Brevet FR3014392A1 — publié le 20150612

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DE L'AIDE AU FREINAGE D'UN VÉHICULE À MOTEUR THERMIQUE, PAR SOURCES DE DÉPRESSION MULTIPLES L'invention concerne les véhicules à moteur thermique, et plus précisément les dispositifs d'aide au freinage qui équipent de tels véhicules. De nombreux véhicules, notamment de type automobile, comprennent un dispositif d'aide au freinage destiné à réduire l'effort musculaire que doit exercer le conducteur sur leur pédale de frein. A cet effet, ce type de dispositif comprend notamment un module d'assistance pneumatique de freinage (parfois appelé « isovac ») comportant des chambres avant et arrière séparées par un piston pouvant être entraîné en translation par la pédale de frein du véhicule (lorsqu'elle est enfoncée par le pied de son conducteur). L'aide (ou assistance) au freinage se fait grâce à un contrôle d'une dépression d'air qui est assurée par au moins une source de dépression au niveau de la chambre arrière du module d'assistance pneumatique de freinage. Plusieurs solutions ont été proposées pour générer la dépression précitée. Une première solution consiste à utiliser une pompe à vide attelée au moteur thermique du véhicule. Plus précisément, cette pompe à vide est entrainée mécaniquement par le moteur thermique de manière à aspirer, via un clapet anti-retour, l'air qui est contenu dans la chambre arrière du module d'assistance pneumatique de freinage, tant que le moteur thermique fonctionne (ou tourne). Cette première solution permet de générer une dépression comprise entre environ 850 mbar et environ 950 mbar. Une deuxième solution consiste à utiliser l'aspiration naturelle du moteur thermique via une chambre de plenum. Cette chambre de plenum, qui est disposée en aval du boitier papillon du moteur thermique et en amont des soupapes d'admission de ce dernier, est un lieu où règne une dépression plus ou moins élevée suivant le point de fonctionnement du moteur thermique. Cette dépression est ici utilisée pour aspirer (par intermittence), via un clapet anti-retour, l'air qui est contenu dans la chambre arrière du module d'assistance pneumatique de freinage. Cette deuxième solution permet de générer une dépression comprise entre environ 0 mbar et environ 800 mbar. Une troisième solution consiste à utiliser l'aspiration naturelle du moteur thermique via une chambre de plenum complétée, en parallèle, par l'aspiration réalisée par une pompe à vide électrique. Cette troisième solution reprend donc l'architecture de la deuxième solution qu'elle vient compléter, en parallèle, par une pompe à vide électrique couplée à la chambre arrière du module d'assistance pneumatique de freinage via un autre clapet anti-retour. Cette pompe à vide électrique est mise à contribution sur les points de fonctionnement du groupe motopropulseur qui ne permettent pas de satisfaire à la génération de dépression requise. Les deux dépressions sont donc utilisées pour aspirer (par intermittence selon le point de fonctionnement du moteur thermique et les seuils d'activation de la pompe à vide électrique) l'air qui est contenu dans la chambre arrière du module d'assistance pneumatique de freinage. Cette troisième solution permet de générer une dépression comprise entre environ 500 mbar et environ 800 mbar. Les niveaux et les plages de dépression générés par les trois types de dispositif d'aide au freinage ne sont pas équivalents, ce qui occasionne des difficultés de dimensionnement des systèmes de freinage des véhicules et, généralement, des inégalités de performance de freinage des véhicules. Les meilleures performances sont généralement offertes par les dispositifs du premier type (à pompe à vide attelée au moteur thermique), tandis que les performances les moins bonnes sont généralement offertes par les dispositifs du deuxième type (utilisant la chambre de plenum du moteur thermique). Cela résulte du fait qu'une pompe à vide électrique ne peut malheureusement pas offrir des niveaux de dépression aussi élevés qu'une pompe à vide attelée à un moteur thermique. Par ailleurs, les coûts de ces différents dispositifs sont également très différents et occasionnent des dimensionnements différents du système de freinage qui influent notablement sur les coûts de ces derniers. On comprendra en effet qu'un véhicule équipé d'une pompe à vide électrique associée à une chambre de plenum impose un dimensionnement du système de freinage plus élevé (et donc plus de masse, plus d'encombrement et plus de coût) pour offrir la même prestation de freinage qu'un véhicule équipé d'une pompe à vide attelée au moteur thermique, ou, autrement dit, à iso- dimensionnement du système de freinage la performance de freinage sera plus faible avec une pompe à vide électrique associée à une chambre de plenum qu'avec une pompe à vide attelée au moteur thermique. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose à cet effet un dispositif, destiné à aider le freinage d'un véhicule à moteur thermique, et comprenant un module d'assistance pneumatique de freinage comportant des chambres avant et arrière séparées par un piston entraîné en translation par une pédale de frein du véhicule, une chambre de plenum couplée au moteur thermique pour induire une dépression par aspiration d'air, un premier conduit reliant la chambre arrière à la chambre de plenum via un premier clapet anti-retour, une pompe à vide électrique alimentée par un moteur électrique et propre à induire une dépression par aspiration d'air, et un deuxième conduit connecté à la pompe à vide électrique et au premier conduit entre le premier clapet anti-retour et la chambre arrière, via un deuxième clapet anti-retour. Ce dispositif de contrôle se caractérise par le fait qu'il comprend en outre : - un filtre à air connecté à la chambre de plenum, - un module d'amplification de dépression comprenant une première entrée/sortie couplée au filtre à air, une deuxième entrée/sortie couplée au deuxième conduit entre la pompe à vide électrique et le premier clapet antiretour, et une troisième entrée/sortie, et - un troisième conduit connecté à la troisième entrée/sortie et au premier conduit entre le premier clapet anti-retour et la chambre arrière, via un troisième clapet anti-retour. Cette association d'un module d'amplification de dépression à une pompe à vide électrique placée en parallèle avec une chambre de plenum induit un gain en prestation de freinage important. Le dispositif de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : le module d'amplification de dépression peut mettre en oeuvre un effet Venturi ; il peut également comprendre des moyens de contrôle d'accès destinés à contrôler le couplage entre la deuxième entrée/sortie et la pompe à vide électrique afin de privilégier un passage d'air soit dans le deuxième conduit au détriment d'un passage de ce même air au travers du troisième conduit lorsque la dépression dans la chambre arrière est inférieure à la dépression assurée par la pompe à vide électrique, soit dans le troisième conduit au détriment d'un passage de ce même air au travers du deuxième conduit lorsque la dépression dans la chambre arrière est supérieure à la dépression assurée par la pompe à vide électrique ; - dans un premier mode de réalisation, les moyens de contrôle d'accès peuvent comprendre une électrovanne commandée en fonction de mesures de pression fournies par un capteur de pression installé dans le deuxième conduit juste avant la chambre arrière et comparées à un seuil de pression ; - dans un second mode de réalisation, les moyens de contrôle d'accès peuvent comprendre une électrovanne commandée en fonction de mesures de pression fournies par un capteur de pression installé dans la chambre arrière et comparées à un seuil de pression. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un moteur thermique, une pédale de frein et un dispositif d'aide au freinage du type de celui présenté ci-avant et couplé à la pédale de frein et au moteur thermique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle selon l'invention couplé à un moteur thermique d'un véhicule et à une pédale de frein de ce dernier. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif D destiné à aider (ou assister) le freinage d'un véhicule à moteur thermique MT. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre comprenant au moins un moteur thermique et un système de freinage à pédale. On a schématiquement représenté sur l'unique figure un exemple de réalisation, non limitatif, d'un dispositif d'aide au freinage D, selon l'invention, couplé à la pédale de frein PF du système de freinage d'un véhicule. Comme illustré, un dispositif d'aide au freinage D, selon l'invention, comprend au moins un module d'assistance pneumatique de freinage MAP, un premier conduit CD1 de dépression, une pompe à vide électrique PV, un deuxième conduit CD2 de dépression, un filtre à air FA, un module d'amplification de dépression MAD, et un troisième conduit CD3 de dépression. Le module d'assistance pneumatique de freinage MAP (ou isovac) comprend une chambre avant CV et une chambre arrière CR séparées l'une de l'autre par un piston PS qui peut être entraîné en translation par la pédale de frein PF lorsqu'elle est enfoncée par le pied du conducteur. On comprendra que le volume de chacune des chambres avant CV et arrière CR varie en fonction de la position du piston PS. Le premier conduit CD1 relie la chambre arrière CR à une chambre de plenum CP du moteur thermique MT destinée à induire une dépression par aspiration d'air dans cette chambre arrière CR. Ce premier conduit CD1 comprend un premier clapet anti-retour CA1 entre la chambre de plenum CP et la chambre arrière CR, de manière à n'autoriser que l'instauration d'une dépression dans le premier conduit CD1 au moyen de la chambre de plenum CP. Le deuxième conduit CD2 relie la pompe à vide électrique PV au premier conduit CD1, dans une portion située entre le premier clapet anti- retour CA1 et la chambre arrière CR. Il est donc monté en parallèle du premier conduit CD1. La pompe à vide électrique PV est alimentée par un moteur électrique ME et est propre à induire une dépression par aspiration d'air dans le deuxième conduit CD2. Le deuxième conduit CD2 comprend un deuxième clapet anti-retour CA2 entre la pompe à vide électrique PV et la chambre arrière CR, de manière à n'autoriser que l'instauration d'une dépression dans le deuxième conduit CD2 au moyen de la pompe à vide électrique PV. Le filtre à air FA est connecté à la chambre de plenum CP et au module d'amplification de dépression MAD. Le module d'amplification de dépression MAD comprend une première entrée/sortie couplée au filtre à air FA, une deuxième entrée/sortie couplée au deuxième conduit CD2 entre la pompe à vide électrique PV et le premier clapet anti-retour CA1, et une troisième entrée/sortie. Par exemple, ce module d'amplification de dépression MAD peut être agencé de manière à mettre en oeuvre un effet Venturi. Dans ce cas, ses première et deuxième entrée/sorties présentent une première section et communiquent avec une zone centrale présentant une seconde section notablement moins large que la première section et alimentant la troisième entrée/sortie. Cette partie centrale et la troisième entrée/sortie définissent un rétrécissement qui induit l'effet Venturi d'amplification de la dépression qui dépend du niveau de dépression assuré par la source de dépression qu'est la pompe à vide électrique PV. Le troisième conduit CD3 est connecté à la troisième entrée/sortie du module d'amplification de dépression MAD et au premier conduit CD1, dans une portion située entre le premier clapet anti-retour CA1 et la chambre arrière CR. Il est donc monté en parallèle des premier CD1 et deuxième CD2 conduits. Ce troisième conduit CD3 comprend un troisième clapet anti-retour CA3 entre la troisième entrée/sortie et la chambre arrière CR, de manière à n'autoriser l'instauration d'une dépression dans le troisième conduit CD3 qu'au moyen du module d'amplification de dépression MAD. La pompe à vide électrique PV est chargée de palier un manque de dépression de la part de la chambre de plenum CP parce que le moteur thermique MT est dans un point de fonctionnement pour lequel le niveau de dépression disponible au niveau de sa chambre de plenum CP est faible. La présence d'un module d'amplification de dépression MAD (par exemple à effet Venturi) sur le circuit de la pompe à vide électrique PV permet avantageusement d'accroitre le niveau de dépression que peut assurer cette pompe à vide électrique PV à destination de la chambre arrière CR du module d'assistance pneumatique de freinage MAP. Avant le freinage, les chambres avant CV et arrière CR communiquent entre elles et la chambre avant CV est isolée de la pression atmosphérique. La source de génération de dépression CP ou PV (et