Brevet FR3027271A1 — publié le 20160422

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une commande de freinage pour commander le frein hydraulique par un maître-cylindre à partir de la poussée exercée sur la pédale de frein par l'intermédiaire de la tige de commande, agissant sur un piston plongeur actionnant un piston intermédiaire commandant lui-même le piston du maître-cylindre. .Etat de la technique La réglementation internationale relative aux systèmes de freinage impose des conditions minimales aux caractéristiques des sys- tèmes de freinage de véhicules en mode dégradé, à savoir une décélération minimale pour une certaine force appliquée par le conducteur sur la pédale de frein. Toutefois, certains systèmes de freinage, en particulier ceux qui utilisent partiellement ou totalement le réseau électrique de bord du véhicule pour générer la pression hydraulique du système de freins doivent tenir compte des risques de défaillance des composants électriques pour générer la pression dans les conditions normales de freinage. Dans tels systèmes de freinage, on peut imposer des con- ditions supplémentaires aux exigences de la réglementation internationale pour améliorer la fiabilité globale de la fonction de freinage du véhicule. Ces conditions peuvent être celles d'une décélération minimale supérieure à la décélération minimale habituelle pour une certaine force appliquée par le conducteur sur la pédale de frein. On peut facilement avoir une décélération plus forte en réduisant la section hydraulique de l'unité générant la pression (qui est en général le maître cylindre) et reliée à la pédale de frein. Toutefois, cela se traduit par une course de pédale plus importante et le risque que le conducteur ne puisse exercer toute la force nécessaire sur la pédale pour obtenir la décélération vou- lue. Cette situation est détériorée si les circuits de frein contiennent de l'air, ce que le conducteur ne peut détecter dans le cas d'un système de freinage découplé, c'est-à-dire non relié mécaniquement à la pédale de frein. Ce cas peut être considéré comme une défaillance dormante. On peut compenser ces effets en développant une section de chambre supplémentaire pour augmenter le volume de liquide initial à déplacer vers les freins. Au-delà d'une certaine pression ou d'une certaine course, il faut que la chambre additionnelle soit coupée des cir- cuits de frein pour obtenir la décélération requise en utilisant la section hydraulique réduite du maître cylindre. Toutefois, cette chambre supplémentaire se traduit par un coût supplémentaire, une augmentation de la complexité du système de frein et un encombrement plus important lié à l'intégration de composants supplémentaires y compris ceux nécessaires à la gestion de la coupure de cette fonction au-delà d'une certaine pression ou d'une certaine course. De plus, la réalisation d'une section hydraulique réduite dans le maître cylindre se traduit par une réduction de certaines caractéristiques dimensionnelles telles que le diamètre des perçages et des rainures de joint entrainant des difficultés d'usinage et d'assemblage. Il faut en outre développer des nouveaux composants de dimensions réduites tels que des pistons et des joints, ce qui multiplie d'autant le nombre de pièces à concevoir, à fabriquer et à stocker. De même, une section réduite se traduit par un volume déplacé qui sera lui-même réduit, réduisant ainsi le volume total dispo- nible de liquide pour les circuits de frein. Cela peut se compenser en augmentant la course totale du maître cylindre, mais cela augmente la longueur d'encombrement ; de plus la boîte associée à la pédale doit avoir une capacité de course appropriée pour que les pistons du maître cylindre puissent exécuter toute leur course dans la chambre de pres- sion. But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but d'améliorer les caractéristiques en commande directe en mode dégradé d'un système de freinage d'un véhicule automobile tout en évitant de surdimensionner les chambres hydrauliques pour générer la pression dans les circuits de frein. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une commande de freinage pour commander un circuit de frein hydraulique par un maître-cylindre selon le type défini ci-dessus caractérisé en ce que le piston plongeur solidaire en rotation du boîtier de commande de freinage comporte une vis engrenée dans le filetage du piston intermédiaire, ayant un filetage extérieur coopérant avec un filetage en forme de gorge d'un manchon coaxial au piston intermédiaire. La commande de freinage selon l'invention a l'avantage de faciliter l'actionnement du frein en mode de secours en cas de défaillance de commande de freinage puisque la poussée exercée sur la pédale est transmise directement au piston du maître-cylindre qu'il s'agisse d'un maître-cylindre simple ou tandem - l'augmentation de la pression dans le maître-cylindre réalisée par ce mode dégradé est avantageusement définie par la forme