Brevet FR3001424A1 — publié le 20140801

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un amplificateur de force de freinage mécanique-hydraulique avec extension pour le freinage autonome, notamment appliqué à des véhicules ou des véhicules auto- mobiles. Etat de la technique Selon le document US 2012/0074769 Ai, on connaît un amplificateur hydraulique de force de freinage (servofrein) comportant une vanne mécanique pour une application à un véhicule. Le document décrit un distributeur à tiroir qui ne permet de réaliser que d'une ma- nière relativement complexe, l'étanchéité à la pression d'un liquide par rapport au réservoir de liquide de frein du véhicule. L'amplificateur de force de freinage ou servofrein décrit dans ce document ne permet pas, d'assurer une pression de fluide autonome dans le système de freinage du véhicule ou dans la chambre d'amplification de l'amplificateur de force de freinage indépendamment de l'actionnement de cet amplificateur de force de freinage par l'utilisateur ou le conducteur, c'est-à-dire sans participation active du conducteur. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces in- convénients et a ainsi pour objet un amplificateur de force de freinage pour un véhicule comprenant : - un corps de cylindre comportant un perçage central pour recevoir un piston de poussoir actionné par l'utilisateur pour établir une pression de liquide dans le corps de cylindre par l'actionnement du piston de poussoir, une première conduite étant reliée à une cavité axiale du corps de cylindre et une seconde conduite étant reliée au perçage central de la région du corps de cylindre, la première et la seconde conduite étant reliées par leur extrémité respective à un réservoir, une troisième conduite reliant la première et la seconde conduite, une première vanne à commande électrique et/ou hydraulique et/ou mécanique équipant la troisième conduite, une seconde vanne à commande électrique et/ou hydraulique et/ou mécanique équipant la seconde conduite en aval de la liaison entre la troisième conduite et de la seconde conduite dans le sens allant vers le réservoir, et la première vanne générant de manière autonome une montée en pression lorsque la seconde vanne coupe le passage de liquide dans la seconde conduite. L'invention a également pour objet un véhicule, notam- ment un véhicule automobile équipé d'un tel amplificateur de force de freinage. L'amplificateur de force de freinage et son procédé de fonctionnement ont l'avantage que sans la participation active de l'utilisateur ou du conducteur, il peut faire monter la pression du fluide (c'est-à-dire le liquide de frein) par une source de pression, ce qui crée en quelque sorte un plan arrière en cas de défaillance ou de défaut de fonctionnement de la tension d'alimentation électrique du circuit électrique embarqué du véhicule et qui si nécessaire, alimente en énergie la vanne de régulation commandée du système de freins et cela en combinaison par exemple avec un accumulateur de pression. La combinaison entre l'assistance réglable et la montée autonome de la pression du li- quide permet également d'assurer les fonctions telles que par exemple l'étranglement du carburant, le contrôle adaptatif de vitesse de croisière (système ACC) ou autre telle fonction. L'utilisation de l'amplificateur hydromécanique et de la force de freinage en combinaison avec un unique module ABS permet son utilisation comme système ESP ayant toutes ces capacités. De même, on peut envisager une redondance de la source de montée en pression si une pompe de système ABS est reliée à l'accumulateur de pression par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour. Par un dimensionnement suffisamment grand de l'accumulateur de pression, cela permet de supprimer la pompe par ailleurs associée aux amplificateurs de force de freinage, ce qui réduit l'encombrement et le coût de fabrication. De façon préférentielle, dans la région de la cavité axiale, le piston de poussoir, comporte une première extension radiale de forme conique, fixée radialement sur la tige du piston et cela de façon corres- pondante à la forme de la cavité axiale, le piston de poussoir étant précontraint par un premier élément de ressort logé dans la