FR2918332A1 - Systeme de commande pour systeme de freinage hydraulique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système de commande de freins pour véhicule automobile comportant un organe de commande de frein (1), un servomoteur d'assistance au freinage (4), un maître cylindre de frein (5). Le système de l'invention comporte en outre un simulateur (3) couplé pneumatiquement au piston (42) du servomoteur d'assistance au freinage (4). Ce simulateur (3) reçoit au moins une commande de freinage de l'organe de commande de frein(1) et permet d'établir, en échange, une différence de pressions entre la chambre avant (40) et la chambre arrière (41) du servomoteur d'assistance au freinage de façon à commander le déplacement du piston (42).Application: Freins pour véhicules automobiles.

Description

1 L'invention concerne un système de commande de frein pour véhicules

automobiles et notamment un système de commande hydraulique. L'invention est également applicable à des systèmes de freinage mixtes tels que prévus dans les véhicules hybrides (véhicules à traction électrique et à traction par moteur à combustion interne) comprenant un système de freinage à actionnement hydraulique et un système à freinage électrique utilisant le ou les moteurs de traction électriques en générateurs électriques. Dans les techniques connues de systèmes de freinages hydrauliques de véhicules automobiles, un servomoteur d'assistance au freinage comporte essentiellement une enceinte comprenant deux chambres (la chambre avant ou chambre à vide et la chambre arrière ou chambre de travail) séparées par une membrane mobile solidaire d'un piston. Une tige de commande peut se déplacer vers l'avant du véhicule lorsque le conducteur du véhicule actionne la pédale de frein. Ce déplacement de la tige de commande est transmis à un plongeur qui actionne des moyens d'assistance et le piston du servomoteur. Généralement, ces moyens d'assistance comprennent une vanne trois voies dont l'actionnement permet d'interrompre la communication entre la chambre à vide et la chambre de travail du servomoteur et de mettre cette dernière chambre à l'atmosphère ambiante. Etant donné que la chambre à vide est normalement sous vide, et en raison de la différence de pressions entre les deux 2

chambres, une force d'assistance est exercée sur le piston qui sépare les deux chambres. Le piston se déplace alors vers l'avant agissant sur une tige de poussée servant à actionner le maître-cylindre du circuit de freinage. La tige de commande qui est actionnée par l'organe de commande de frein (pédale de frein) est en contact avec le piston du servomoteur, lequel est en contact avec la tige de poussée qui agit sur le piston du maître cylindre. Les différents éléments qui couplent la pédale de frein au piston du maître cylindre sont donc en contact les uns avec les autres. Le conducteur perçoit donc les réactions du circuit de freinage par l'intermédiaire de la pédale de frein.

Cependant, si un dispositif du véhicule déplace du fluide de freinage d'un point quelconque du circuit de freinage vers le maître cylindre, on aura une réaction au niveau de la pédale de frein et cette réaction sera ressentie par le conducteur. Par exemple, lors d'un freinage ayant pour effet de bloquer les roues du véhicule, le système d'antiblocage des roues (ABS) a pour fonction de réduire le freinage et pour cela d'extraire du fluide de freinage des freins de roues pour l'injecter dans le maître cylindre. Ou bien, dans les systèmes de contrôle dynamiques de trajectoire (ESP), un groupe hydraulique est capable d'agir sur un ou plusieurs circuits de freinage indépendamment de la commande des freins et cette action est également ressentie au niveau de la pédale de frein et si le conducteur freine au moment de ce fonctionnement de l'ESP, il ressentira une variation de la sensation du freinage qui ne correspondra pas forcément à la sensation de freinage qu'il perçoit habituellement. Il convient également de signaler que l'injection de fluide de freinage dans le circuit de freinage par le groupe hydraulique peut avoir pour effet le recul des pistons du maître cylindre et cela a aussi pour effet de provoquer un recul de la pédale de frein. Si cela se produit au moment où le conducteur exerce un effort de freinage relativement important, le recul de la pédale de frein est absorbé par la cheville du conducteur ce qui peut être pour le moins désagréable pour le conducteur. Cela peut même être à l'origine de dommages corporels lors d'un accident, notamment frontal, se produisant tandis que le conducteur exerce une forte pression sur la pédale de frein. On peut donc avoir intérêt à amortir, voire à supprimer ou à absorber la retransmission de tous ces effets qui sont induits dans les circuits de freinage et/ou dans le maître cylindre vers la pédale de frein.

Une solution pour résoudre ces inconvénients est de prévoir une commande électrique du système de commande et de prévoir un système qui applique à la pédale de frein des ordres mécaniques qui simulent des sensations de freinage que le conducteur ressent habituellement avec un système de freinage classique dans les mêmes conditions de freinage. Dans la suite de la description, on appellera ce dispositif "simulateur de sensation de freinage". Dans un tel système, les dispositifs de freinage réels sont donc déconnectés du simulateur de sensation de freinage qui en retour du freinage applique des effets à la pédale de frein.

