FR2714967A1 - Capteur de pression pour correcteur de freinage asservi à la charge d'un véhicule automobile. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un capteur de pression pour correcteur de freinage (8) asservi à la charge d'un véhicule automobile, le correcteur (8) comprenant un corps (10) dans lequel coulisse un piston (14) commandant l'ouverture ou la fermeture d'un passage de valve (20, 22) entre une entrée et une sortie de fluide de freinage, le capteur comportant une chambre étanche (42, 44) enfermant un fluide, délimitée par une pièce d'appui (36, 38) d'un ressort de suspension du véhicule, par le corps (10), par un élément de pression (28) solidaire du piston (14) et par au moins un élément d'étanchéité (34, 34', 40), l'élément de pression (28) étant soumis sur un premier côté à la pression du fluide dans la chambre étanche (44) et sur un second côté à l'action d'un ressort (32) en appui sur le corps (10). Selon l'invention, des moyens (50) sont prévus pour limiter le mouvement de l'élément de pression (28) et appliquer sur son premier côté une force lorsque la pression du fluide contenu dans la chambre étanche (44) est inférieure à une valeur prédéterminée.

Description

CAPTEUR DE PRESSION POUR CORRECTEUR DE FREINAGE
ASSERVI A LA CHARGE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne l'industrie automobile, et plus particulièrement la commande des correcteurs de freinage des véhicules automobiles, cette commande étant fluidique et assurant l'asservissement du correcteur à la charge du véhicule.

Les correcteurs de freinage sont couramment utilisés dans les véhicules automobiles pour répartir la pression de freinage entre les essieux avant et arrière en fonction de la charge du véhicule, et plus précisément pour moduler la pression dans le circuit de freinage arrière en fonction de la pression dans le circuit de freinage avant et de la charge sur l'essieu arrière, pour assurer un freinage sur les roues arrière d'intensité inférieure à celle du freinage sur les roues avant.

La commande de ces correcteurs peut être mécanique, et dans ce cas elle est unique pour l'essieu arrière, ou elle peut être fluidique, et dans ce cas on peut prévoir un capteur de commande et un correcteur par roue arrière, ce qui permet d'assurer une modulation beaucoup plus précise du freinage sur les roues arrière.

La présente invention se place dans ce dernier contexte, et elle a pour objet un capteur de pression pour correcteur de freinage asservi à la charge d'un véhicule automobile, le correcteur comprenant un corps dans lequel coulisse un piston commandant l'ouverture ou la fermeture d'un passage de valve entre une entrée et une sortie de fluide de freinage, le capteur comportant une chambre étanche enfermant un fluide, délimitée par une pièce d'appui d'un ressort de suspension du véhicule, par le corps, par un élément de pression solidaire du piston et par au moins un élément d'étanchéité, L'élément de pression étant soumis sur un premier côté à la pression du fluide dans la chambre étanche et sur un second côté à l'action d'un ressort en appui sur le corps.

On connaît du document FR-A-2 608 540, correspondant au préambule de la revendication principale, un correcteur de freinage pour véhicule automobile, à commande par fluide sous pression, formé dans un corps muni d'une entrée et d'une sortie de fluide. La liaison entre l'entrée et la sortie est commandée par une valve de correcteur, pilotée par une force de commande proportionnelle à une force d'entrée. Le correcteur est disposé à peu près totalement à l'intérieur d'un ressort de suspension du véhicule, dans une pièce d'appui en forme de godet reposant sur le ressort de suspension.

Ce correcteur est commandé par un capteur du type rappelé ci-dessus, comportant une chambre étanche disposée au fond de la pièce d'appui et délimitée par une membrane déroulante sur laquelle vient en appui un plateau solidaire d'un piston commandant la valve de correcteur, de façon à transformer la force d'entrée en une force de commande transmise à la valve de correcteur dans le sens de l'ouverture par une portion de la surface de la membrane, un ressort de répartition étant intercalé entre le corps et le plateau solidaire du piston.