cavité axiale et qui s'appuie d'un côté contre la paroi intérieure de la cavité axiale pour s'appuyer contre le passage et d'autre part, contre une surface plane à l'opposé de la surface conique contre la première extension conique de sorte que ce premier élargissement conique réalise l'étanchéité pour le liquide dans le corps de cylindre par sa surface conique, à l'état non actionné du piston de poussoir et la cavité de forme correspondante. Suivant une autre caractéristique avantageuse, à l'état non actionné du piston de poussoir par l'utilisateur, c'est-à-dire le dé- placement du piston de poussoir de façon que la première extension conique soit détachée de la surface correspondante de la cavité axiale contre la force de précontrainte exercée par le premier élément de ressort, une seconde extension à surface conique, fixée radialement sur le piston de poussoir et qui est distante de la première extension, vient de façon étanche contre une surface de forme correspondante du corps de cylindre fermant ainsi la seconde conduite et la pression du fluide augmente par le déplacement de la première extension dans la cavité axiale. De façon préférentielle, une autre conduite dans le corps de cylindre dérive de la première conduite et arrive dans la surface co- nique de façon que lorsque le piston de poussoir est actionné, elle réalise l'équilibrage des pressions entre la région en amont et la région en aval de l'extension conique ce qui aide le conducteur dans l'actionnement de la pédale de frein ou du piston de poussoir. De façon avantageuse, un second élément de ressort est installé entre la seconde extension et un élément de butée est fixé à distance sur le piston de poussoir, le second élément de ressort s'appuyant d'un côté contre l'élément de butée et de l'autre, contre la surface plane opposée à la surface conique de la seconde extension conique pour qu'ainsi en réponse au déplacement, c'est-à-dire à l'actionnement, le piston de poussoir, sous l'effet de la force de précontrainte du second élément de ressort, réalise une étanchéité relativement efficace entre la surface conique de la seconde extension et la surface correspondante du corps de cylindre en donnant à l'utilisateur la possibilité d'un dosage ciblé d'une mesure d'étanchéité ou de montée en pression dans la cavité axiale. Suivant une autre caractéristique avantageuse, à la place de la première et de la seconde extension conique le piston de poussoir a chaque fois un joint radial et au moins les deux joints radiaux sont écartés l'un de l'autre pour qu'à l'état non activé du piston de poussoir, la seconde conduite communique avec le perçage central du corps de cylindre et qu'un autre joint radial sépare de manière étanche la cavité axiale et le perçage central lorsque le piston de poussoir est à l'état non activé. De façon avantageuse, dans l'état activé du piston de poussoir par l'utilisateur, c'est-à-dire en cas de déplacement du piston de poussoir en direction de la cavité axiale, d'une part l'étanchéité entre la cavité axiale et le perçage central est supprimée pour permettre l'établissement d'une pression de fluide et les deux joints radiaux écar- tés l'un de l'autre sans déplacer le piston de poussoir pour couper la liaison entre la seconde communication et le perçage central. De façon préférentielle, le second élément de ressort s'appuie d'un côté contre l'élément de butée et de l'autre, contre le corps de cylindre pour permettre à l'utilisateur de doser de manière ciblée la mesure de l'étanchéité ou de la montée en pression dans la cavité axiale. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la montée en pression du liquide se fait par l'intermédiaire de la première vanne à l'aide du réservoir de liquide qui comprend un accumulateur de pres- sion et/ou une pompe ABS en liaison avec un clapet anti-retour. Cela permet de supprimer une source de pression et économise de la place et de l'encombrement. Suivant une autre caractéristique avantageuse, dans le corps de cylindre, a une conduite qui, d'un côté, débouche dans le per- çage central et de l'autre, débouche au-delà du corps de cylindre pour ainsi équilibrer la pression du liquide sous pression dans le perçage central et assiste ainsi la phase de freinage. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation d'amplificateur de force de freinage représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention, à l'état non actionné, la figure 2 est une vue en coupe schématique du premier mode de réalisation, à l'état actionné, la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation d'un amplificateur de force de freinage, à l'état actionné, la figure 4 est une vue en coupe schématique de cet autre mode de réalisation de l'amplificateur de force de freinage de l'invention, à l'état non activé. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un corps de cylindre 20 d'un amplificateur de force de freinage 10 (servofrein), avec les composants principaux qui seront décrits ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation de l'invention. Les autres composants d'un système de freinage de véhicule, notamment d'un vé- hicule automobile, n'ont pas été représentés pour ne pas compliquer le dessin et faciliter la compréhension de l'invention. L'amplificateur de force de freinage se compose du corps de cylindre 20 ayant un alésage ou perçage central 30 traversé par un piston de poussoir 40. Le diamètre intérieur de l'alésage central 30 ou le diamètre extérieur du piston de poussoir 40 sont dimensionnés pour que le piston 40 puisse traverser l'alésage 30 en laissant un certain jeu latéral pour que le liquide de frein puisse passer entre le piston 40 et l'alésage 30 comme cela est connu selon l'état de la technique. Une réserve de liquide se trouve dans un réservoir 50 re- lié par une conduite (seconde conduite) 60 à l'alésage central 30. La conduite 60 comporte une autre vanne 120 dont la fonction sera décrite ultérieurement. L'alésage central 30 du mode de réalisation de la figure 1 s'élargit dans le corps de cylindre 20 dans un segment augmentant vers une cavité axiale 80 en étant relié par une première conduite 90 avec une source pression/volume 100 décrite ultérieurement, par une liaison de liquide. La première conduite 90 et la seconde conduite 60 sont reliées l'une à l'autre par une troisième conduite 110. Une seconde vanne 70 équipe la troisième conduite 110 et son fonctionnement sera détaillé ultérieurement. Le piston de poussoir 40 selon la figure 1 porte deux ex- tensions de forme conique appelées extensions coniques 130, 140 ; l'extension conique 130 se trouve dans la cavité axiale 80 et l'extension conique 140 est à l'extérieur du corps de cylindre 20. Les extensions coniques 130, 140 ou leurs surfaces de cône 131, 141 correspondent à une surface 135 de forme respective dans la cavité axiale 80 ou à une surface 145 dans la face frontale 150 du corps de cylindre 20. Un premier élément de ressort 160 logé dans la cavité axiale 80 exerce une précontrainte sur l'extension conique 130 et ainsi sur le piston de poussoir 40 en ce que l'élément de ressort 160 s'appuie d'un côté contre une surface 81 de la cavité axiale et de l'autre contre une surface plane 132 de l'évidement conique 130. Un second élément de ressort 170 exerce une précon- trainte entre l'extension conique 140 ou une seconde surface plane 142 et un élément d'arrêt 180 fixé également sur le piston de poussoir 40. La figure 1 montre l'amplificateur de force de freinage 10 à l'état non activé, c'est-à-dire que le conducteur n'actionne pas la pédale de frein (non représentée ici) couplée à l'amplificateur par le piston de poussoir 40. Cela signifie que l'extension conique 130 ou la surface conique 131 sont appliquées de manière étanche contre la surface 135 et l'extension conique 140 se situe avec sa surface conique 141 contre la surface 145 de sorte que dans cette liaison, la conduite 60 passe par le perçage central 30. Si maintenant comme le montre la figure 2, une force (schématisée par une flèche 190 à la figure 2) s'exerce sur le piston de poussoir 40, la conduite 60 sera fermée par la surface conique 141 et l'extension conique 130 se déplace avec le piston de poussoir 40 vers la gauche selon la figure 2 en comprimant ainsi le liquide dans la cavité axiale 80 ; cela signifie qu'une pression est exercée sur le liquide de sorte que la conduite 26 équilibre les pressions entre le liquide en amont et celui en aval de