FR2984833A1 - Amplificateur de freinage a depression pour un vehicule et vehicule comportant un tel amplificateur de freinage - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un amplificateur de freinage à dépression pour un véhicule, en particulier pour un véhicule automobile, comprenant un caisson (2) comportant une membrane interne transversale (18) séparant deux chambres (14, 16) soumises à des dépressions, cette membrane se déplaçant axialement pour délivrer une force d'assistance du freinage, tel qu'une des chambres (14) comporte un composant rapporté (30) et en ce que le rapport entre le volume occupé par le composant rapporté (30) et le volume de ladite chambre (14) en l'absence de freinage est supérieur à un seuil au moins égal à 30%.

Description

AMPLIFICATEUR DE FREINAGE A DEPRESSION POUR UN VEHICULE ET VEHICULE COMPORTANT UN TEL AMPLIFICATEUR DE FREINAGE La présente invention concerne un amplificateur de freinage à dépression pour un système de freinage, en particulier pour un système de freinage d'un véhicule automobile. Les systèmes de freinage de véhicule automobile comportent généralement une pédale de frein agissant sur un maître-cylindre qui génère une pression hydraulique transmise à des freins de roues et un amplificateur de freinage à dépression exerçant un effort complémentaire d'assistance sur le maître cylindre. La pédale de frein pousse une tige de commande qui traverse le tablier séparant l'habitacle du compartiment moteur, pour agir sur le maître cylindre tourné vers l'avant du véhicule.

Par la suite le côté avant de l'amplificateur de freinage désignera le côté tourné vers le conducteur comportant la tige de commande, et le côté arrière celui opposé au conducteur. L'amplificateur de freinage disposé entre le tablier et le maître cylindre, suivant l'axe de ce maître cylindre, comporte un caisson globalement cylindrique comprenant une section circulaire d'un grand diamètre. Le caisson est réalisé généralement par deux demi-coques embouties, qui sont assemblées entre elles pour former un volume étanche. La coque avant est fixée sur le tablier, et la coque arrière supporte le maître-cylindre.

Le caisson dispose d'une membrane interne transversale séparant deux chambres indépendantes, cette membrane comportant une surface importante subissant une différence de dépression pour générer la force d'assistance qui est appliquée sur le maître-cylindre.

La chambre arrière est constamment soumise à une dépression générée par un moyen de mise en dépression. Au repos la chambre avant est mise en communication avec cette chambre arrière, il y a égalité des pressions entre les deux chambres et l'amplificateur de freinage ne génère pas d'effort d'assistance. Lors d'un freinage, l'air ambiant à la pression atmosphérique entre progressivement dans la chambre avant par une valve de contrôle d'admission d'air pilotée par la tige de commande, qui est comprise dans un prolongement axial du caisson tourné vers le conducteur. L'admission d'air entraîne une montée en pression de la chambre avant, ce qui génère une différence de pression sur la membrane interne qui applique un effort d'assistance sur le maître-cylindre de freinage, s'ajoutant à celui délivré par la pédale de frein. Un tel amplificateur de freinage, présenté notamment dans le document US-4491056, comporte une coque arrière comprenant des formes particulières permettant de réduire le volume de la chambre arrière comprenant la basse pression. Un volume de chambre réduit permet notamment de diminuer le temps nécessaire pour le pompage de l'air contenu dans ce volume, ce qui permet d'améliorer la réactivité du système de freinage. Toutefois il peut être intéressant de réduire le volume interne des chambres sans modifier les demi-coques existantes, ou d'obtenir une plus grande réduction des volumes internes. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la 25 technique antérieure, et de proposer un moyen simple et économique permettant de réduire le volume interne du caisson d'un amplificateur de freinage à dépression. Elle propose à cet effet un amplificateur de freinage à dépression, en particulier pour un véhicule automobile, comprenant un caisson comportant une membrane interne transversale séparant deux chambres soumises à des dépressions, cette membrane se déplaçant axialement pour délivrer une force d'assistance du freinage, tel qu'une des chambres comporte un composant rapporté et en ce que le rapport entre le volume occupé par le composant rapporté et le volume de la chambre en l'absence de freinage est supérieur à un seuil au moins égal à 30%. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le rapport entre le volume occupé par le composant rapporté et le volume de la chambre en l'absence de freinage est supérieur à un seuil au moins égal à 10 45%. Un avantage de l'amplificateur de freinage selon l'invention est que le composant rapporté peut de manière économique et sans modification du caisson, en comportant des formes particulières permettant de remplir au moins partiellement les volumes mort de la chambre, réduire ces volumes 15 morts et ainsi diminuer les volumes d'air à aspirer pour permettre une remise en dépression plus rapide de la chambre. L'effet obtenu est particulièrement intéressant pour des freinages de faible intensité, lorsque le rapport entre le volume occupé par le composant rapporté et le volume de la chambre en l'absence de freinage est supérieur à un seuil au moins égal à 30%. Lorsque 20 le rapport entre le volume occupé par le composant rapporté et le volume de la chambre en l'absence de freinage est supérieur à un seuil au moins égal à 45%, l'effet obtenu devient particulièrement intéressant aussi pour les freinages de forte intensité. L'amplificateur de freinage selon l'invention peut en outre comporter 25 une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le composant rapporté a une forme annulaire. Le composant rapporté peut être immobile dans le caisson.

