Brevet FR2998849A1 — publié le 20140606

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un système de freins à servofrein hydraulique ayant un maître-cylindre couplé à un servofrein hydraulique en amont du piston primaire avec une chambre d'assis- tance alimentée en liquide hydraulique sous pression à partir d'un ac- cumulateur de liquide sous pression par l'intermédiaire d'une conduite commandée par une électrovanne. Etat de la technique De façon générale, pour réguler la pression dans le servo- frein hydraulique et par conséquence la pression dans les freins, il faut estimer exactement le débit de liquide hydraulique sous pression alimentant le servofrein hydraulique. Actuellement, ce débit est estimé à partir de la courbe as- sociant la pression au volume qui est une courbe théorique ne tenant pas compte des variations liées au temps, à la température, à l'usure des freins et à l'air dans le circuit de freins. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un sys- tème de freins à servofrein hydraulique permettant d'obtenir de manière précise le débit de liquide hydraulique au moment du freinage pour te- nir compte des paramètres ambiants tels que la température ou l'usure des freins et pouvant obtenir le débit précis à un instant donné pour gérer le fonctionnement du système de freins. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un système de freins à servofrein hydraulique du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend - un capteur de pression différentielle en sortie de l'accumulateur dans la conduite reliée à la chambre d'assistance, - un capteur de pression et un capteur de température, - une unité centrale de gestion reliée au système de régulation de freinage interposé entre le maître-cylindre et les freins de roue et disposant des courbes (CT) reliant la pression P - acc au volume Vacc de l'accumulateur en fonction de sa température Tacc, l'unité centrale recevant le signal de demande de freinage du conduc- teur, la pression Pacc(t) et la température Tacc(t) de l'accumulateur à d l'instant (t) ainsi que la pression différentielle P -(t) fournie par le dt capteur de pression différentielle pour calculer 1e débit instantané (D(t)) de liquide hydraulique lors du freinage à l'instant (t) selon la formule : D(t) = a. -dP (t) dt (a) étant la pente de la tangente à la courbe Or pour la température Tacc(t) au point de pression Pacc(t). Ce système de freins a l'avantage de fournir une pression de frein extrêmement précise à un instant donné et cela de manière variable dans le temps pour qu'à tout instant, on dispose d'une informa- tion très précise du débit de liquide hydraulique fourni par l'accumulateur de liquide sous pression et permettre ainsi une gestion précise de la régulation des freins. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la pente (a) à la courbe (P/V) de l'accumulateur de liquide sous pression est donnée par la formule suivante : a = (0,5*VO*P0*(T+273)/ (T0+273)) * (1/(P-1) - (1/ ((P+ 1)) dans laquelle T est la température de l'accumulateur et V est le volume de l'accumulateur. Cette formule enregistrée dans l'unité centrale permet de calculer directement le coefficient (a) en utiliascan. t la pression Pacc l'instant t de l'accumulateur et sa température t _ Suivant une autre caractéristique avantageuse, le servo- frein hydraulique est combiné à un circuit de simulation de sensation de pédale comprenant une chambre de simulation logeant le piston du simulateur relié à la pédale de frein. La combinaison du circuit de simulation au servofrein hydraulique constitue une solution simple ne gênant pas le fonctionnement du système et de la détermination du débit. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'accumulateur de liquide sous pression est un accumulateur à piston flottant et ressort ou chambre fermée contenant un gaz. Cet accumulateur de liquide sous pression est une réali- sation simple et fiable ne compliquant pas le fonctionnement du sys- tème ou la détermination précise du débit de liquide sous pression au moment du freinage. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le circuit d'assistance et le système de sensation de pédale sont combinés à la conduite de retour au réservoir. Cette liaison facilite et accélère l'évacuation du liquide sous pression en cas de défaillance, permettant d'appliquer immédiatement le fonctionnement de secours. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de circuit de frein à servofrein hydraulique représenté dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma d'un circuit de frein à servofrein hydrau- lique selon l'invention, la figure 2 représente la courbe P/V liant la pression au volume à une température T donnée. Description d'un mode de réalisation La figure 1 montre un système de frein à assistance hy- draulique comprenant un maître-cylindre 1 combiné à un servofrein hydraulique 2, l'ensemble étant alimenté en liquide de frein à partir d'un réservoir 3 fournissant du liquide hydraulique sous pression aux freins de roues FR1-4 par l'intermédiaire d'un système de régulation 4. Celui-ci gère le fonctionnement des freins en utilisant les signaux reçus d'une unité de gestion 5 qui, elle, reçoit les paramètres relatifs aux ins- tructions fournies par le conducteur par l'intermédiaire de la pédale de frein 6 et les informations de pression du circuit d'assistance 7 relié au servofrein 2 du maître-cylindre 1. De façon plus détaillée, le maître-cylindre 1 tel que repré- senté est un maître-cylindre tandem ayant un piston primaire 11 et un piston secondaire 12. Ces deux pistons 11, 12 délimitent respective- ment deux chambres MC1, MC2. Le piston secondaire 12 est un piston flottant déplacé par le mouvement du piston primaire 11 pour mettre en pression le liquide hydraulique les deux chambres MC1, MC2. Ces chambres sont mises à la même pression et chacune est reliée par un circuit Cl, C2 au système de régulation 4 qui répartit la pression entre les freins de roue FR1-4 en fonction du principe de régulation appliqué. Le réservoir 3 ne communique avec les chambres MC1, MC2 qu'en position de repos du maître cylindre 1. Dès que le piston primaire 11 a commencé à se déplacer et entraîner par là même le dé- placement du piston auxiliaire 12, la communication avec le réservoir 3 est coupée. Le servofrein hydraulique 2 combiné au maître-cylindre 1 se compose d'une chambre d'assistance 21 située derrière le piston primaire 11 et reliée au circuit d'assistance 7 qui lui fournit le liquide hydraulique sous pression par la conduite 71 en fonction de la de- mande de freinage ainsi que d'une chambre de simulation 22 occupée par un piston de simulation 23 dont la tige 231 est reliée par un poussoir 232 à la pédale de frein 6. Le piston de simulation 23 est mobile dans la chambre de simulation 22 dans laquelle débouche également la tige 111 du piston primaire 11 traversant la paroi 24 séparant la chambre de simulation 22 et la chambre d'assistance 21. Un capteur de course 25 qui détecte le mouve- ment/déplacement de la tige de piston 231 ou du poussoir 232 relié à la pédale de frein 6 fournit un signal de mouvement sl à l'unité de gestion 5 en fonction de l'actionnement de la pédale de frein 6. Le système comprend également un simulateur de réaction de pédale 8 (ou de sensation de pédale) pour appliquer sur le piston de simulation 23 une réaction simulant la réaction du système de freinage non assisté pour que le conducteur s'appuyant sur la pédale de frein 6 puisse avoir la réaction du système de frein en réponse à son actionnement. Ce simulateur de sensation de pédale 8 se compose d'une conduite 81 reliée par l'intermédiaire d'une électrovanne 82 à une capsule manométrique 83 logeant un piston 831 chargé par un ressort taré 832. La colonne de liquide de la conduite 81, lorsque l'électrovanne 82 est ouverte, transmet la réaction du piston 831 de la capsule mano- métrique 83 au liquide hydraulique de la chambre de simulation 22 et ainsi au piston de simulation 23 qui transmet cet effort/réaction à la pédale de frein 6. La pression régnant dans la chambre de simulation 22 est pratiquement indépendante du mouvement de la tige 111 du pis- ton primaire 11 dans la chambre de simulation 22 car le volume dépla- cé par la tige 111 est négligeable du fait du rapport très élevé entre la section du piston de simulation 23 et celle de la tige 111 du piston primaire 11. Le circuit de simulation 8 est également relié à une con- duite de remplissage/évacuation 84 à travers une électrovanne 85 qui ouvre le circuit en cas de défaut pour rompre la colonne de liquide associant la capsule manométrique 83 à la chambre de simulation 22 ; sous la poussée de la pédale de frein 6, le piston de simulation 23 peut alors avancer en refoulant sans pression le liquide de la chambre de si- mulation 22 et venir directement en appui contre la tige 111 du piston primaire 11 de façon à commander