Cependant, de tels systèmes sont coûteux par rapport aux systèmes de freinage hydrauliques classiques. L'introduction de commandes électriques et de connectiques pose généralement des problèmes de fiabilité. Ces systèmes sont donc d'autant plus coûteux si on leur impose les mêmes exigences de fiabilité et de sécurité qu'aux systèmes hydrauliques classiques. Par ailleurs les véhicules dits hybrides qui possèdent à la fois au moins un moteur de traction électrique alimenté par des batteries pour la propulsion du véhicule et un moteur à combustion interne (à essence, gaz oil, gaz, ou tout autre carburant) sont équipés généralement de freins électriques dans lesquels le freinage est obtenu par freinage inductif et récupération d'énergie à partir du moteur de traction électrique du véhicule. Le moteur électrique de traction fonctionne alors en générateur électrique, l'énergie électrique récupérée étant utilisée pour recharger les batteries ce qui est intéressant pour l'utilisation du véhicule.

Dans ces systèmes, il est également possible de faire varier le couple de freinage électrique. Lors d'un freinage, on n'applique pas alors toujours le maximum du frein électrique. Cela peut être par exemple le cas avec l'utilisation d'un radar donnant des informations sur l'état de la route, ou lors d'une manoeuvre plus ou moins rapide de la pédale de frein (par exemple un appui important suivi d'un relâchement de la pédale de frein). On peut également prévoir d'envoyer un courant inverse dans le moteur électrique soit pour des questions de sécurité, soit pour des questions de sensation à la pédale de frein.

Cependant, le freinage électrique ne donne pas entièrement satisfaction en raison notamment de l'augmentation progressive de son efficacité et de la diminution de son efficacité à faibles vitesses. Il 5 convient donc d'équiper le véhicule d'un système de freinage qui puisse pallier les inconvénients du système de freinage électrique. Les systèmes à commandes hydrauliques par servomoteurs d'assistance au freinage ont fait leur preuve et il est connu de prévoir un système de freinage hydraulique qui puisse apporter un complément de freinage au système de freinage électrique. Le système de freinage hydraulique n'est alors pas couplé directement à la pédale de frein mais est commandé par l'intermédiaire d'un dispositif de commande intermédiaire. L'invention concerne donc un système de commande de freinage qui permet de résoudre ces problèmes et avantageusement un système de freinage dont l'actionnement des dispositifs de freinage des roues du véhicule est hydraulique. Ce système permet de découpler la pédale de frein des effets provoqués sur les circuits de freinage du véhicule par les différents systèmes du véhicule tel que l'antiblocage des roues (ABS) ou le système de contrôle dynamique de trajectoire (ESP), mais qui restitue vers la pédale de frein des effets qui simulent des sensations de freinage. Il peut être également utilisé dans un véhicule équipé d'un système de freinage électrique pour compléter le fonctionnement de ce système électrique.

L'invention concerne donc un système de commande de freins pour véhicule automobile comportant: - un organe de commande de frein, - un servomoteur d'assistance au freinage lequel comprend une chambre à vide et une chambre de travail séparées par un piston de servomoteur, ledit servomoteur d'assistance au freinage permettant de fournir une commande de freinage amplifiée fonction de la différence de pressions existant entre les deux dites chambres, - un maître cylindre de frein recevant les commandes de freinage amplifiées du servomoteur d'assistance au freinage et induisant une pression de freinage dans le circuit hydraulique de freinage du véhicule, le système comportant en outre un simulateur couplé pneumatiquement ou hydrauliquement au piston du servomoteur d'assistance au freinage, ledit simulateur recevant au moins une commande de freinage de l'organe de commande de frein et permettant d'établir ou de contrôler, en échange, une différence de pressions entre la chambre à vide et la chambre de travail du servomoteur d'assistance au freinage de façon à commander le déplacement du piston. Selon l'invention, ledit simulateur comporte une vanne pneumatique trois voies à commande hydraulique permettant: - lors d'une commande de freinage initiée par l'organe de commande de frein, la mise en 7

communication de la chambre de travail avec une pression supérieure à celle de la chambre à vide pour commander le fonctionnement du servomoteur d'assistance au freinage et, par suite, l'actionnement du maître cylindre, - lorsque la pression dans le circuit hydraulique de freinage du véhicule dépasse un certain seuil de pression: l'arrêt de la mise en communication de la chambre de travail avec ladite pression supérieure à celle de la chambre à vide. Selon une forme de réalisation de l'invention, la vanne trois voies comporte: - un palpeur mobile axialement, - un clapet mobile axialement et 15 susceptible d'être en appui sur ledit palpeur mobile, -un siège de clapet mobile axialement susceptible d'être en appui sur le clapet. Le palpeur mobile est commandé par l'organe 20 de commande de frein pour s'écarter du clapet et mettre ainsi la chambre de travail en communication avec la pression atmosphérique, et ledit siège de clapet étant commandé par la pression régnant dans le circuit hydraulique de 25 freinage pour s'écarter dudit clapet et permettre à celui-ci ce se rapprocher du palpeur mobile et interrompre la communication de la chambre de travail avec la pression atmosphérique lorsque la pression dans le circuit de freinage dépasse ledit 30 seuil de pression.

Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, ledit siège de clapet est porté par une douille mobile axialement ou fait partie de cette douille. Un premier ressort permet d'exercer un premier effort sur cette douille pour la pousser vers le clapet. La douille est mobile dans une première chambre d'admission de pression qui est couplée hydrauliquement au circuit hydraulique de freinage du véhicule et qui est mise à la pression qui règne dans le circuit hydraulique de freinage de façon à ce que cette pression exerce sur la douille un deuxième effort contraire au premier effort exercé par le premier ressort.