En variante, le composant rapporté peut se déplacer axialement avec la membrane transversale du caisson. Selon un mode de réalisation, le composant rapporté est positionné dans la chambre avant du caisson.

Le composant rapporté peut comporter une face globalement conique centrée sur l'axe du caisson, qui est disposée en regard de la face transversale avant de ce caisson comportant une partie conique similaire. Avantageusement, le composant rapporté remplit une majeure partie du volume mort de la chambre, quand la membrane transversale est dans la 10 position où ce volume mort est minimum. Avantageusement, le composant rapporté comporte une forme réalisée par moulage d'une matière plastique, une telle matière plastique étant préférentiellement rigide non poreuse. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile disposant d'un 15 amplificateur de freinage à dépression, comprenant un caisson comportant une membrane interne transversale séparant deux chambres, cet amplificateur de freinage comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et 20 avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma présentant en coupe axiale un amplificateur de freinage à dépression selon l'art antérieur ; 25 la figure 2 est un schéma présentant en coupe axiale un amplificateur de freinage à dépression selon l'invention ; - la figure 3 est un graphique présentant les évolutions des pressions dans les chambres en fonction du temps ; 2 9 84 833 5 - la figure 4 est un graphique présentant l'évolution du rapport de réduction de consommation de dépression Rrcd dans une des chambres en fonction du pourcentage du volume occupé Pvc par un anneau selon l'invention, positionné dans cette chambre, pour différentes intensités de 5 freinage ; - la figure 5 est un graphique présentant l'évolution de la pression hydraulique dans le circuit de freinage Phcf en fonction de l'effort pédale de frein Epf dans différentes situations de freinage et avec ou sans l'anneau positionné dans une des chambres de l'amplificateur de freinage ; et - la figure 6 est un schéma d'un amplificateur suivant une variante de l'invention. La figure 1 présente un amplificateur de freinage 1 comportant un caisson 2 comprenant une coque avant 4 et une coque arrière 6, qui sont sensiblement circulaires et centrées suivant un axe A. La coque avant 4 fixée sur le tablier 8 de la caisse du véhicule séparant l'habitacle du compartiment moteur, comprend un prolongement 10 s'étendant vers le conducteur suivant l'axe A, qui traverse ce tablier. Le prolongement axial 10 comporte suivant son axe une tige de commande 12 dirigée vers le conducteur, qui est reliée à la pédale de frein non représentée. La coque arrière 6 de l'amplificateur de freinage 1, supporte un maître-cylindre non représenté disposé suivant l'axe A, qui génère lors d'une manoeuvre de la pédale de frein une pression dans des circuits hydrauliques reliés aux différents freins de roues. Le caisson 2 comprend deux chambres avant 14 et arrière 16 soumises à différentes pressions, séparées par une membrane transversale souple 18 dont le contour extérieur est fixé au caisson 2, et le centre est relié à une tige 22 d'actionnement du maître-cylindre.