L'inconvénient d'un tel montage réside dans le fait qu'aucune sécurité n'est prévue pour assurer un fonctionnement minimal en cas de défaillance du capteur de pression. En effet, si la membrane présente une fuite ou se déchire du fait des pressions élevées qu'elle subit, la pression du fluide dans la chambre étanche s'abaisse et peut même stannuler. I1 en résulte donc une diminution de la force de commande du piston de correcteur jusqu'à son annulation complète, le plateau de piston venant en butée sur le fond de la pièce d'appui.

Dans cette situation, la valve de correcteur se ferme, et isole le ou les freins arrière du reste du circuit de freinage. Le correcteur interdit donc le fonctionnement des freins arrière, jusqu'à ce que la pression à l'entrée du correcteur, c'est à dire dans les freins avant, ait atteint une valeur assez élevée pour provoquer la réouverture de la valve et ainsi la réalimentation des freins arrière. Le véhicule se trouve ainsi privé de freins arrière pour la majorité des freinages, ne nécessitant qu'une pression moyenne, ce qui est évidemment préjudiciable à la sécurité du conducteur.

La présente invention a donc pour but de remédier à cet inconvénient, en proposant un capteur du type rappelé ci-dessus, fournissant une information de charge fictive lorsque l'information de charge réelle est erronée ou absente, de façon à assurer un freinage minimal sur les roues arrière en cas de défaillance du capteur.

Selon l'invention, des moyens sont prévus pour limiter le mouvement de l'élément de pression et appliquer sur son premier côté une force lorsque la pression du fluide contenu dans la chambre étanche est inférieure à une valeur prédéterminée.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ces moyens comportent un dispositif à ressort.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description qui suit d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel
- la Figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un capteur de pression réalisé conformément à la présente invention, et pilotant directement un correcteur de freinage, et
- la Figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'un capteur de pression réalisé selon une variante de la présente invention.

On a représenté sur la Figure 1 un correcteur de freinage conventionnel, tel que celui qui est décrit dans le document précité. Un tel correcteur est bien connu de l'homme de l'art et ne sera que succinctement décrit. Ce correcteur, désigné dans son ensemble par la référence 8, est formé dans un corps 10, solidaire d'une partie suspendue d'un véhicule telle que le châssis.

Le corps 10 est muni d'un alésage étagé 12, dans lequel coulisse un piston étagé de correcteur
14.

Dans le corps 10 sont formés deux conduits (non représentés), débouchant dans l'alésage 12, d'arrivée de fluide de freinage en provenance du maître-cylindre et de sortie de fluide de freinage vers un ou plusieurs moteurs de frein pour les roues arrière du véhicule. Le piston de correcteur comporte à son extrémité supérieure (en considérant la Figure 1) un perçage diamétral 16 et un perçage axial 18 débouchant dans le perçage diamétral 16, faisant communiquer les conduits d'arrivée et de sortie de fluide de freinage.

L'extrémité du perçage axial 18 du piston 14 est formée avec un siège de valve 20 pour un élément de valve mobile, une bille 22 dans l'exemple représenté, sollicité vers le siège de valve 20 par un ressort de compression. L'alésage 12 est obturé de façon étanche par un élément de fermeture 24 portant une tige d'actionnement 26 dirigée vers la bille 22.

L'extrémité inférieure du piston de correcteur 14 (en considérant la Figure 1) est solidaire d'un élément de pression 28 coulissant dans une partie de plus grand diamètre 30 de l'alésage étagé 12, un ressort de compression 32 étant disposé entre le corps 10 et l'élément de pression 28.

L'élément de pression 28 coulisse de façon étanche dans l'alésage 30 grâce à un élément d'étanchéité, constitué dans l'exemple représenté par une membrane déroulante 34 fixée de façon étanche par son bord périphérique extérieur au corps 10, et en appui sur la face inférieure de l'élément 28. L'étanchéité de ce coulissement peut tout aussi bien être assurée par un joint torique ou une coupelle d'étanchéité 34' disposée entre l'élément de pression 28 et l'alésage 30, comme on l'a représenté sur la Figure 2.