Avantageusement, le système comporte au moins un deuxième ressort fournissant un troisième effort tendant à s'opposer au déplacement axial dudit palpeur sous la commande de l'organe de commande de frein.

Selon une variante de réalisation le système comporte un troisième ressort (R22) d'élasticité différente de celle du deuxième ressort (R21) et qui fournit un quatrième effort tendant, en combinaison avec l'effort du deuxième ressort, à s'opposer au déplacement axial dudit palpeur (32) sous la commande de l'organe de commande de frein. Selon une forme de réalisation, le clapet mobile axialement comporte un axe de commande possédant un élément d'appui sur lequel lesdits deuxième et troisième ressorts exercent leurs 9

efforts tendant à s'opposer au déplacement axial dudit palpeur. Avantageusement, ledit simulateur comporte un piston de commande commandé hydrauliquement par l'organe de commande de frein et qui permet de commander le déplacement dudit palpeur. Selon une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le système comporte un dispositif d 'actionnement comportant une chambre d'actionnement dans laquelle coulisse un piston d 'actionnement commandé par l'organe de commande, ledit piston de commande étant couplé hydrauliquement à ladite chambre d'actionnement par une vanne de blocage de façon que: - dans un premier mode de fonctionnement ladite vanne de blocage permet au piston d 'actionnement de commander le déplacement du piston de commande, - et que dans un deuxième mode de fonctionnement ladite vanne de blocage interdit au piston d'actionnement de commander le déplacement du piston de commande, le piston d'actionnement commandant alors hydrauliquement le déplacement d 'une tige de commande qui agit sur un piston primaire du maître cylindre. Selon l'invention, on peut également prévoir que ladite tige de commande agit sur le piston de servomoteur, lequel agit sur le piston primaire du maître cylindre.

Selon une variante de réalisation du système selon l'invention, le maître cylindre de 10

frein comporte un piston primaire qui comporte un piston annulaire qui est commandé par le piston de servofrein et un piston central qui coulisse dans le piston annulaire et qui est commandé par l'organe de commande sans intervention du piston de servofrein. Selon cette variante de réalisation, on peut prévoir par ailleurs, qu'une tige de commande actionnée hydrauliquement par le piston d'actionnement permet d'agir sur le piston de servomoteur. Avantageusement, la tige de commande est couplée mécaniquement audit piston central. Elle peut alors comporter un épaulement destiné à ne pas être en contact avec le piston de servomoteur d 'un freinage assisté pneumatiquement lorsque la vanne trois voies du simulateur est dans un état d 'équilibre de freinage, et qui est destiné à appuyer sur le piston de servomoteur lors d'un freinage non assisté, ou au contraire, au-delà de la saturation de freinage du servomoteur pneumatique d'assistance au freinage lors d'un freinage assisté. Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et faite à titre d 'exemple en liaison avec les figures annexées qui représentent: - la figure 1, un exemple de réalisation du 30 système de commande de circuit de freinage selon l'invention, 11

la figure 2, une variante de réalisation du système de commande de la figure 1, - la figure 3, une autre variante de réalisation du système de commande selon l'invention dans laquelle on prévoit, pour le piston primaire du maître cylindre, deux pistons concentriques, - les figures 4a à 4c, différentes phases de fonctionnement du système de commande de la figure 3 qui mettent en évidence l'utilité des deux pistons concentriques du maître cylindre, - les figures 5a et 5b, des courbes de fonctionnement du système de commande de la figure 3 représentant respectivement la pression dans le maître-cylindre de frein en fonction de la course de la pédale de frein et la force exercée en fonction de la course de la pédale de frein, les figures 6a et 6b, des courbes de fonctionnement d'un système de commande tel que celui de la figure 3 dans lequel on prévoit un source de pression auxiliaire permettant d'induire une pression supplémentaire dans le circuit de freinage. DESCRIPTION DETAILLEE En se reportant à la figure 1, on va donc décrire un exemple de réalisation du système de commande de circuits de freinage selon l'invention.

Ce système comporte de manière connue un servomoteur d'assistance au freinage 4 qu'on appellera 12

servofrein dans la suite de la description et qui comporte une chambre de travail 41 et une chambre à vide 40 séparées par une membrane ou piston de servofrein 42 pouvant se déplacer selon l'axe du servofrein 4. Le déplacement du piston 42 commande par l'intermédiaire d'une tige de poussée 43 le déplacement des pistons 50, 51 d'un maître cylindre de freinage 5. Celui-ci induit des pressions dans les circuits de freinage 6 du véhicule.

Selon l'invention, il est prévu un dispositif hydraulique ou pneumatique intermédiaire 3 que nous appellerons simulateur 3 dans la suite de la description. Un dispositif de commande de freinage ou pédale de frein 1 qui est actionnée par le conducteur du véhicule permet de commander un dispositif d'actionnement hydraulique 7 qui est maintenu dans la paroi arrière 46 du servofrein. Le dispositif d'actionnement 7 comporte un alésage 71 dans lequel peut coulisser un piston d'actionnement 70.