On notera que la face avant de la coque avant 4 du caisson 2, comporte une forme circulaire globalement conique centrée sur l'axe A, pour venir s'ajuster sur une forme correspondante du tablier 8 de la caisse du véhicule. La forme conique de la coque avant 4 permet d'une part de suivre la forme du tablier 8, et d'autre part de réaliser de manière simple une face transversale avant du caisson 2, qui soit fortement rigide pour résister à la dépression avec un minimum de déformation. Un dispositif de génération de dépression non représenté, est relié à la chambre arrière 16 du caisson 2 par un embout 20 qui peut contenir un clapet anti-retour, pour y maintenir en permanence une dépression. La source de dépression peut être une pompe entraînée par le moteur thermique du véhicule, une prise de dépression sur le collecteur d'admission d'air de ce moteur thermique, ou une pompe électrique. En l'absence de freinage, la chambre avant 14 est reliée à la chambre arrière 16, il y a un équilibre de pression des deux côtés de la membrane transversale 18 qui n'applique aucune force d'assistance. Lors d'un freinage, l'air ambiant à la pression atmosphérique entre progressivement dans la chambre avant 14 comme indiqué par la flèche 24, par une valve de contrôle d'admission d'air comprise dans le prolongement axial avant 10, et commandée par la pédale de frein, pour créer une différence de pression sur la membrane transversale 18. Cette différence de pression applique un effort d'assistance sur le maître-cylindre de freinage, qui s'ajoute à celui délivré par le conducteur sur la pédale de frein et la tige de commande 12.

Lorsque le conducteur relâche la pédale de frein, la valve de contrôle d'admission d'air venant de l'extérieur se ferme, les deux chambres avant 14 et arrière 16 sont mises en communication entre elles, et la membrane transversale 18 rappelée par un ressort, revient vers l'avant en position de repos. Il faut ensuite un certain temps pour que la dépression maximale puisse à nouveau s'établir dans les deux chambres avant 14 et arrière 16, sous l'effet du pompage par le dispositif de génération de dépression, de manière à retrouver les conditions optimales pour un nouveau freinage permettant de délivrer toute la force d'assistance. D'une manière générale, l'amplificateur de freinage peut faire partie 5 d'une commande freinage comportant des fonctions d'assistance, comme un système d'antiblocage des roues au freinage. La figure 2 présente un amplificateur de freinage 31 comprenant un caisson 2 identique au précédent, dont la chambre avant 14 reçoit un anneau 30 formant un composant rapporté disposant de formes adaptées pour 10 remplir une majeure partie du volume mort de cette chambre, quand la membrane transversale 18 est en position de repos vers l'avant de cette chambre. L'anneau 30 comporte une face arrière plane, et une face avant conique qui s'ajuste dans la face intérieure de la coque avant 4 du caisson 2, 15 sur laquelle il est fixé. L'anneau 30 est constitué d'une matière rigide qui n'est pas poreuse, comme par exemple un moulage en matière plastique, de manière à occuper un volume dans la chambre avant 14 qui comporte alors un volume équivalent d'air en moins. Ce volume d'air ne sera pas à retirer lors d'un 20 pompage par le dispositif de génération de dépression. La figure 3 présente en fonction du temps t l'évolution de la dépression P à l'intérieur de la chambre arrière 16, pour un amplificateur de freinage selon l'art antérieur 1 avec la courbe 50, et pour un amplificateur selon l'invention 31 avec la courbe 52. La pression maximale est la pression 25 atmosphérique Patm, la pression minimale Pmin est celle que peut atteindre le dispositif de génération de dépression. Pendant l'enfoncement de la pédale de frein au début du freinage, présenté par la période 40, les deux chambres sont isolées l'une de l'autre, la valve d'admission d'air extérieur dans la chambre avant 14 s'ouvre ce qui remonte la pression dans cette chambre, et la membrane transversale 18 recule ce qui diminue le volume de la chambre arrière 16 en faisant aussi un peu remonter sa pression. En fin de cette période 40, la valve d'admission d'air extérieur dans la chambre avant 14 se ferme.