que l'on donne au filetage intérieur du manchon coaxial au piston intermédiaire. La forme du filetage intérieur peut ainsi varier entre une pente extrêmement forte au début de la course pour transmettre à ce moment l'effort exercé sur la pédale, direc- tement sans démultiplication au piston primaire puis une pente plus habituelle pour un filetage, à mesure que la pression est censée augmenter dans le circuit de frein, le filetage intérieur en coopération avec le filetage extérieur du piston intermédiaire créée ainsi un effet réduc- teur pour qu'à poussée constante, le travail à fournir soit constant et permette ainsi d'augmenter simplement et sans difficulté pour le conducteur, la pression dans le circuit de frein. Suivant une caractéristique avantageuse, le filetage inté- rieur en forme de gorge du manchon se compose d'un segment arrière à filetage droit, parallèle à l'axe de commande de freinage et d'un segment à filetage incliné faisant suite au segment à filetage droit pour réaliser un rapport de transmission variable du mouvement engendré par la poussée sensiblement constante, voire croissante, exercée sur la pédale de frein et transmise au piston primaire. En particulier, dans le cas d'un filetage intérieur de l'alésage ayant un profil avec d'abord un segment à filetage droit correspondant à une pente extrêmement forte puis un segment à filetage incliné, permet de s'adapter de manière très simple à réaliser, à l'effort que doit fournir le conducteur actionnant la pédale de frein pour déve- lopper la pression dans le circuit de frein. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le segment à filetage incliné du manchon est de sens opposé (pente opposée) au filetage de la vis pour induire dans le piston intermédiaire un mouvement, retardé par rapport au mouvement de la vis du piston plon- geur poussé par la tige de commande. L'effet de démultiplication est particulièrement intéres- sant dans ce cas d'autant plus que le mouvement de retour se fait dans l'ordre inverse, le piston reculant alors plus vite que le piston plongeur. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le piston intermédiaire est solidaire du piston primaire ce qui facilite la réaction de la commande de freinage. Suivant une autre caractéristique, le piston intermédiaire est relié au piston primaire par un palier transmettant le mouvement de translation du piston intermédiaire au piston primaire mais étant dé- couplé de celui-ci pour le mouvement de rotation. Cette réalisation est également avantageuse car elle sépare la réalisation de la commande de freinage de celle du maître-cylindre et offre une grande diversité d'applications en fonction des maîtres-cylindres et des courbes de démultiplication que doit réaliser la commande de freinage. En résumé, le filetage incliné du manchon est de sens opposé à celui du filetage de la vis pour créer la démultiplication, c'est-à-dire l'avancée moins rapide du piston primaire par rapport à l'avancée du piston plongeur. De façon globale, la commande de freinage selon l'invention, s'applique tant à un maître-cylindre simple qu'à un maître- cylindre tandem commandant un seul circuit de frein ou deux circuits de frein en parallèle. Dans tous les cas, en mode dégradé la commande de freinage permet au conducteur d'exercer la poussée sur la pédale de frein pour que celle-ci soit transmise efficacement et simplement au piston primaire du maître cylindre. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de servofreins représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'une com- mande de freinage combinée à un maître cylindre, la figure lA est une vue en coupe partielle d'une variante de commande de freinage, la figure 2 est une vue en coupe simplifiée de commande de freinage de la figure 1, la figure 3 est le développement de la transmission de mouvement de commande de freinage de la figure 1, Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une commande de freinage 100 selon l'invention relié par une tige de commande 101 à la pédale de frein 102. Par convention l'avant et l'arrière de commande de frei- nage100 sont repérés par les références AV et AR. La commande de freinage 100 est combinée à un maître cylindre 110 relié à un ou plusieurs circuits de freins 120 du véhicule. Le maître cylindre 110 peut être un maître cylindre tandem ou un maître cylindre simple. Il est figuré dans le dessin par une seule chambre 111 avec un seul piston 112 appelé néanmoins piston primaire. Dans le cas d'un maître-cylindre tandem, le piston secondaire est un piston flottant en aval du piston primaire. Il en est de même du circuit de frein qui peut être dédoublé dans le cas d'un maître cylindre tandem. En fonctionnement normal, le piston 112 du maître cylindre 110 est actionné selon la demande de freinage détectée par un capteur non représenté, associé à la tige de commande 101 ou au piston plongeur 150 auquel est reliée la tige de commande 101. Le capteur fournit un signal de