Le corps 10 coulisse dans un cylindre 36 solidaire d'une coupelle 38 en appui sur un ressort de suspension (non représenté) du véhicule. Le cylindre 36 et la coupelle 38 forment une pièce d'appui du ressort de suspension du véhicule. L'étanchéité entre le corps 10 et la pièce d'appui 36-38 est assurée par une membrane 40.

La membrane 40, la pièce d'appui 36-38, le corps 10 et la face inférieure de l'élément de pression 28, coopérant dans l'alésage 30 avec l'élément d'étanchéité tel que la membrane 34 ou la coupelle 34', délimitent ainsi un volume étanche, constitué dans l'exemple représenté par deux chambres 42 et 44 communiquant entre elles à travers le coulissement entre le corps 10 et le cylindre 36 et/ou par l'intermédiaire d'un perçage 46 dans le corps 10. Ce volume est rempli d'un fluide approprié, par exemple une huile de silicones ou un fluide de freinage.

Enfin, un soufflet de protection 48 est disposé entre la coupelle 38 et le corps 10 pour éviter l'intrusion d'eau entre ces deux composants ou de corps étrangers qui pourraient endommager la membrane 40. Le fonctionnement du correcteur qui vient d'être décrit est bien connu, et ne sera rappelé que pour mémoire, en référence à la Figure 1.

En position de repos, le correcteur se trouve dans la position représentée sur la Figure 1. Lors d'une action de freinage, du fluide de freinage sous pression parvient aux perçages 16 et 18, et s'écoule à travers le passage de valve 20-22, la bille 22 étant à ce moment maintenue écartée de son siège 20 par la tige 26, jusqu'au conduit de sortie vers le frein du véhicule (non représenté).

La pression d'entrée du fluide de freinage exerce sur le piston 14 de correcteur, coulissant de façon étanche dans l'alésage étagé 12, une force dirigée vers le bas (en considérant la Figure 1), la partie inférieure de l'alésage étagé 12 ayant un diamètre plus petit que celui de la partie supérieure de cet alésage étagé. Simultanément, la pièce d'appui 36-38 est soumise en direction du corps 10 à une force correspondant à la charge du véhicule exercée sur le ressort de suspension par l'intermédiaire de la coupelle 38, engendrant dans le volume 4244 une pression représentative de cette charge. Cette pression exerce donc sur le piston 14, par l'intermédiaire de l'élément de pression 28, une force représentative de la charge du véhicule, diminuée de la force exercée par le ressort 32.

Le piston 14 est ainsi soumis à une force résultante qui est fonction de la charge du véhicule sur le ressort de suspension et de la pression d'entrée du fluide de freinage. Lorsque cette dernière pression augmente, la force correspondante exercée sur le piston 14 augmente et provoque son déplacement vers le bas, jusqu'à ce que la bille 22 vienne reposer sur son siège 20, interrompant ainsi la communication entre les conduits d'entrée et de sortie du correcteur, et interdisant donc l'augmentation de la pression de freinage dans le moteur de frein arrière. La pression d'entrée pour laquelle cette interruption se produit est connue sous le nom de point de coupure.

Une nouvelle augmentation de la pression d'entrée exerce sur le piston 14, du fait de la configuration étagée de l'alésage 12, une force supplémentaire sous l'effet de laquelle le piston est repoussé vers le haut, permettant à la tige 26 de rouvrir le passage de valve 20-22, jusqu'à ce qu'un nouvel équilibre soit atteint pour lequel le piston 14 s'éloigne à nouveau de la tige 26 et referme le passage de valve 20-22.