l'extension conique 130 pour assister le conducteur dans cette opération de freinage si l'amplificateur de force de freinage travaille de manière autonome comme cela sera détaillé ulté- rieurement. En se reportant de nouveau à la figure 1, on décrira le fonctionnement des vannes 70, 120 respectives en cas de défaillance ou de défaut de fonctionnement du réseau électrique embarqué. La vanne 70 se ferme (voir pour cela les représentations schématiques de la vanne 70 selon les figures 1 et 2) de sorte que la liaison de liquide à partir du réservoir 50 est coupée. En même temps, la vanne 120 permet d'augmenter la pression du liquide dans la source pression/volume 100 sans que le conducteur soit couplé par le piston de tige de poussée 40 (solution non représentée ici) et doive actionner la pédale de frein. Ainsi, un amplificateur de force de freinage 10 peut fonctionner de manière autonome, c'est-à-dire sans l'intervention active du conducteur pour établir une pression de liquide qui, en cas de besoin, pourra être appelée relativement rapidement pour freiner le véhicule appelé, ce qui est par exemple avantageux en liaison avec un système de régulation adap- tative de vitesse (système ACC) car le conducteur n'aura pas à actionner inutilement la pédale de frein 12 de frein, ce qui mettrait momentanément hors service le fonctionnement du système ACC. Comme source de pression, on utilise un accumulateur de pression de dimensions appropriées ou une pompe du système ABS équipant déjà la plupart des véhicules automobiles en combinaison avec une vanne d'arrêt, ce qui conduirait à la défaillance d'une pompe dédiée pour l'amplificateur de force de freinage 10 et permettrait ainsi une économie de coût et de montage. Dans la combinaison avec l'unité ABS, on envisage ainsi l'utilisation de l'amplificateur de force de freinage comme système EPS. Les figures 3 et 4 montrent un autre mode de réalisation de l'invention en utilisant les mêmes références pour désigner les mêmes éléments que ci-dessus ; la figure 3 montre l'état activé et la figure 4 l'état non activé (état de repos). A la différence du mode de réalisation des figures 1 et 2, la fonction de l'extension de la forme conique sera assurée par des joints radiaux 200, 210, 230 fixés au piston de poussoir 40 (aux figures 3 et 4, cela est mis en évidence par une ellipse portant la référence litté- rale «A » pour une meilleure compréhension de l'invention). La figure 3 montre l'état activé de l'amplificateur de force de freinage 10, c'est-à-dire les joints radiaux 200, 210 se trouvent à côté de l'alimentation de liquide par la conduite 60 de sorte que la liaison entre le perçage traversant 30 et le réservoir 50 est coupée. En même temps, dans le joint radial 230 à la figure 3 est décalé vers la gauche et augmente ainsi la pression du liquide dans la cavité axiale 80 qui est transmise par la conduite 90 au système de freins. La figure 4 montre l'état non actionné de l'amplificateur de force de freinage 10, c'est-à-dire que les joints radiaux 200, 210 se trouvent à côté de l'arrivée de la conduite 60 de sorte que le réservoir 50 communique avec le perçage traversant 30. En même temps, le joint radial 230 assure l'étanchéité de la cavité axiale 80 par rapport au restant de l'alésage 30 et aucune force n'est exercée dans la cavité axiale 80 par le conducteur. Les vannes 70, 120 sont analogues à celles de la description donnée ci-dessus des figures 1 et 2. Les figures 1 à 4 montrent chacune une conduite 25 qui débouche par une extrémité dans l'alésage central 30 et dont l'autre extrémité s'ouvre à l'extérieur du corps de cylindre 20. Cela permet d'équilibrer la pression entre l'alésage central 30 et le piston de poussoir 40 pour le liquide qui se trouve dans ce volume, et l'extérieur du corps de cylindre 20. Enfin, en relation avec la figure 3, il convient de remar- quer que le piston de poussoir 40 à l'extrémité 250 du corps de cylindre 20 est rendu étanche par un joint radial 240, ce qui doit également s'appliquer aux autres figures. De plus, en référence à la figure 1, la référence 260 dis- tingue un disque de réaction qui, comme cela est connu du spécialiste, est couplé à un maître-cylindre non représenté. Il convient de remarquer ici que les dimensions représen- tées aux figures 1 à 4 ne sont pas à l'échelle. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Amplificateur de force de freinage/servofrein 20 Corps de cylindre 25, 26 Conduite 30 Perçage central! alésage central 40 Piston de poussoir 50 Réservoir 60 Seconde conduite 70 Seconde vanne 80 Cavité axiale 90 Première conduite 100 Source de pression/volume 110 Troisième conduite 120 Première vanne 130, 140 Extension de forme conique/extension conique 131, 141 Surface conique 132 Surface plane 135 Surface 145 Surface 160 Elément de ressort 162 Surface plane 170 Second élément de ressort 190 Flèche 200, 210, 230 Joint radial 240 Joint d'étanchéité 250 Extrémité 260 Disque de réaction30 REVENDICATIONS1°) Amplificateur de force de freinage (10) pour un véhicule comprenant : - un corps de cylindre (20) comportant un perçage central (30) pour recevoir un piston de poussoir (40) actionné par l'utilisateur pour établir une pression de liquide dans le corps de cylindre (20) par l'actionnement du piston de poussoir (40), une première conduite (90) étant reliée à une cavité axiale (80) du corps de cylindre (20) et une seconde conduite (60) étant reliée au perçage central (30) de la région (155) du corps de cylindre, la première et la seconde conduite (90, 60) étant reliées par leur extrémité respective à un réservoir (50, 100), une troisième conduite (110) reliant la première et la seconde conduite (90, 60), une première vanne (120) à commande électrique et/ou hydrau- lique et/ou mécanique équipant la troisième conduite (110), une seconde vanne (70) à commande électrique et/ou hydraulique et/ou mécanique équipant la seconde conduite (60) en aval de la liaison entre la troisième conduite (110) et de la seconde conduite (60) dans le sens allant vers le réservoir (50), et la première vanne (120) générant de manière autonome une montée en pression lorsque la seconde vanne (70) coupe le passage de liquide dans la seconde conduite (60). 2°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que - le piston de poussoir (40) comporte dans la région de la cavité axiale (80) une première extension (130) de forme radiale conique fixée au piston (40) et cela de façon correspondante à la forme de la cavité axiale (80), le piston de poussoir (40) étant précontraint par un premier élément de ressort (160) logé dans la cavité axiale (80) et qui s'appuie d'un côté contre la paroi intérieure (81) de la cavité axiale (80) autour de l'orifice de passage (30) et d'autre part contre une surface plane (132) à l'opposé de la surface conique (131) de la premièreextension conique (130) de façon qu'à l'état non actionné de la tige de piston de poussée (40) cette première extension conique (130), vienne avec sa surface conique (131) en appui étanche contre la cavité ou surface (135) de forme correspondante, pour le liquide à l'intérieur du corps de cylindre (20). 3°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à l'état actionné, le piston de poussoir (40) actionné par l'utilisateur, c'est-à-dire le déplacement du piston de poussoir (40), est tel que la première extension conique (130) par rapport à la surface correspondante (135) de la cavité axiale (80) contre la précontrainte exercée par le premier élément de ressort (160) s'ouvre, une seconde extension (140) munie d'une surface conique (141), fixée radialement sur le piston de poussoir (40), extension qui est distante de la première extension (130) s'applique de manière étanche contre une surface (145) de forme correspondante du corps de cylindre (20), la seconde conduite (60) étant ainsi fermée et le déplacement de la première extension conique (130) dans la cavité axiale (80) aug- mente la pression du liquide. 4°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que un second élément de ressort (170) est installé entre la seconde extension conique (140) et un élément de butée (180), écarté de celle-ci et fixé sur le piston de poussoir (40), le second élément de ressort (170) s'appuyant d'un côté contre l'élément de butée (180) et de l'autre contre une surface plane (142) à l'opposé de la surface conique (141) de la seconde extension co- nique (140) pour qu'ainsi, lors du déplacement, c'est-à-dire de l'actionnement, le piston de poussoir (40), du fait de la précontrainte du second élément de ressort (170) réalise l'étanchéité à effet relatif entre la surface conique (141) de la seconde extension (140) et la surface correspondante (145) du corps cylindrique (20)et donne à l'utilisateur la possibilité d'un dosage ciblé de la mesure de l'étanchéité ou de la montée en pression dans la cavité axiale (80). 