La pédale de frein étant maintenue enfoncée de manière stable, le dispositif de génération de dépression aspirant en permanence l'air de la chambre arrière 16, rétablit pendant la période 42 la pression dans cette chambre à son niveau minimal Pmin. Lorsque le conducteur relâche la pédale de frein pendant la période 10 44, les deux chambres sont mises en communication, le volume d'air stocké dans la chambre avant 14 se répartit alors entre les deux chambres, ce qui fait remonter la pression dans la chambre arrière 16. Pour l'amplificateur de freinage selon l'art antérieur 1, le volume intérieur de la chambre avant 14 étant plus grand, son volume d'air stocké 15 l'est aussi ce qui fait une remontée de pression 50 jusqu'au point P5Omax, plus élevée que la remontée de pression 52, allant jusqu'au point P 52max, de l'amplificateur 31 comportant l'anneau 30 réduisant ce volume d'air. Après la période 44, le dispositif de génération de dépression abaisse à nouveau la pression dans les deux chambres, pour arriver à la dépression 20 minimale Pmin au temps 46 dans le cas de l'amplificateur de freinage selon l'art antérieur 1. Avec le volume d'air réduit par l'anneau 30, la pression 52 dans les chambres étant montée à un niveau moins élevé, cette pression peut revenir plus rapidement à la pression minimal Pmin et on gagne un intervalle de temps At. 25 L'intervalle de temps gagné At permet dans le cas d'actionnements successifs de la pédale de frein, venant rapidement les uns après les autres, de bénéficier plus vite d'une pression minimale Pmin permettant de retrouver toute la puissance d'assistance de ce freinage. On a ainsi un gain en confort, les freinages étant mieux répétés, et en sécurité. 2 984 833 9 La figure 4 est un graphique présentant l'évolution du rapport de réduction de consommation de dépression Rrcd = (P5Omax - Pmin) / (P52max - Pmin) en fonction du pourcentage du volume occupé Pvc par l'anneau 30 positionné dans cette chambre 14 pour différentes intensités de 5 freinage. Une première courbe C1 représente l'évolution du rapport de réduction de consommation de dépression Rrcd en fonction du pourcentage du volume occupé Pvc par l'anneau 30 dans la chambre 14 lors d'un freinage de faible intensité. On entend par volume de la chambre 14, le volume délimité par la membrane transversale 18 lorsque celle-ci est en position de repos vers l'avant de la chambre avant 14. On entend par freinage de faible intensité, un freinage où la valve de contrôle d'admission d'air est ouverte au minimum, ne laissant qu'un flux minimum d'air extérieur rentrer dans la chambre avant 14 (typiquement un freinage qui n'exploite pas 10% de l'adhérence pneu / sol). Une seconde courbe C2 représente une telle évolution du rapport de réduction de consommation de dépression lors d'un freinage de forte intensité, un freinage de forte intensité correspondant à un freinage où la valve de contrôle d'admission d'air est ouverte au maximum, laissant un flux maximum d'air extérieur rentrer dans la chambre avant 14 (typiquement un freinage qui exploite 100% de l'adhérence pneu / sol).

Entre ces deux courbes C1 et C2 existe une infinité de courbes intermédiaires représentant toutes les positions intermédiaires possibles entre la position minimum d'ouverture de la valve de contrôle d'admission d'air et la position maximum d'ouverture de la valve de contrôle d'admission d'air.