Ainsi, au delà du point de coupure, le passage de valve 20-22 s'ouvre et se referme continuellement de façon à réduire la pression de sortie par rapport à la pression d'entrée, dans un rapport égal à celui des sections de l'alésage étagé 12.

Le point de coupure lui-même est déterminé par la force de rappel du piston de correcteur 14, constituée de la force exercée par le ressort 32 et de la force engendrée par le fluide sous pression dans la chambre 44, cette dernière étant fonction de la charge supportée par le ressort de suspension. Plus cette charge est élevée, et plus le point de coupure est luimême élevé.

On comprend donc que si la chambre étanche 44 ne remplit plus son rôle, l'information de charge transmise par cette dernière au correcteur est erronée, ou même absente, et le correcteur exerce alors une action perturbatrice sur le freinage.

En effet, si l'une des membranes 34 ou 40 ou la coupelle 34' présente une fuite ou une déchirure, la pression dans la chambre 44 s'annule rapidement. L'élément de pression 28 n'est plus alors soumis qu'à la seule force du ressort 32, et entraîne le piston de correcteur 14 vers le fond du cylindre 36. Dans ce mouvement, le passage de valve 20-22 se ferme, interdisant la fourniture de fluide de freinage au moteur de frein, même pour des pressions de freinage inférieures au point de coupure que présenterait le correcteur si le véhicule était à vide, et ceci quelle que soit la charge du véhicule au moment de la défaillance de l'étanchéité du volume 4244-46.

Il faut alors atteindre des pressions de fluide de freinage à l'entrée du correcteur assez élevées pour exercer sur le piston de correcteur une force suffisante pour vaincre la force du ressort 32 et rouvrir le passage de valve 20-22. Le conducteur du véhicule est ainsi privé de freins sur la ou les roues arrière pour tous les freinages d'intensité moyenne, qui constituent la majorité des freinages.

La présente invention a précisément pour but de remédier à cet inconvénient, en fournissant au piston de correcteur 14 une information de charge fictive en cas de défaillance de l'étanchéité du volume 4244-46.

On voit sur les Figures un dispositif à ressort, désigné dans son ensemble par la référence 50, disposé dans la chambre 44. Ce dispositif 50 comporte un ressort 52, précontraint entre deux butées 54 et 56, et dont l'allongement maximal L est déterminé par ces butées. On peut par exemple prévoir un pion 58 solidaire de la butée 56, la butée 54 pouvant glisser sur ce pion 58 vers la butée 56, mais ne pouvant s'en écarter plus que de la longueur maximale L, la tête 60 du pion empêchant ce mouvement d'écartement au delà de la longueur maximale L.

De façon avantageuse, le dispositif 50 pourra être réglable, de façon à pouvoir ajuster avec précision la longueur maximale du ressort 52. On pourra par exemple munir, comme on l'a représenté, le pion 58 d'un filetage pour pouvoir le visser ou le dévisser dans la butée 56 et ainsi fixer la longueur du ressort 52.

De façon également avantageuse, I'une des butées, par exemple la butée 56, pourra être constituée par le fond du cylindre 36, ce fond comportant une protubérance axiale 62 pour coopérer avec le filetage du pion 58 et assurer sa fixation.

La longueur au repos L du ressort 52 pourra ainsi être choisie pour que le dispositif à ressort 50, et en particulier la butée 54, n'interfère pas avec la membrane 34 ou l'élément de pression 28 lors du fonctionnement normal du capteur de pression. De façon plus précise, la distance D entre le dispositif à ressort 50 et l'élément de pression 28, éventuellement muni de la membrane 34, lorsqu'aucune pression de freinage n'est présente à l'entrée du correcteur et lorsque le véhicule n'est soumis à aucune charge, est choisie pour être minimale, et éventuellement nulle.