5°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le corps de cylindre (20), une conduite (26) dérive de la conduite (90) et débouche dans la surface conique (131) de façon que lorsque le piston de poussoir (40) est actionné, générer un équilibrage des pres- sions entre la région en amont et la région en aval de l'extension co- nique (130). 6°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' des joints radiaux (200, 210, 230) sont fixés sur le piston de pous- soir (40) à la place de la première et de la seconde extension conique (130, 140), au moins deux joints radiaux (200, 210) sont écartés l'un de l'autre de façon qu'à l'état non actionné du piston de poussoir (40), la se- conde conduite (60) soit en communication fluidique avec le per- çage central (30) du corps de cylindre (20) et que l'autre joint radial (230) sépare de manière étanche la cavité axiale (80) et le perçage central (30) lorsque le piston de poussoir (40) est à l'état non actionné. 7°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' à l'état actionné du piston de poussoir (40) par l'utilisateur, c'est-à-dire en cas de déplacement du piston de poussoir (40) en direction de la ca- vité axiale (80), d'un côté l'étanchéité entre la cavité axiale (80) et le per- çage central (30) est supprimé pour établir la pression de liquide et les deux joints radiaux (200, 210) écartés l'un de l'autre sont déplacés avec le piston de poussoir (40) pour interrompre la communication fluidique entre la seconde conduite (60) et le perçage central (30).358°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second élément de ressort (170) s'appuie d'un côté contre l'élément de butée (180) et de l'autre contre le corps de cylindre (20) pour donner à l'utilisateur la possibilité d'un dosage ciblé d'une mesure d'étanchéité ou de montée en pression dans la cavité axiale (80). 9°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la montée de la pression du liquide est générée par le réservoir de li- quide (100) à travers la première vanne (120), ce réservoir comportant un accumulateur de pression et/ou une pompe ABS en liaison avec un clapet anti-retour. 10°) Amplificateur de force de freinage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de cylindre (20) comporte une conduite (25) qui, débouche d'un côté, dans le perçage central (30) et de l'autre, à l'extérieur du corps de cylindre (20) pour équilibrer la pression dans le perçage central (30). 11°) Véhicule, notamment véhicule automobile comportant un amplificateur de force de freinage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, amplificateur de force de freinage (10) pour un véhicule comprenant : un corps de cylindre (20) comportant un perçage central (30) pour recevoir un piston de poussoir (40) actionné par l'utilisateur pour établir une pression de liquide dans le corps de cylindre (20) par l'actionnement du piston de poussoir (40), une première conduite (90) étant reliée à une cavité axiale (80) du corps de cylindre (20) et une seconde conduite (60) étant reliée au perçage central (30) de la région (155) du corps de cylindre, la première et la seconde conduite (90, 60) étant reliées par leur extrémité respective à un réservoir (50, 100), une troisième conduite (110) relie la première et la seconde con- duite (90, 60),une première vanne (120) à commande électrique et/ou hydraulique et/ou mécanique équipe la troisième conduite (110), une seconde vanne (70) à commande électrique et/ou hydraulique et/ou mécanique équipe la seconde conduite (60) en aval de la liai- son entre la troisième conduite (110) et de la seconde conduite (60) dans le sens allant vers le réservoir (50), et la première vanne (120) génère de manière autonome une montée en pression lorsque la seconde vanne (70) coupe le passage de liquide dans la seconde conduite (60).10