Le simulateur 3 comporte une vanne trois voies (32, 34, 33) qui permet: -soit de mettre en communication la chambre de travail 41 avec la chambre à vide 40. Dans ce cas, les pressions sont sensiblement équilibrées des deux côtés du piston 42 et celui-ci reste immobile, - ou d'isoler la chambre de travail 41 de la chambre à vide 40 (il s'agit d'une phase de début de freinage) - soit de mettre en communication la chambre de 30 travail 41 avec l'air atmosphérique, la chambre de travail étant isolée de la chambre à vide. Une différence 13

de pressions est créée entre la chambre à vide 40 et la chambre de travail 41. Le piston de servofrein est sollicité pour se déplacer vers la chambre à vide (vers la gauche sur la figure 1). Le déplacement du piston de servofrein 42 a pour effet de pousser la tige de poussée 43 vers le maître cylindre de freins 5. Le servofrein fournit alors un effort de freinage au maître cylindre de freins. Le système de l'invention comporte donc une vanne trois voies permettant de commander le servomoteur d'assistance au freinage 4 mais cette vanne trois voies est dissociée du piston 42 du servofrein et ne se déplace pas avec lui contrairement aux vannes trois voies des servofreins couramment utilisés dans la technique.

Dans un tel système, la pédale de frein est ainsi découplée mécaniquement du servofrein d'assistance au freinage 4, du maître cylindre de frein 5 et des circuits hydrauliques de freinage 6 du véhicule. On va maintenant décrire plus en détails le 20 simulateur 3 de la figure 1. Un piston 31 est mobile dans une enceinte 39 et permet de commander la vanne trois voies qui est contenue dans une enceinte 38. Cette vanne trois voies comporte: - un palpeur 32 mobile axialement sous la 25 commande du piston 31 et avantageusement ce palpeur est solidaire du piston 31, - un clapet 33 mobile axialement et susceptible d'être en appui sur le palpeur 32, un siège de clapet 34 porté par une douille 340 30 mobile axialement et susceptible d'être en appui sur le clapet 33. 14

Au repos, le simulateur est dans l'état représenté sur la figure 1: - le palpeur 32 est poussé vers la droite (sur la figure 1) par les ressorts R21 et R22, - le _cassage entre le palpeur 32 (ou plus précisément le siège de clapet porté par le palpeur) et le clapet 33 est fermé, - la douille 340 est poussée vers la droite par le ressort R3 sans que le passage entre le clapet 33 et le siège de clapet 34 soit fermé. En effet, une butée limite le recul vers la droite de la douille 340. La chambre de travail 41 est donc à la pression de la chambre à vide 40. Le palpeur 32 est commandé par l'organe de 15 commande de frein 1 par l'intermédiaire du dispositif d'actionnement 7 et par le piston 39. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein 1, le piston d'actionnement 70 se déplace vers la gauche (sur la figure 1) dans l'alésage 71. Un fluide 20 sous pression est transmis par la vanne 79 dans la chambre 39. Le piston 31 est poussé vers la gauche et commande le déplacement du palpeur 32. Le déplacement du palpeur 32 vers la gauche permet au clapet 33 de se déplacer vers la gauche sous 25 l'action du ressort 24 et le passage entre le clapet 33 et le siège de clapet 34 est fermé. La communication entre la chambre à vide 40 et la chambre de travail 41 est interrompue. De plus, le palpeur 32, en se déplaçant vers la gauche, ouvre un passage entre le palpeur 32 et 30 le clapet 33. La chambre de travail 41 est alors mise en communication avec la pression atmosphérique par l'accès 15

301, le passage 302, le passage entre le palpeur 32 et le clapet 33, l'accès 304 et la canalisation 344. Une différence de pression est induite entre les chambres 40 et 41 du servofrein. Le piston du servofrein 42 se déplace vers la gauche et commande, par la tige de poussée 43, le fonctionnement du maître cylindre de frein 5 qui commande la mise sous pression du circuit de freinage 6 du véhicule. Durant ce fonctionnement, le passage entre le siège de clapet 34 et le clapet 33 est fermé en raison du ressort R3 qui pousse la douille 340 vers la droite et du ressort 24 qui pousse le clapet 33 vers la gauche. Par ailleurs, le simulateur 3 possède une chambre 35 qui est reliée par un accès 307 et une canalisation 350 au circuit hydraulique de freinage 6 du véhicule. Un épaulement 341 de la douille 340 coulisse dans la chambre 35. La pression dans le circuit hydraulique de freinage 6 est communiquée à la chambre 35 et a tendance à pousser vers la gauche l'épaulement 341. Cependant, le ressort R3 pousse la douille 340 vers la droite. Lorsque la pression dans le circuit hydraulique de freinage dépasse un seuil déterminé, et plus précisément lorsque la pression exercée sur l'épaulement 341 devient supérieure à l'effort exercé par le ressort R3, la douille 340 se déplace vers la gauche. Le siège de clapet 34 se déplace vers la gauche. Le clapet 33, qui est poussé vers la gauche par le ressort 24, accompagne le déplacement du siège de clapet 34 jusqu'à ce que le clapet 33 entre en contact avec le palpeur 32. La communication de la chambre de travail 41 avec la pression atmosphérique est alors interrompue. 16