Le fonctionnement du correcteur équipé du capteur de pression qui vient d'être décrit se déduit aisément des explications qui précèdent. Lorsque la chambre étanche 44 du capteur de pression n'est soumise à aucune défaillance, le correcteur fonctionne comme on l'a décrit plus haut. En effet, plus la charge du véhicule augmente, plus la pression du fluide dans la chambre 44 augmente et maintient l'élément de pression 28 éloigné du dispositif à ressort 50 pour piloter le piston de correcteur 14. Le dispositif 50 n'a donc aucune influence sur le fonctionnement de l'ensemble dans les conditions normales.

Par contre, lors d'une défaillance du capteur de pression, due par exemple à la perte d'étanchéité d'une des membranes 34 ou 40 ou de la coupelle 34', le dispositif 50 entre en action. En effet, dans cette hypothèse, la pression du fluide dans la chambre 44 n'est plus suffisante pour contrebalancer l'action du ressort 32, qui sollicite donc l'élément de pression 28 en direction du dispositif 50, et par conséquent le piston 14 et la bille 22 en éloignement de la tige 26.

Simultanément, la chute de pression dans les chambres 42 et 44 due au défaut d'étanchéité a pour résultat la venue en butée du corps 10 sur la pièce d'appui 36-38, en annulant le jeu fonctionnel X entre ces deux pièces, égal à la plus petite des distances X1 à la partie supérieure du cylindre 36 ou X2 dans le fond du cylindre 36. Dans l'exemple représenté sur la Figure 1, le jeu fonctionnel X entre le corps 10 et la pièce d'appui 36-38 est égal à X1, inférieur à X2.

De façon avantageuse, la distance D a une valeur inférieure ou égale au jeu fonctionnel
X, de sorte que l'élément de pression 28 vient au contact de la butée 54 avant que le corps 18 ne vienne en butée sur la pièce d'appui 36-38, ou en même temps que ce contact si D est égal à
X. Le dispositif 50 agit ainsi pour limiter le mouvement du piston provoquant la fermeture du passage de valve 20-22. Bien entendu, la précontrainte au repos du ressort 52 sera choisie pour être supérieure à la force exercée par le ressort 32 sur l'élément de pression 28, de façon à arrêter le mouvement du piston 14 lorsque la distance D s'est annulée et que le jeu fonctionnel
X s'est également annulé.

De la sorte, en cas de défaillance de l'étanchéité du capteur de pression, une information de charge fictive du véhicule est fournie par le ressort 52 du dispositif à ressort 50 à l'élément de pression 28 et au piston de correcteur 14, cette information de charge fictive étant représentée par la contrainte du ressort 52 lorsqu'il est comprimé d'une valeur égale à la différence entre le jeu fonctionnel X et la valeur de D. Le fluide de freinage pourra ainsi être transmis entre l'entrée et la sortie du correcteur, et le freinage du véhicule pourra quand même intervenir sur les roues arrière, d'une façon analogue au freinage qu'il aurait s'il ne transportait que la charge fictive représentée par la contrainte du ressort 52 comprimé de la valeur cidessus. L'invention permet de choisir cette charge fictive de façon à ce qu'elle représente n'importe quel état de charge réel du véhicule ainsi équipé, et en particulier l'état de charge minimal du véhicule.

Un avantage important de la présente invention réside dans le fait que, lorsque le capteur de l'invention est destiné à équiper un véhicule industriel qui, par hypothèse, a pour fonction première le transport de charges, le dispositif 50 peut facilement être déterminé pour appliquer sur l'élément de pression 28 et le piston 14, dés l'annulation de la distance D, une force égale à celle que lui appliquerait le fluide dans la chambre 44 si le capteur de pression était opérationnel et si le véhicule transportait une charge égale à la moyenne des charges qu'il est amené à transporter. De la sorte, l'influence d'une défaillance du capteur de pression sur le freinage du véhicule pourra être minimisée, le point de coupure du correcteur étant égal à la moyenne des points de coupure qu'il présente en usage normal.