La première courbe C1 présente une première partie linéaire, correspondant à un pourcentage du rapport du volume occupé par l'anneau 30 dans la chambre avant 14 inférieure à 30%. Passé ce rapport de 30% l'effet obtenu présente un comportement exponentiel particulièrement intéressant. Un tel effet exponentiel se retrouve aussi sur la seconde courbe C2, pour un rapport du volume occupé par l'anneau 30 dans la chambre avant 14 supérieur à 45%. Il apparait alors comme intéressant que le volume occupé par l'anneau 30 dans la chambre avant 14 soit au moins supérieur à 30% et particulièrement intéressant qu'il soit supérieur à 45%, permettant d'optimiser l'effet recherché par rapport au volume de l'anneau 30. Sur cette figure 4 est aussi représenté un axe vertical, positionné à l'abscisse correspondant à 70% de volume occupé par l'anneau 30 dans la chambre avant 14, donnant pour la courbe C1, un rapport de réduction de consommation de dépression de 2 et pour la courbe C2, un rapport de réduction de consommation de dépression de 1,3. Ainsi, pour un volume de l'anneau 30 correspondant à 70% du volume de la chambre avant 14, le rapport de réduction de consommation de dépression est compris entre 1.3 pour un freinage de forte intensité et 2 pour un freinage de faible intensité. La figure 5 présente une première courbe C3, représentant l'évolution de la pression hydraulique dans le circuit de freinage Phcf en fonction de l'effort pédale de frein Epf dans le cas d'un freinage de faible dynamique (typiquement dPhcf / dt < 50bar/s) et une deuxième courbe C4, représentant l'évolution de la pression hydraulique dans le circuit de freinage en fonction de l'effort pédale de frein dans le cas d'un freinage de forte dynamique (typiquement dPhcf / dt > 150bar/s). Entre ces deux courbes C3 et C4 est représenté une troisième courbe C5, représentant l'évolution de la pression hydraulique dans le circuit de freinage Phcf en fonction de l'effort pédale de frein Epf dans le cas d'un freinage de forte dynamique (typiquement dPhcf / dt > 150bar/s) pour un volume de l'anneau 30 correspondant à 70% du volume de la chambre avant 14.

Lors d'un freinage de faible dynamique, correspondant à la première courbe C3, la pression hydraulique dans le circuit de freinage augmente généralement de moins de 50 bars par seconde, pour atteindre en un laps de temps relativement long, la pression maximale nécessaire à un tel freinage. L'amplificateur de freinage 1 qui assiste l'effort dans la pédale de frein pour permettre au circuit hydraulique de freinage d'atteindre la pression nécessaire au freinage, présente alors un flux d'air entrant dans la chambre avant 14 relativement faible faisant que ce flux d'air n'est que peut influencé par le dispositif de filtrage d'air disposé en entrée de la chambre avant 14. Lors d'un freinage de forte dynamique, correspondant à la seconde courbe C4, la pression hydraulique dans le circuit de freinage augmente généralement de plus de 150 bars par seconde, pour atteindre en un laps de temps très court, la pression maximale nécessaire à un tel freinage. L'amplificateur de freinage 1 qui assiste l'effort dans la pédale de frein pour permettre au circuit hydraulique de freinage d'atteindre la pression nécessaire au freinage, présente alors un flux d'air entrant dans la chambre avant 14 relativement important faisant que ce flux d'air est fortement influencé par le dispositif de filtrage d'air disposé en entrée de la chambre avant 14. L'amplificateur de freinage 1 ne pouvant suffisamment rapidement fournir une assistance suffisante, le conducteur est alors obligé de compenser en fournissant un effort supérieur sur la pédale de frein. Cette défaillance de l'amplificateur de freinage 1 se traduit par une courbe C4 présentant un coefficient directeur inférieur au coefficient directeur de la courbe C3. Dans l'exemple tel que présenté où 70% du volume de la chambre avant 14 est rempli par l'anneau 30, correspondant à la troisième courbe C5, le volume d'air nécessaire pour activer l'amplificateur de freinage 1 est diminué. Cette diminution du volume d'air nécessaire fait que, lors d'un freinage de forte dynamique, l'amplificateur de freinage 1 peut alors en grande partie fournir une assistance suffisante pour, dans un laps de temps très court, fournir une assistance suffisante à la pédale de freinage. Le conducteur n'a alors qu'un faible effort supérieur à fournir sur la pédale de frein par rapport à un freinage à faible dynamique. Dans la pratique, cette variation de l'effort à fournir est imperceptible. La troisième courbe C5 présente donc un coefficient directeur relativement proche de celui de la première courbe C3.