demande de freinage exploité par la commande du moteur de la commande de freinage actionnant le piston primaire 112 par l'intermédiaire d'une liaison non détaillée. La liaison directe pour la transmission de la poussée exercée sur la pédale de frein 102 vers le piston primaire 112 se com- pose d'un piston plongeur 150 guidé dans l'alésage 163 d'un manchon 160 logé dans le boîtier 103 de la commande de freinage 100. Le piston plongeur 150 a une vis 151 alignée dans l'axe XX de la commande de freinage 100 et il porte une ou plusieurs pattes de guidage 152 circulant dans une rainure axiale 162 du manchon 160 pour guider le piston plongeur 150 en rotation autour de l'axe XX et le laisser libre en translation. A l'avant, la vis 151 du piston plongeur 150 est engagée dans un piston intermédiaire 170 dont la cavité cylindrique est munie d'un filetage 171 dans lequel se visse la vis 151 du piston plongeur 150. Le piston intermédiaire 170 a un filetage extérieur 172 coopérant avec le filetage intérieur 161 en forme de gorge du manchon 160. Le filetage intérieur 161 est composé d'au moins deux segments 161A, 161B dont l'un 161A, côté arrière (AR) est droit ou pratiquement droit, parallèle à l'axe XX et l'autre 161B qui fait suite, est un filetage incliné. Le filetage extérieur 172 du piston intermédiaire 170 qui suit le filetage intérieur 161 se limite à un tronçon de filetage pour s'adapter à la forme des segments de filetage 161A, 161B et surtout permettre le passage d'un segment à l'autre ou s'adapter à un filetage à pas variable. Le piston intermédiaire 170 fait corps avec le piston pri- maire 112. La fonction de secours de la commande de freinage 100 à commande directe décrite ci-dessus est la suivante : La poussée P exercée sur la tige de commande 101 déplace le piston plongeur 150, bloqué en rotation. Le piston intermédiaire 170 soumis à une poussée de sens opposé, générée par la réaction du liquide de frein de la chambre 111 (et du circuit de frein) en cours de compression par le piston primaire 112 se visse sur la vis 151 du piston plongeur 150 en étant asservi dans son mouvement de vissage par la coopération de son filetage extérieur 172 avec le filetage 161 ; ainsi le piston intermédiaire 170 et donc le piston primaire 112 qui est lié, avancent moins vite que le piston plongeur 150 sauf pour la phase mi- tiale lorsque le filetage extérieur 172 est dans le segment de filetage droit 161A du manchon 160. Au-delà de ce début de course, le piston intermédiaire 170 avance moins vite que le piston plongeur 150 de sorte que l'effet de poussée P sur la pédale 102 est démultiplié à mesure que le piston pri- maire 112 avance et que la pression dans la chambre 111 et dans le circuit de frein 120 augmente. La figure lA montre une variante de commande de frei- nage 100 concernant la structure du piston intermédiaire 270 et du pis- ton primaire 212 non plus réalisés en une seule pièce, mais en deux pièces solidaires en poussée mais découplées en rotation par un palier intermédiaire 210. La figure 2 est un schéma explicatif de la transmission directe en mode de secours de la commande de freinage 100 de la figure 1 utilisant les mêmes références que ci-dessus pour les mêmes élé- ments. Cette figure 2 met en évidence une forme de filetage exté- rieur 172 du piston intermédiaire 170. Le manchon 160 est représenté en coupe et les seules parties bordant la gorge formant le filetage 161 du manchon 160 sont représentées. Ainsi apparaît le premier segment droit 161A du filetage suivi du segment hélicoïdal 161B. Le filetage 172 du piston intermédiaire 170 est représenté sous la forme d'un tronçon engagé dans cette position dans le segment droit 161A du filetage 161. La partie du piston intermédiaire 170 reliée au piston primaire 112 n'est par représentée, laissant voir la vis 151. Celle-ci (151) est bloquée en rotation comme cela est représenté à la figure 1, mais mobile en translation (action P) La figure 3 montre le développement de la liaison de transmission de mouvement pour la liaison directe entre la tige de commande 101 et le piston primaire 112 dans un plan. Dans ce schéma, le filetage de la vis 151 est représenté par son développement dans un plan par une droite courante F se déplaçant de la droite vers la gauche à mesure que la vis 151, poussée (P), avance dans le piston intermédiaire 170. En fonction des paramètres des systèmes mécaniques et hydrauliques qui s'opposent ou freinent l'avancée de la vis 151, celle-ci pousse le piston intermédiaire 170 sur le premier segment 161A suivant l'axe XX. Le piston 110 étant bloqué en rotation par l'engagement de son filetage 172 dans le segment 161A qui est droit. Puis à partir du début du second segment 161B, l'avancée du piston plongeur 150 et de sa vis 151 fait que le piston intermédiaire 170 commence à se visser par son filetage extérieur 172 sur le filetage 161 du manchon 16 le long du développement AB du filetage 161. Ce mouvement est représenté schématiquement