Il est bien évident qu'une telle défaillance du capteur de pression se doit d'être signalée immédiatement au conducteur du véhicule. L'invention permet d'effectuer facilement une telle signalisation. En effet, un conduit 64 est formé dans le corps 10 pour le remplissage en fluide du capteur de pression, et éventuellement sa purge si le fluide est hydraulique. Le bouchon 66 de ce conduit peut ainsi facilement être remplacé par ou associé à un senseur de pression rudimentaire tel qu'un mano-contact, allumant un voyant au tableau de bord du véhicule en cas de chute de pression dans la chambre étanche 44.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle peut recevoir de nombreuses modifications qui apparaîtront à l'homme du métier.

C'est ainsi qu'on a décrit l'exemple d'un dispositif à ressort car il est le plus simple à mettre en oeuvre. L'homme du métier pourra bien sûr utiliser des dispositifs équivalents, comme par exemple un coussin pneumatique ou hydraulique, pour remplir la même fonction et fournir une information de charge fictive au piston de correcteur, en cas de défaillance du capteur de pression où l'information de charge réelle est erronée ou absente, de façon à assurer un freinage minimal sur les roues arrière du véhicule.

On voit aussi que l'invention fournit à l'homme de l'art de nombreux paramètres, tels que la longueur L au repos du ressort 52, sa précontrainte au repos, sa raideur, la distance D entre le dispositif à ressort et l'élément d'étanchéité de la chambre 44, sur lesquels il pourra influer pour obtenir les caractéristiques qu'il désire pour suppléer à une défaillance du capteur de pression et en limiter les conséquences.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1- Capteur de pression pour correcteur de freinage (8) asservi à la charge d'un véhicule automobile, le correcteur (8) comprenant un corps (10) dans lequel coulisse un piston (14) commandant l'ouverture ou la fermeture d'un passage de valve (20,22) entre une entrée et une sortie de fluide de freinage, le capteur comportant une chambre étanche (42,44) enfermant un fluide, délimitée par une pièce d'appui (36,38) d'un ressort de suspension du véhicule, par le corps (10), par un élément de pression (28) solidaire du piston (14) et par au moins un élément d'étanchéité (34,34',40), L'élément de pression (28) étant soumis sur un premier côté à la pression du fluide dans la chambre étanche (44) et sur un second côté à l'action d'un ressort (32) en appui sur le corps (10), caractérisé en ce que des moyens (50) sont prévus pour limiter le mouvement de l'élément de pression (28) et appliquer sur son premier côté une force lorsque la pression du fluide contenu dans la chambre étanche (44) est inférieure à une valeur prédéterminée.

2- Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force appliquée sur le premier côté de l'élément (28) solidaire du piston (14) est appliquée par un dispositif à ressort (50).

3- Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à ressort (50) comporte un ressort (52) précontraint entre deux butées (54,56) déterminant la longueur maximale (L) du ressort (52).

4- Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une (56) des butées est solidaire d'un pion (58) formé avec une tête (60), l'autre (54) butée pouvant glisser sur le pion (58), son mouvement étant limité d'un côté par la tête (60) du pion (58) pour déterminer la longueur maximale (L).

5- Capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la longueur maximale (L) du ressort (52) du dispositif à ressort (50) est réglable.

6- Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur maximale du ressort (52) du dispositif à ressort (50) est réglable par vissage ou dévissage du pion (58) dans la butée (56).

7- Capteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'une des butées (54,56) est constituée par une partie (36) de la pièce d'appui (36,38).

8- Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance (D) au repos entre le dispositif à ressort (50) et l'élément de pression (28) est inférieure ou égale au jeu fonctionnel (X) entre le corps (10) et la pièce d'appui (36,38).

9- Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la distance (D) au repos entre le dispositif à ressort (50) et l'élément de pression (28) est nulle.

10- Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force appliquée par le dispositif à ressort sur l'élément de pression est égale la force engendrée par la pression du fluide dans la chambre étanche (44) lorsque le véhicule ne transporte aucune charge.