Le système est alors dans un état d'équilibre de freinage. Le siège de clapet 34 et le palpeur 32 sont en appuie sur le clapet 33. Si la face du clapet 33 en contact avec le palpeur et le siège de clapet 34 est plane ou quasiment plane, on peut considérer que le siège de clapet 34 et le palpeur 32 sont alignés selon un même plan. Dans cet état d'équilibre de freinage, la pression dans la chambre de travail 41 cesse d'augmenter et conserve son état de pression. Le déplacement du piston 42 du servofrein est freiné voire stoppé. La pression dans le circuit hydraulique de freinage n'augmente plus. Lors de ce fonctionnement, le déplacement du palpeur 32 doit vaincre l'effort exercé vers la droite par les ressorts R21 et R22 sur l'épaulement 321 du palpeur. Ces ressorts simulent ainsi un effort de freinage qui est ressenti par le conducteur en appuyant sur la pédale de frein.

Avantageusement, les deux ressorts R21 et R22 ont des raideurs différentes. Par exemple, le ressort R2l a une raideur plus faible que celle du ressort R22, ce qui permet de simuler des efforts de freinage différents. Cependant dans une variante de réalisation simplifiée non représentée, on pourrait ne prévoir qu'un seul ressort en lieu et place des ressorts R21 et R22. Dans un tel système, les lois course/effort et course/pression maître cylindres sont maîtrisées indépendamment l'une de l'autre et indépendamment de l'absorption du système de freinage. 17

En effet, l'effort sur la pédale de frein en fonction de la course de cette pédale peut s'exprimer par la formule: Fin = (Tin x R1) + (Tin x Sl/S2 x R2) Soit : Fin = Tin(Rl+Sl.R2/S2) dans laquelle: Fin = Effort d'entrée à la pédale de frein Tin = Course d'entrée à la pédale de frein S1 = Section hydraulique du piston d'actionnement 70 Rl = Raideur du ressort de rappel du piston d'actionnement 70 S2 = section du piston du simulateur 3 S3 = Section annulaire de la douille 340 R3 = Raideur du ressort de la douille R2 = R21 + R22 = Raideur des ressorts de simulateur. Une loi course/effort peut donc être obtenue en choisissant les caractéristiques des différents ressorts et les différentes sections utiles à des valeurs déterminées. Pour une condition donnée d'équilibre de la valve (sièges alignés), l'effort sur la douille est donné par: F douille = R3 x (Tin x Sl/S2) La pression dans le maître cylindre nécessaire pour atteindre cet effort est de: Pmc = F douille / S3 La pression dans le maître cylindre en fonction de la course de la pédale de frein peut donc s'exprimer 30 par la formule: Pmc = (R3/S3).(Tin.Sl/S2) La condition d'équilibre de la valve est atteinte lorsque le siège de clapet 34 et le siège du palpeur 32 sont alignés dans un même plan. La pression dans le circuit de freinage nécessaire pour obtenir cet alignement est fonction de la raideur du ressort R3. Ainsi la loi course d'entrée / pression maître cylindre est déterminée à partir de ces deux derniers paramètres, indépendamment de l'absorption du circuit de freinage.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la pédale de frein 1 agit sur le piston 70 qui est mobile dans l'enceinte 71. Cette enceinte contient un fluide permettant de transmettre la pression créée par le piston 70. Par exemple, ce fluide est alimenté par le réservoir de liquide de frein. Evidemment, la pression créée par le piston 70 est retransmise à l'enceinte 39 lorsque la vanne 79 est ouverte. Par ailleurs, dans cet exemple de réalisation, il a été prévu deux ressorts R21 et R22, ce qui permet d'obtenir deux pentes différentes de l'effort à la pédale de frein en fonction de la course. Cependant dans un mode de réalisation simplifié on peut prévoir un seul ressort. Avantageusement, le ressort R3 est associé à un ressort R38 qui est de préférence à l'état libre au repos (non contraint au repos) en raison d'un jeu ménagé entre ledit ressort R38 et la face intérieure de la douille 340. En cas de disfonctionnement du servofrein 4 et/ou du simulateur 3, l'invention prévoit avantageusement la 30 fermeture de la vanne 79.

Ainsi, la vanne 79 étant fermée pour un freinage sans assistance pneumatique, l'enceinte 71 transmet intégralement la poussée sur le piston 70 sans allongement de la course.

Avantageusement, on met en oeuvre une vanne 79 à commande pneumatique comportant une membrane dont une des faces est reliée pneumatiquement à la source de vide 400 alimentant la chambre avant 40 du servomoteur pneumatique d'assistance au freinage.

Avantageusement, la vanne 79 est une vanne électrique, le système de freinage comportant en outre un détecteur ou capteur délivrant un signal électrique d'absence de vide dans la chambre avant 40 du servomoteur pneumatique d'assistance au freinage.

Avantageusement, le système de freinage comporte en outre un capteur de pression 79' relié à l'enceinte 71 fournissant une information, avantageusement redondante, sur la consigne de freinage résultant de la force exercée par le conducteur sur la pédale de frein.