éventuellement MAD) met en dépression ces chambres avant CV et arrière CR, et la pression dans ces chambres avant CV et arrière CR vaut P1. Pendant le freinage, la communication entre les chambres avant CV et arrière CR est fermée. Le piston PS se déplace vers la gauche sur l'unique figure. Le volume de la chambre arrière CR étant alors réduit, sa pression augmente jusqu'à une valeur P2 > P1. Simultanément de l'air est admis dans la chambre avant CV, et donc la pression à l'intérieur de cette chambre avant CV augmente jusqu'à une valeur P3. Si la valeur P3 devient égale à la pression atmosphérique, alors la saturation du module d'assistance pneumatique de freinage MAP est atteinte, et donc l'effort d'assistance pneumatique assuré par le dispositif de contrôle D est maximal. Après le freinage, la chambre avant CV du module d'assistance pneumatique de freinage MAP est de nouveau isolée de la pression atmosphérique et les chambres avant CV et arrière CR communiquent de nouveau entre elles. L'air admis dans la chambre avant CV au cours du freinage est alors réparti dans les chambres avant CV et arrière CR, et la pression régnant dans ces dernières (CV et CR) est égale à P4. Les phases de mise en marche et d'arrêt de la pompe à vide électrique PV peuvent être déclenchées à réception d'une information de pression (ou dépression) dans la chambre arrière CR ou en amont de cette dernière (CR), comme on le verra plus loin. Par ailleurs, l'électronique de commande de la pompe à vide électrique PV peut être intégrée dans un boîtier autonome, ou bien dans le calculateur en charge du contrôle du moteur thermique MT, ou encore dans n'importe quel autre calculateur du véhicule. Le dispositif de contrôle D permet ainsi de générer une dépression comprise entre environ 600 mbar et environ 950 mbar. On notera que l'on a schématiquement illustré en pointillés sur l'unique figure des moyens de contrôle d'accès EV installés entre la deuxième entrée/sortie du module d'amplification de dépression MAD et la pompe à vide électrique PV. Ces moyens de contrôle d'accès EV, optionnels, sont destinés à contrôler le couplage entre la deuxième entrée/sortie et la pompe à vide électrique PV afin de privilégier un passage d'air soit dans le deuxième conduit CD2 au détriment d'un passage de ce même air au travers du troisième conduit CD3 lorsque la dépression dans la chambre arrière CR est inférieure à la dépression assurée par la pompe à vide électrique PV, soit dans le troisième conduit CD3 au détriment d'un passage de ce même air au travers du deuxième conduit CD2 lorsque la dépression dans la chambre arrière CR est supérieure à la dépression assurée par la pompe à vide électrique PV. Ces moyens de contrôle d'accès EV permettent avantageusement de palier la légère dégradation de la dynamique d'obtention de la dépression qui est induite par la présence du module d'amplification de dépression MAD. Par exemple, ces moyens de contrôle d'accès EV peuvent comprendre une électrovanne commandée en fonction de mesures fournies par un capteur. Ce dernier peut être de différents types selon l'endroit où il est implanté. Dans un premier mode de réalisation, il peut s'agir d'un capteur de pression. Ce dernier peut être installé dans le deuxième conduit CD2 juste avant la chambre arrière CR. Dans ce cas, un calculateur du véhicule (comme par exemple celui qui est en charge du contrôle du moteur thermique MT) peut activer l'électrovanne EV en fonction d'une valeur de pression mesurée dans le deuxième conduit CD2 et comparée à un seuil de pression. En variante, le capteur de pression peut être installé dans la chambre arrière CR. Dans ce cas, un calculateur du véhicule (comme par exemple celui qui est en charge du contrôle du moteur thermique MT) peut activer l'électrovanne EV en fonction d'une valeur de pression mesurée dans la chambre arrière CR et comparée à un seuil de pression. Dans les deux cas, le seuil de pression peut, par exemple, être pré-calibré, par exemple à 90% de la dépression asymptotique délivrée par la pompe à vide électrique PV. Tant que la dépression mesurée dans le module d'assistance pneumatique de freinage MAP est inférieure à ce seuil, l'électrovanne EV doit être fermée. Elle doit en revanche être ouverte au-delà de ce seuil. En variante, l'information