directement et sans assistance, le mouvement du piston primaire 11 et le freinage. Le circuit d'assistance 7 se compose d'un accumulateur de liquide sous pression 70 relié à la chambre d'assistance 21 par une conduite 72 reliée à la conduite 71 et commandée par une électrovanne 73. L'accumulateur 70 est constitué par un volume avec un piston flottant 701 sollicité d'un côté par un ressort taré 702 ou par un volume fermé de gaz mis en pression. L'accumulateur 70 est alimenté en liquide hydraulique par une pompe 74 entraînée par un moteur 75. La pompe 74 est reliée au réservoir 3 par une conduite 76. La pompe 74 est éga- lement reliée à travers une électrovanne 77 à la conduite 71 reliée à la chambre d'assistance 21 et ainsi également à la conduite d'entrée 84 du circuit de sensation de pédale 8. Cela signifie aussi qu'en cas d'incident, la ou les électrovannes 85, 77 sont ouvertes de sorte que la chambre de simulation 22 est reliée à la conduite 76 retournant au réservoir 3. Le liquide dans ces conduites 71, 76, 81, 84 est alors à la pression ambiante. Par une action de freinage, l'électrovanne 73 du circuit d'assistance 7 est commandée à l'ouverture de sorte que l'accumulateur 70 refoule du liquide à travers sa conduite 72, l'électrovanne 73 et la conduite 71 débouchant dans la chambre d'assistance 21 pour y fournir du liquide hydraulique sous pression repoussant le piston primaire 11 qui lui-même repousse le piston secondaire 12 par l'intermédiaire de la colonne de liquide. L'électrovanne 73 est commandée par le mouve- ment du piston de simulation 23 détecté par le capteur 25 de course de la tige 231 du piston de simulation 23 pour assurer l'alimentation en liquide hydraulique sous pression de la chambre d'assistance 21 aussi longtemps que la pédale de frein 6 demande du freinage et cela avec une force/pression croissante en fonction de la force exercée sur la pé- dale de frein 6. L'accumulateur 70 est équipé d'un capteur de pression 703 et d'un capteur de température 704 fournissant respectivement la mesure de la pression P - acc (t) et la mesure de la température Tacc (t) dans l'accumulateur 70 à tout instant t. La conduite 72 en sortie de l'accumulateur 70 comporte un capteur de pression différentielle 78 qui détecte la pression différentielle tielle -(t) a l'instant (t) dans la conduite de sortie 72 de l'accumulateur dt 70 en amont de l'électrovanne 73 lorsque le circuit d'assistance 7 fonctionne et débite du liquide sous pression vers la chambre 21. Selon l'invention, on détermine par des essais sur un banc, le faisceau de courbes (P/V) de l'accumulateur 70 en fonction de la température T, c'est-à-dire les courbes f(V, P)T = 0 et on les enregistre dans l'unité de gestion 5. Un exemple d'une telle courbe CT est représenté à la fi- gure 2 qui montre le tracé de la courbe CT avec, sur l'axe des abscisses, la pression P et sur l'axe des ordonnées, le volume V, le paramètre de la courbe étant la température T. La figure 2 montre un point M qui est à la pression P(t) sur la courbe CT correspondant à la température T de l'accumulateur à l'instant (t). Au point M, la courbe a une tangente de pente (a). On peut également traduire ces courbes par des fonctions analytiques à deux variables V et P et le paramètre T ou encore comme surface analytique F(V, P, T). Que ces faisceaux de courbes CT soient enregistrés avec leurs tracés obtenus par des essais ou par leur expres- sion analytique (fonctions paramétrées ou surface), elles sont continues et ont en tout point de leur tracé une tangente (pente) (a). Le capteur de pression différentielle 78 mesure la valeur c'est-à-dire la variation de pression P en sortie d'accumulateur 70 dt en fonction de la variation de temps dt, dans la conduite de sortie 72 de l'accumulateur 70 lorsque l'électrovanne 73 est ouverte. Les mesures Tacc, Pacc, -dP sont envoyées à l'unité cen- d dV trale 5 qui calcule le débit D. Ces trois inft Pacc, - suffi- ormations Tacc, dt dP c'est-à-dire la sent puisque le débit D correspond à la dérivée - t). dt variation du volume (V) divisée par la variation du temps ( La pente de la tangente à la courbe CT pour la température Tacc mesurée dans l'accumulateur 70 est : dV a= - dP par définition même de la courbe CT représentant V en fonction de P. Cette relation peut également s'écrire : dV dt dV dP a=-0 OU encore - = a - - dt dt dt Or, comme le débit D est égal à -dV = a.