Lors d'une commande de freinage, le piston 70 se déplace vers la gauche sous la commande de la pédale de frein. Le fluide dans l'enceinte 71 est comprimé et provoque le déplace vers la gauche du piston 73. Celui-ci appuie par son embase 74 sur le piston de servofrein 42 qui commande, par la tige de poussée 43, l'actionnement des piston 50 et 51 du maître cylindre. On voit donc qu'en cas d'incident, le conducteur peut agir à l'aide de la pédale de frein sur les pistons du maître cylindre. La figure 2 représente une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le conducteur 20

agit directement sur le simulateur 3 par la pédale de frein. Le piston d'actionnement 70 coulisse dans l'enceinte 71 qui est intégrée dans le simulateur 7. Le fluide qui est comprimé dans l'enceinte 71 par le piston 70 commande le déplacement du piston 31 vers la gauche. Le fonctionnement du simulateur 3 et la commande du servofrein 4 sont similaires à ce qui a été décrit précédemment.

La figure 3 représente une autre variante de réalisation ce l'invention dans laquelle le piston primaire du maître cylindre comporte deux pistonsconcentriques 57 et 58. Le piston 57 est un piston annulaire et est commandé par le piston 42 du servofrein.

Le piston central 58 coulisse dans le piston annulaire 57 et est commandé par la pédale de frein sans intervention du piston 42 de servofrein. Avec un simulateur de type actuateur piloté par la pression (PCA ou Pression Control Actuation en terminologie anglo-saxonne), la force d'entrée de commande fournie par le conducteur n'a aucune contribution significative à l'établissement de la pression dans le système de freinage du véhicule. Cela signifie que par rapport à un système servofrein/maître cylindre conventionnel de même taille de servofrein et de même diamètre d'alésage de maître cylindre, la pression à saturation est inférieure (10 - 15 bars approximativement soit 1000 - 1500 kilopascal). Une manière simple d'augmenter la pression à l'équilibre de freinage est de réduire la section du MC en réduisant le diamètre d'alésage. Cependant, ceci réduit le volume de liquide de 21

chambre totale nécessaire dans certaines situations telle que le cas de présence d'air dans le circuit de freinage. Pour y remédier, on peut à la fois réduire le diamètre de l'alésage du maître-cylindre et augmenter la course à la pédale de frein. Cependant on augmente l'encombrement de l'ensemble maître cylindre/servofrein. Selon l'invention on prévoit donc un système comportant deux pistons concentriques. En se reportant aux figures 4a à 4c et 5a, 5b, on 10 va décrire le fonctionnement d'un tel système. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, une pression est transmise au simulateur 3 par le dispositif d'actionnement 7. Le fonctionnement du simulateur 3 est tel que décrit précédemment. 15 Le piston 42 du servofrein est donc commandé par le simulateur 3 et se déplace vers la gauche. Le piston 57 se déplace vers la gauche comme cela est indiqué sur la figure 4a. Cette phase de fonctionnement correspond, sur les 20 figures 5a et 5b, à la phase "Section MC = Sl". Seul le piston annulaire 57 du maître cylindre se déplace. La pression induite dans le maître cylindre de frein correspond donc à la section efficace du piston annulaire 57. Ainsi une pression et un déplacement de 25 fluide sont produits selon la section efficace annulaire de ce piston. Pendant que le piston annulaire se déplace vers la gauche, une chambre additionnelle est créée dans son diamètre intérieur. Pendant toute la phase "section MC = Sl", le 30 piston 58 reçoit la pression croissante du maître cylindre sur sa section, ce qui maintient en appui le 22

piston 58 par son épaulement 74 contre la paroi arrière 46 du servofrein malgré la pression croissante dans l'enceinte 71. Comme on l'a décrit précédemment, à l'équilibre et jusqu'à la saturation du servomoteur d'assistance au freinage, le siège de clapet 34 et le siège de palpeur 32 sont alignés selon un même plan (plus pratiquement, lorsqu'ils sont en appuie sur le clapet 33). Lorsqu'on atteint la saturation, l'épaulement 74 de la tige de poussée 73 se trouve à une distance J=x du piston 42 du servofrein. Le piston central 58 du piston primaire commence à se déplacer vers la gauche parce que l'augmentation de la force d'entrée n'est plus équilibrée par une augmentation de pression dans le maître cylindre.

Le fluide de la chambre additionnelle est expulsé dans la chambre primaire du maître-cylindre. Puisqu'il n'y a aucune force additionnelle fournie par le servofrein, une force vers la droite est appliquée au piston annulaire 57 et sur le piston 42 de servofrein. Ceux-ci ont tendance à se déplacer vers la droite. Cette phase est illustrée par la figure 4b. Sur les courbes des figures 5a et 5b, le fonctionnement du système se trouve dans la zone notée "Transition".