de pression mesurée dans le module d'assistance pneumatique de freinage MAP peut être comparée à une seconde information de pression délivrée par un capteur positionné en sortie de la pompe à vide électrique PV. Dans ce cas, tant que la dépression en sortie de la pompe à vide électrique PV est supérieure à celle dans le module d'assistance pneumatique de freinage MAP, l'électrovanne EV doit être fermée. Elle doit en revanche être ouverte au-delà de ce seuil. Dans une autre variante, on peut prévoir une durée prédéfinie pendant laquelle l'électrovanne EV reste fermée après le démarrage de la pompe à vide électrique PV (5 s ou 10 s, par exemple), suivie d'une durée pendant laquelle l'électrovanne EV est ouverte, jusqu'à ce que la pompe à vide électrique PV s'arrête. L'association d'un module d'amplification de dépression à une pompe à vide électrique placée en parallèle avec une chambre de plenum induit un gain en prestation de freinage important qui compense très largement le surcoût modéré résultant. REVENDICATIONS1. Dispositif (D) d'aide au freinage pour un véhicule à moteur thermique (MT), ledit dispositif (D) comprenant un module d'assistance pneumatique de freinage (MAP) comportant des chambres avant (CV) et arrière (CR) séparées par un piston (PS) entraîné en translation par une pédale de frein (PF) dudit véhicule, un premier conduit (CD1) reliant ladite chambre arrière (CR) à une chambre de plenum (CP) dudit moteur thermique (MT) propre à induire une dépression par aspiration d'air via un premier clapet anti-retour (CA1), une pompe à vide électrique (PV) alimentée par un moteur électrique (ME) et propre à induire une dépression par aspiration d'air, et un deuxième conduit (CD2) connecté à ladite pompe à vide électrique (PV) et audit premier conduit (CD1) entre ledit premier clapet anti-retour (CA1) et ladite chambre arrière (CR), via un deuxième clapet anti-retour (CA2), caractérisé en ce qu'il comprend en outre i) un filtre à air (FA) connecté à ladite chambre de plenum (CP), ii) un module d'amplification de dépression (MAD) comprenant une première entrée/sortie couplée audit filtre à air (FA), une deuxième entrée/sortie couplée audit deuxième conduit (CD2) entre ladite pompe à vide électrique (PV) et ledit premier clapet anti-retour (CA1), et une troisième entrée/sortie, et iii) un troisième conduit (CD3) connecté à ladite troisième entrée/sortie et audit premier conduit (CD1) entre ledit premier clapet anti-retour (CA1) et ladite chambre arrière (CR), via un troisième clapet anti-retour (CA3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module d'amplification de dépression (MAD) met en oeuvre un effet Venturi. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de contrôle d'accès (EV) destinés à contrôler le couplage entre ladite deuxième entrée/sortie et ladite pompe à vide électrique (PV) afin de privilégier un passage d'air soit dans ledit deuxième conduit (CD2) au détriment d'un passage de ce même air au travers du troisième conduit (CD3) lorsque la dépression dans ladite chambre arrière (CR) est inférieure à la dépression assurée par ladite pompe à videélectrique (PV), soit dans ledit troisième conduit (CD3) au détriment d'un passage de ce même air au travers dudit deuxième conduit (CD2) lorsque la dépression dans ladite chambre arrière (CR) est supérieure à la dépression assurée par ladite pompe à vide électrique (PV). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle d'accès (EV) comprennent une électrovanne commandée en fonction de mesures de pression fournies par un capteur de pression installé dans ledit deuxième conduit (CD2) juste avant ladite chambre arrière (CR) et comparées à un seuil de pression. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle d'accès (EV) comprennent une électrovanne commandée en fonction de mesures de pression fournies par un capteur de pression installé dans ladite chambre arrière (CR) et comparées à un seuil de pression. 6. Véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) et une pédale de frein (PF), caractérisé en ce qu'il comprend également un dispositif d'aide au freinage (D) selon l'une des revendications précédentes, couplé à ladite pédale de frein (PF) et audit moteur thermique (MT). 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.