tête 71 coulissant dans une cavité cylindrique 61 à l'avant du piston d'assistance 6 et portant sur sa face arrière un disque de réaction 72. Le piston d'assistance 6 pousse sur la tige de poussée 7 en prenant appui sur le disque de réaction 72A. Le piston d'assistance 6 coulissant dans le piston d'actionnement 4 loge lui-même un piston plongeur 8, mobile dans l'axe XX et dont l'extrémité avant 81 s'appuie sur un piston intermédiaire 82 en regard de la partie du disque de réaction 72 voisine de l'axe XX. L'extrémité arrière 83 du piston plongeur 8, agrandie, est reliée à l'extrémité avant de la tige de commande 102 par une liaison de type rotule. Cette extrémité agrandie 83 est repoussée vers l'arrière par un ressort d'attaque 9 prenant par ailleurs appui contre le fond 621 de la cavité arrière 62 du piston d'assistance 6. En position de repos repré- sentée à la figure 1, le piston d'assistance 6 est appuyé contre le fond 13 du logement 11 du corps 1 de même que l'extrémité arrière 83 du piston plongeur 8. Un manchon d'appui 5 est interposé entre le ressort de rappel 41 et le piston d'actionnement 4. Ce manchon d'appui 5 com- porte une collerette arrière 51 venant contre le piston d'actionnement 4 et servant d'appui à l'extrémité arrière du ressort de rappel 41 et une collerette avant 52 servant d'appui à un ressort intermédiaire 53. Le ressort intermédiaire 53 s'appuie par son autre extré- mité contre l'avant de la tête 71 de la tige de poussée 7. Le ressort in- termédiaire 53 développe une force inférieure à celle du ressort de rappel 41 de sorte qu'en cas de défaillance du servofrein 100 et/ou d'action rapide et forte sur la pédale de frein 103, le piston plongeur 8 comprime le ressort d'attaque 9 et s'appuie contre le disque de réaction 72 par le piston intermédiaire 82 poussant ainsi la tige de poussée 7 en comprimant le ressort intermédiaire 53 sur toute la course disponible dans le manchon d'appui 5. Cette course est limitée par une butée 54 intérieure au manchon d'appui par exemple sous la forme d'un retour ou manchon entourant la tige de poussée 7 pour éviter l'écrasement du ressort 53. Ce manchon est par exemple solidaire de la collerette avant du manchon intermédiaire, forme un logement périphérique, à l'inté- rieur du manchon intermédiaire et recevant le ressort intermédiaire 53. Cette course avec compression du ressort 53, produit une certaine pression de liquide de frein dans le circuit de frein par le maître-cylindre 101 (figure 2A). Au cours de ce mouvement, le ressort de rappel 41 n'est pas sollicité. Si la poussée sur la pédale de frein 103 se poursuit et dépasse la force développée par le ressort de rappel 41, celui-ci sera comprimé par l'avancée de la collerette arrière 51 du manchon 5 poussé par l'appui de la tête 72 de la tige de poussée 7 contre le manchon d'ap- pui 5 et se traduit par une plus forte action de freinage (figure 2B).30 NOMENCLATURE 1 11 12 10 13 2, 2' 3, 3' 4 41 15 5 51 52 53 54 20 6 61 62 621 7 25 71 72 8 81 82 30 83 9 100A servofrein électrique 101A maître-cylindre 35 102A tige de commande 100 servofrein électrique 101 maître-cylindre 102 tige de commande 103 pédale de frein corps du servofrein électrique logement cylindrique paroi avant fond pignons jumelés crémaillères piston d'actionnement ressort de rappel manchon d'appui collerette arrière collerette avant ressort intermédiaire butée intérieure piston d'assistance cavité cylindrique avant cavité cylindrique arrière fond tige de poussée tête disque de réaction piston plongeur extrémité avant piston intermédiaire extrémité arrière ressort d'attaque 103A pédale de frein lA corps du servofrein électrique 11A logement cylindrique 12A paroi avant 13A fond 2, 2'A pignons jumelés 3, 3'A crémaillères 4A piston d'actionnement 41A ressort de rappel 6A piston d'assistance 61A cavité cylindrique avant 62A cavité cylindrique arrière 7A tige de poussée 71A tête 72A disque de réaction 8A piston plongeur 81A extrémité avant 82A piston intermédiaire 83A extrémité arrière 9A ressort d'attaque REVENDICATIONS1°) Servofrein électrique commandant un maître-cylindre de circuit de frein, relié à une tige de commande actionnée par la pédale de frein, comprenant : un corps de servofrein recevant un piston d'actionnement entraîné en translation par un moteur électrique et poussant le piston du maître-cylindre par l'intermédiaire d'un piston d'assistance agissant sur la tige de poussée reliée au piston du maître-cylindre, un piston plongeur logé coulissant dans le piston d'assistance et relié à la tige de commande, elle-même reliée à la pédale de frein, le piston plongeur avançant librement d'une faible distance au début d'un actionnement en freinage sans toucher la tige de poussée, contre la réaction d'un ressort de coupure et poussant directement la tige de poussée en cas d'actionnement très rapide et fort de la pédale de frein ou en cas de défaillance du servofrein électrique, le ressort de coupure rappelant le piston plongeur en position de pédale relâchée à la fin d'une action de freinage en étant repoussé par rapport au piston d'assistance, servofrein électrique caractérisé en ce qu'il comprend : un manchon d'appui (5) interposé entre le ressort de rappel (41) du piston d'actionnement (4) et le piston (4), ce manchon (5) constituant l'appui (52) pour un ressort (53) venant par ailleurs contre la face avant de l'extrémité arrière (71) de la tige de poussée (7) pour repousser celle-ci contre le fond de la cavité avant (61) du piston d'assistance (6), le piston d'assistance (6) étant lié au piston d'actionnement (4) par une liaison d'entraînement du piston d'assistance (6) par le piston d'actionnement (4) dans le sens de l'actionnement (FAV) du servofrein (100) mais restant libre d'avancer en phase initiale d'action- nement du piston plongeur (8) par la tige de commande (102) sans être relié au ressort de rappel (41). 2°) Servofrein électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce quele manchon intermédiaire (5) comporte une collerette arrière (51) interposée entre le ressort d'appui (41) et le piston d'actionnement (4), et une collerette avant (52) servant d'appui au ressort intermédiaire (53). 3°) Servofrein électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon intermédiaire (5) comporte une butée (54) limitant la compression du ressort (53) par la tige de poussée (7). 4°) Servofrein électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la butée (54) est un manchon rentrant porté par la collerette avant (52) du manchon intermédiaire (5) et formant un logement périphérique recevant le ressort intermédiaire (53).15