Lorsque l'épaulement 74 arrive ensuite en butée sur le piston 42 de servofrein (J=0 sur la figure 5a). La quantité de volume de liquide de frein dans la chambre primaire du maître-cylindre est alors équivalent à celui qu'il y aurait si les deux pistons 57 et 58 avaient avancé ensemble vers la gauche depuis le début du freinage. 23

Lorsque le conducteur continu à appuyer sur la pédale de frein, l'effort s'exerce maintenant, par l'épaulement 74 sur les deux pistons 57 et 58 Cette phase de fonctionnement est illustré par la 5 figure 4c. N'importe quelle augmentation ultérieure de la force d'entrée à la pédale de frein s'exerce sur les deux pistons 57 et 58. Le liquide de frein dans la chambre de frein est comprimé selon la section totale S2 des deux 10 pistons 57 et 58. Sur les courbes des figures 5a et 5b, le fonctionnement du système se trouve dans la zone indiquée "Section MC = S2". Il ressort de la description qui précède que le 15 système de l'invention permet en situation de freinage normal d'obtenir un freinage efficace avec un effort réduit de la part du conducteur. Cependant, le conducteur peut accroître l'effort de freinage, notamment dans des cas de freinages extrêmes, en exerçant un effort 20 supplémentaire sur la pédale de frein. Pendant la phase de transition indiquée sur les figures 5a et 5b, la valeur de l'espace entre l'épaulement 74 et le piston 42 du servofrein se réduit jusqu'à ce que l'épaulement 74 soit en contact avec le 25 piston 42. Durant cette phase, on a une faible augmentation de la pression dans le maître cylindre de frein pour une course d'entrée donnée. Selon une variante de réalisation de l'invention on prévoit l'utilisation d'une source de pression 30 auxiliaire (groupe hydraulique) durant cette zone de transition.

Pour cela l'invention prévoit avantageusement de détecter la phase de saturation de freinage mentionnée précédemment en mesurant, d'une part, les variations de la course de la pédale de frein et, d'autre part, les variations de pressions induites dans le maître cylindre de frein. La détection d'un faible variation de pression pour une variation de course supérieure à une valeur déterminée permet de détecter une situation de saturation de freinage et donc de détecter la zone de transition des figures 5a et 5b. Selon l'invention, on commande alors l'induction d'une pression supplémentaire dans le circuit de freinage du véhicule à l'aide une source de pression auxiliaire telle qu'un groupe hydraulique.

Ce fonctionnement est illustré par les figures 6a et 6b. En traits continus, on a illustré le fonctionnement du système sans intervention d'une source de pression auxiliaire. Les courbes en traits continus correspondent donc au fonctionnement des figures 5a et 5b. En traits discontinus, on a représenté le fonctionnement. du système avec l'intervention d'une source de pression auxiliaire. En début de zone de transition, alors que l'épaulement 74 est à une distance x du piston 42 (J=x), la zone de transition est détectée. La source de pression auxiliaire induit une surpression dans le maître cylindre ce qui permet de réduire la zone de transition. Le système de l'invention présente les avantages: 25

- de pouvoir maîtriser indépendamment l'une de l'autre les lois course/effort et course/pression dans le maître-cylindre comme cela a été décrit précédemment. - de filtrer les perturbations provenant du circuit hydraulique (par exemple, les pulsations hydrauliques vibratoires qui se produisent lors d'une régulation du système ABS), - d'avoir une insensibilité aux grands déplacements de liquide de freinage, par exemple, dans les freins de grandes dimensions (freins de gros diamètres et/ou de courses importantes) et aux variabilités de l'absorption, - d'être insensible aux transferts de volumes de liquides de frein, provoqués par un groupe hydraulique, 15 dans un sens ou dans un autre, entre les freins du véhicule et le maître cylindre. - de commander, en freinage normal, le fonctionnement du servofrein sans qu'il y ait un contact mécanique entre la tige de commande actionnée par la 20 pédale de frein et la tige de poussée 43. La commande est purement pneumatique. - de pouvoir réaliser un fonctionnement double pente. - d'obtenir un système de freinage sans commande 25 électrique qui présente donc une bonne robustesse. L'invention est applicable aux véhicules équipés: - de moteurs à combustions interne, - de moteurs électriques équipés de systèmes de freinage électrique à récupération d'énergie, 30 à la fois de moteurs à combustion internes et de moteur électriques (véhicule hybrides). 26

Elle est applicable aussi bien aux véhicules légers qu'aux véhicules lourds. Le diamètre du piston du simulateur sera défini en fonction de la masse du véhicule à freiner. Il sera défini suffisamment petit pour pouvoir répondre aux exigences de freinages d'urgence. Il est bien évident que l'alimentation des freins en liquide de frein pressurisé par le maître cylindre de frein et le servofrein peut être complétée par toute alimentation supplémentaire tel que groupe hydraulique pour améliorer les performances de freinage ou pour palier une défaillance.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Système de commande de freins pour véhicule automobile comportant un organe de commande de frein (1), un servomoteur d'assistance au freinage (4) lequel comprend une chambre à vide (40) et une chambre de travail (41) séparées par un piston de servomoteur (42), ledit servomoteur d'assistance au freinage (4) permettant de fournir une commande de freinage amplifiée fonction de la différence de pressions existant entre les deux dites chambres, un maître cylindre de frein (5) recevant les commandes de freinage amplifiées du servomoteur d'assistance au freinage (4) et induisant une pression de freinage dans le circuit hydraulique (6) de freinage du véhicule, le système comportant en outre un simulateur (3) couplé pneumatiquement ou hydrauliquement au piston (42) du servomoteur d'assistance au freinage (4), ledit simulateur (3) recevant au moins une commande de freinage de l'organe de commande de frein (1) et permettant d'établir ou de contrôler, en échange, une différence de pressions entre la chambre à vide (40) et la chambre de travail (41) du servomoteur d'assistance au freinage de façon à commander le déplacement du piston (42) caractérisé en ce que ledit simulateur (3) comporte une vanne pneumatique trois voies à commande hydraulique permettant: 28 - lors d'une commande de freinage initiée par l'organe de commande de frein (1), la mise en communication de la chambre de travail (41) avec une pression supérieure à celle de la chambre à vide (40) pour commander le fonctionnement du servomoteur d'assistance au freinage et, par suite, l'actionnement du maître cylindre (5), - lorsque la pression dans le circuit hydraulique de freinage (6) du véhicule dépasse un certain seuil de pression, l'arrêt de la mise en communication de la chambre de travail (41) avec ladite pression supérieure à celle de la chambre à vide.