-dP, on a le débit puisque (a) est la pente de la tangente à la courte CT Ceour la pression mesurée Pacc à l'instant t. L'unité 5 détermine donc la pente (a) de la courbe Or à la pression mesurée Pacc et comme le capteur 78 fournit la différence de dP . pression -(t) a cet instant t, l'unité 5 calcule le débit D = a. (t). Ce dt débit instantané D est utilisé directement par l'unité 5 ou est trdtansmis au système de régulation 4. A titre d'information, une expression analytique du coef- ficient a est donnée par la formule suivante : a = (0,5*V0*P0*(T+273)/ (T0+273)) * (1/(P-1) - (1/ ((P+ 1)) Dans cette formule, T est la température de l'accumulateur à l'instant de la mesure et P est la pression de l'accumulateur à l'instant de la mesure. Les lignes de transmission des ordres générés par l'unité centrale 5 pour commander les électrovannes 73, 77, 82, 85 pour le fonctionnement normal en freinage et en non-freinage ainsi que pour le mode de défaillance ne sont pas détaillées mais simplement schémati- sées par des doubles flèches à la figure 1. NOMENCLATURE 1 Maître-cylindre/maître-cylindre tandem 11 Piston primaire 111 Tige du piston primaire 12 Piston secondaire 2 Servofrein hydraulique 21 Chambre d'assistance 22 Chambre de simulation 23 Piston de simulation 231 Tige du piston de simulation 232 Tige de poussée 24 Paroi délimitant la chambre d'assistance 25 Capteur de course 3 Réservoir de liquide hydraulique 4 Système de régulation 5 Unité de gestion 6 Pédale de frein 7 Circuit d'assistance 70 Accumulateur de liquide hydraulique sous pression 701 Piston flottant 702 Ressort taré 703 Capteur de pression 704 Capteur de température 71 Conduite 72 Conduite 73 Electrovanne 74 Pompe hydraulique 75 Moteur d'entraînement de la pompe 76 Conduite 77 Electrovanne 78 Capteur de pression différentielle 8 Circuit de simulation de sensation de pédale/circuit de simu- lation 81 Conduite 82 Electrovanne commandée 83 Capsule nanométrique 84 Conduite d'entrée 85 Electrovanne 831 Piston 832 Ressort taré 84 Conduite de remplissage/évacuation 85 Electrovanne10 REVENDICATIONS1°) Système de freins à servofrein hydraulique ayant un maître-cylindre (1) couplé à un servofrein hydraulique (2) en amont du piston primaire (11) avec une chambre d'assistance (21) alimentée en liquide hydrau- ligue sous pression à partir d'un accumulateur de liquide sous pression (70) par l'intermédiaire d'une conduite (72) commandée par une électrovanne (73), caractérisé en ce qu'il comprend - un capteur de pression différentielle (78) en sortie de l'accumulateur (70) dans la conduite (72) reliée à la chambre d'assistance (21), - un capteur de pression (703) et un capteur de température (704), - une unité centrale de gestion (5) reliée au système de régulation de freinage (4) interposé entre le maître-cylindre (1) et les freins de roue (FR1-FR4) et disposant des courbes (CT) reliant la pression P. au volume Vacc de l'accumulateur (70) en fonction de sa température Tacc, - l'unité centrale (5) recevant le signal de demande de freinage (51) du conducteur, la pression Pacc(t) et la température Tacc(t) de l'accumulateur (70) à l'instant (t) ainsi que la pression différentielle -dP(t) fournie par le capteur de pression différentielle (78) pour cal- dt culer le débit instantané (D(t)) de liquide hydraulique lors du freinage à l'instant (t) selon la formule : D(t) = a. -dP (t) dt (b) étant la pente de la tangente à la courbe Or pour la température Tacc(t) au point de pression Pacc(t) 2°) Système de freins selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pente (a) à la courbe (P/V) de l'accumulateur de liquide sous pression (70) est donnée par la formule suivante : a = (0,5*V0*P0*(T+273)/ (T0+273)) * (1/(P-1) - (1/ ((P+ 1))dans laquelle T est la température de l'accumulateur (70) et V est le volume de l'accumulateur (70). 3°) Système de freins selon la revendication 1, caractérisé en ce que le servofrein hydraulique (7) est combiné à un circuit de simulation de sensation de pédale (8) comprenant une chambre de simulation (22) logeant le piston du simulateur (23) relié à la pédale de frein (6). 4°) Système de freins selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accumulateur de liquide sous pression (70) est un accumulateur à piston flottant et ressort ou chambre fermée contenant un gaz. 5°) Système de freins selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le circuit d'assistance (7) et le système de sensation de pédale (8) sont combinés à la conduite (76) de retour au réservoir (3).20