Une autre conséquence de la présence de l'anneau 30 dans la chambre avant 14 est une réduction du bruit d'aspiration de l'air qui est aspiré dans la chambre avant 14 lors d'un freinage. Cette aspiration d'air, qui est généralement aspirée dans l'habitacle du véhicule, est particulièrement audible par les passagers du véhicule. Enfin, un tel anneau 30 peut être avantageusement constitué d'un volume creux rigide et étanche, permettant d'en limiter le poids. La figure 6 présente un amplificateur de freinage 61 comportant un anneau 30 similaire qui se déplace avec la membrane transversale 18, en étant fixé sur cette membrane, ou sur un élément se déplaçant avec elle. L'anneau 30 se déplaçant avec la membrane 18, vient en fin de course vers l'avant, dans une position sensiblement identique à celle obtenue pour l'amplificateur de freinage 31 présenté précédemment. Les avantages pour le fonctionnement de l'assistance de freinage sont les mêmes, seul le mode de fixation de l'anneau 30 change. Un tel anneau 30 se déplaçant avec la membrane peut être avantageusement creux diminuant la masse de l'anneau 30 et donc ne perturbant que d'une manière négligeable le déplacement de la membrane transversale 18 lors des freinages d'urgence. Un tel anneau 30 creux devant présenter une enveloppe extérieure rigide et hermétique.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Amplificateur de freinage à dépression pour véhicule, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un caisson (2) comportant une membrane interne transversale (18) séparant deux chambres (14, 16) soumises à des dépressions, cette membrane se déplaçant axialement pour délivrer une force d'assistance du freinage, caractérisé en ce qu'une des chambres (14) comporte un composant rapporté (30) et en ce que le rapport entre le volume occupé par le composant rapporté (30) et le volume de ladite chambre (14) en l'absence de freinage est supérieur à un seuil au moins égal à 30%.
2. 2. Amplificateur de freinage à dépression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre le volume occupé par le composant rapporté (30) et le volume de ladite chambre (14) en l'absence de freinage est supérieur à un seuil au moins égal à 45%.
3. 3. Amplificateur de freinage à dépression selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le composant rapporté (30) a une forme annulaire.
4. 4. Amplificateur de freinage à dépression selon l'une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que le composant rapporté (30) est immobile dans le caisson (2).
5. 5. Amplificateur de freinage à dépression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le composant rapporté (30) se déplace axialement avec la membrane transversale (18) du caisson (2).
6. 6. Amplificateur de freinage à dépression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant rapporté (30) est positionné dans la chambre avant (14) du caisson (2).
7. 7. Amplificateur de freinage à dépression selon la revendication 6, caractérisé en ce que le composant rapporté (30) comporte une faceglobalement conique centrée sur l'axe du caisson (2), qui est disposée en regard de la face transversale avant de ce caisson comportant une partie conique similaire.
8. 8. Amplificateur de freinage à dépression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant rapporté (30) comporte une forme réalisée par moulage d'une matière plastique.
9. 9. Amplificateur de freinage à dépression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant rapporté (30) présente un volume intérieur creux isolé hermétiquement du reste du volume de la chambre dans laquelle ledit composant rapporté (30) est positionné.
10. 10. Amplificateur de freinage à dépression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant rapporté (30) est réalisé dans une matière rigide non poreuse.
11. 11. Véhicule automobile disposant d'un amplificateur de freinage à dépression (31, 61), comprenant un caisson (2) comportant une membrane interne transversale (18) séparant deux chambres (14, 16), caractérisé en ce que cet amplificateur de freinage est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.