2. Système de commande de freins selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne trois voies comporte: - un palpeur (32) mobile axialement, - un clapet (33) mobile axialement et susceptible d'être en appui sur ledit palpeur mobile (32), un siège de clapet (34) mobile axialement susceptible d'être en appui sur le clapet (33), le palpeur mobile (32) étant commandé par l'organe de commande de frein (1) pour s'écarter du clapet (33) et mettre ainsi la chambre de travail (41) en communication avec la pression atmosphérique, et ledit siège de clapet (34) étant commandé par la pression régnant dans le circuit hydraulique de freinage (6) pour 29 s'écarter dudit clapet (33) et permettre à celui-ci de se rapprocher du palpeur mobile (32) et interrompre la communication de la chambre de travail_ (41) avec la pression atmosphérique lorsgc.e la pression dans le circuit de freinage dépasse ledit seuil de pression.

3. Système de commande de freins selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit siège de clapet (34) est porté par une douille (340) mobile axialement ou fait partie de cette douille, un premier ressort (R3) permettant d'exercer un premier effort sur cette douille pour La pousser vers le clapet (33), ladite douille étant mobile dans une première chambre d'admission de pression (35) qui est couplée hydrauliquement au circuit hydraulique de freinage (6) du véhicule et qui est mise à la pression qui règne dans le circuit hydraulique de freinage de façon à ce que cette pression exerce sur la douille (340) un deuxième effort contraire au premier effort exercé par le premier ressort.

4. Système de commande de freins selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un deuxième ressort (R21) fournissant un troisième effort tendant à s'opposer au déplacement axial dudit palpeur (32) sous la commande de l'organe de commande de frein.

5. Système de commande de freins selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième ressort (R22) d'élasticité différente de celle du deuxième ressort (R21) et 30 qui fournit un quatrième effort tendant, en combinaison avec l'effort du deuxième ressort, à s'opposer au déplacement axial dudit palpeur (32) sous la commande de l'organe de commande de frein.

6. Système de commande de freins selon la revendication 5, caractérisé en ce que le palpeur (32) mobile axialement comporte un axe de commande (320) possédant un élément d'appui (321) sur lequel lesdits deuxième et troisième ressorts (R21, R22) exercent leurs efforts tendant à s'opposer au déplacement axial dudit palpeur (32).

7. Système de commande de freins selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un piston de commande (31) commandé hydrauliquement par l'organe de commande de frein (1) et permettant de commander le déplacement dudit palpeur (32).

8. Système de commande de freins selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'actionnement (7) comportant une chambre d'actionnement (71) dans laquelle coulisse un piston d'actionnement (70) commandé par l'organe de commande (1), ledit piston de commande (31) étant couplé hydrauliquement à ladite chambre d'actionnement (71) par une vanne de blocage (79) de façon que: dans un premier mode de fonctionnement ladite vanne de blocage permet au 31 piston d'actionnement (70) de commander le déplacement du piston de commande (31), - et que dans un deuxième mode de fonctionnement ladite vanne de blocage interdit au piston d'actionnement (70) de commander le déplacement du piston de commande (31), le piston d'actionnement (70) commandant alors hydrau:Liquement le déplacement d'une tige de commande (73) qui agit sur un piston primaire (50) du maître cylindre (5).

9. Système de commande de freins selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite tige de commande (73) agit sur le piston (42) de servomoteur, lequel agit sur le piston primaire du maître cylindre.

10. Système de commande de freins selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le maître cylindre de frein comporte un piston primaire qui comporte un piston annulaire (57) qui est commandé par le piston (42) de servofrein et un piston central (58) qui coulisse dans le piston annulaire (57) et qui est commandé par l'organe de commande (1) sans intervention du piston (42) de servofrein.

11. Système de commande de freins selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte une tige de commande (73) actionnée hydrauliquement par le piston d'actionnement (70) et permettant d'agir sur le piston (42) de servomoteur. 32

12. Système de commande de freins selon la revendication 11, caractérisé en ce que la tige de commande (73) est couplée mécaniquement au piston central (58) et en ce qu'elle comporte un épaulement (74) destiné à ne pas être en contact avec le piston (42) de servomoteur d'un freinage assisté pneumatiquement lorsque la vanne trois voies du simulateur est dans un état d'équilibre de freinage, et qui est destiné à appuyer sur le piston (42) de servomoteur lors d'un freinage non assisté, ou au contraire, au-delà de la saturation de freinage du servomoteur pneumatique d'assistance au freinage lors d'un freinage assisté.15