à la fi- gure 3 pour mettre mieux en évidence la complexité du mouvement forcé du piston 170 commandant la translation du piston primaire 112 dans le maître-cylindre. La représentation de la figure 3 est l'image simplifiée de la figure 2 dans un système d'axes de coordonnées (0X,Y)/ La direction OX (XX) est celle de l'axe XX du piston 150, du piston intermédiaire 170 et du manchon 160. Le filetage 161 est représenté par le segment OA sur l'axe OX (il pourrait aussi être décalé) correspondant au premier segment réel 161A et par le segment incliné AB correspondant au développement dans le plan du deuxième segment 161B, hélicoïdal. Le filetage 172 du piston 170 est réduit dans ce schéma à un point G; il est forcé de suivre le tracé OAB (filetage 161) lorsque le piston 170 est poussé par le piston 150 et son filetage 151. A titre d'illustration, le développement du filetage 151 dans le plan est représenté par la droite F, inclinée. Le schéma montre différentes positions du point G sur le segment OA, soit Gi ou sur le segment AB soit Gi+1. Le déplacement du point G dans la direction OX qui est le déplacement du piston 170 dans cette direction et aussi le déplacement du piston 112 du maître-cylindre, est représenté par les points GiO, Gi+10 qui sont chaque fois la projection du point G sur l'axe OX. La droite F représentant le filetage 151 vu du point G coupe l'axe OX au point M qui représente le déplacement du filetage 151 (le filetage 151 ne tourne pas autour de l'axe XX, ou X) mais avance ou recule comme le piston 150. Ainsi, sur le segment OA, le point G (filetage 172 ou pis- ton 170) avance comme le point M (Mi) alors que sur le segment AB, compte tenu de la géométrie des filetages 151, 161 de cet exemple de réalisation, le point G (Gi +1, Gi +1,0) est en retard par rapport au point M (Mi + 1). Cela signifie que dans cet exemple, le piston 170 (et le piston 112) avance moins vite que le piston 150 actionné par la pédale 102. Cela correspond à un effet de démultiplication de l'effort pour générer une plus forte pression dans la chambre 111 par le piston primaire 112 en fin de course, pour un même effort exercé sur la pédale 102.10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Servofrein 101 Tige de commande 102 Pédale de frein 103 Boîtier de la commande de freinage 110 Maître cylindre 111 Chambre du maître cylindre 112 Piston / Piston primaire 120 Circuit de frein 150 Piston plongeur 151 Vis du piston plongeur 152 Patte de guidage 160 Manchon 161 Filetage intérieur du manchon 160 161A Segment à filetage droit 161B Segment à filetage incliné / Filetage hélicoïdal 162 Rainure axiale 163 Alesage 170 Piston intermédiaire 171 Filetage intérieur 172 Filetage extérieur 210 Palier intermédiaire 212 Piston primaire 270 Piston intermédiaire Mi, Mi+1 Point courant du filetage 151 Pi, Pi+1 Point courant du piston intermédiaire PiO, Pi+10 Projection du point courant sur l'axe XX Axe XX Axe de la commande de freinage30 REVENDICATIONS1°) Commande de freinage pour commander un circuit de frein hydraulique (120) par un maître-cylindre (110) à partir de la poussée P exercée sur la pédale de frein (102) par l'intermédiaire de la tige de commande (101), agissant sur un piston plongeur (150) actionnant un piston in- termédiaire commandant lui-même le piston du maître-cylindre, commande de freinage caractérisée en ce que le piston plongeur solidaire en rotation du boîtier (103) de commande de freinage comporte une vis (151) engrenée dans le filetage (171) du pis- ton intermédiaire (170), - le piston intermédiaire (170) ayant un filetage extérieur (172) coopérant avec un filetage intérieur (161) dans l'alésage (163) d'un manchon (160) coaxial au piston intermédiaire. 2°) Commande de freinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filetage intérieur (161) dans l'alésage (163) du manchon (160) se compose d'un segment arrière à filetage droit (161A), parallèle à l'axe XX du commande de freinage et un segment à filetage incliné (161B) faisant suite au segment à filetage droit (161A) pour réaliser un rapport de transmission variable du mouvement engendré par la poussée P sur la pédale de frein sur le piston primaire (112). 3°) Commande de freinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le segment à filetage incliné (161B) du manchon (160) est de sens opposé au filetage de la vis (151) pour induire dans le piston intermédiaire un mouvement, retardé par rapport au mouvement d'avancée de la vis (151) du piston plongeur (150) poussé par la tige de commande. 4°) Commande de freinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston intermédiaire (170) est solidaire du piston primaire (112). 5°) Commande de freinage selon la revendication 1,caractérisée en ce que le piston intermédiaire (270) est relié au piston primaire (212) par un palier (210) transmettant le mouvement de translation du piston intermédiaire (270) au piston primaire (212) mais découplé de celui-ci pour le mouvement de rotation.