FR3005294A1 - Servofrein electrohydraulique - Google Patents

Abstract

Servofrein électrohydraulique comportant un maître-cylindre commandé par la tige de poussée (15) actionnée par le piston d'assistance (16) par l'intermédiaire du disque de réaction(18). Un piston plongeur (19) pousse sur le disque (18). L'extrémité (151) de la tige de poussée (15), est reliée au piston d'assistance (16) par une liaison (10) comprenant un appui 101 solidaire de la tige de poussée (15) pour un ressort de compression, taré, (102), un piston central (103) en appui suivant l'axe (XX) contre le disque de réaction (18) et entouré par un piston auxiliaire (104) en étant appliqué contre le disque de réaction (18), et poussé par le ressort (102) et retenu en position extrême par le piston central (103). Le piston auxiliaire (104) peut reculer par rapport au piston central (103) solidaire de la tige de poussée (15).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un servofrein électrohydraulique comportant un maître-cylindre commandé par la tige de poussée actionnée par le piston d'assistance par l'intermédiaire du disque de réaction, le piston d'assistance étant lui-même traversé par un piston plongeur poussant sur une partie du disque de réaction en étant relié à la tige de commande elle-même reliée à la pédale de frein, et un détecteur détectant le mouvement de la tige de commande pour actionner le moteur électrique du servofrein entraînant le piston d'assis- tance. Etat de la technique Un tel servofrein électrohydraulique est connu selon l'état de la technique général. Or, dans un tel servofrein, lors de l'actionne-ment du système ABS, la modulation envoie une certaine quantité de liquide de frein dans le maître-cylindre. Cela se traduit par un recul de la pédale de frein lié à des pics de pression faibles dans le maître cylindre. Ces variations de pression de l'ordre de ± 30 bars. Or, de par sa structure mécanique, le servofrein à moteur électrique est un système de transmission rigide qui ne recule pas de façon spontanée sous l'effet de telles sollicitations. Il en résulte une augmentation de l'amplitude des pics de pression pendant ces manoeuvres. Cette augmentation peut dépasser 100 bars, de sorte que la transmission du servofrein subit une fatigue importante au détriment de sa fiabilité. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un servo- frein électrohydraulique dont les pics de pression produits pendant la mise en oeuvre du système ABS, soient réduits pour diminuer les efforts exercés sur la transmission du servofrein. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet un servo- frein du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'extrémité de la tige de poussée, est reliée au piston d'assistance par une liaison comprenant - un appui solidaire de la tige de poussée pour un ressort de com- pression, taré, - un piston central en appui suivant faxe contre le disque de réaction, - un piston auxiliaire entourant le piston central en étant appliqué contre le disque de réaction, poussé par le ressort taré et retenu en position extrême par le piston central, le piston auxiliaire pouvant reculer par rapport au piston central solidaire de la tige de poussée. Selon l'invention, la poussée du ressort taré correspond à une pression dans le maître-cylindre. Avantageusement, cette pression est fixée à 130 bars de sorte qu'en dessous de cette pression dans le maître-cylindre, le servofrein fonctionne normalement : le piston d'as- sistance pousse la tige de poussée par l'intermédiaire du disque de réaction sans que le disque de réaction ne se déforme contre le piston central et le piston auxiliaire portés par l'extrémité de la tige de poussée. En revanche, lorsque la pression dans le maître-cylindre dépasse cette pression de consigne fixée ici à 130 bars, ce qui corres- pond au tarage du ressort de compression de la partie de liaison, le piston auxiliaire cède à la poussée du ressort de compression, de sorte que la réaction exercée par le maître-cylindre sur le piston d'assistance et la transmission de celui-ci (crémaillère, pignon denté, etc..), est réduite, alors que la poussée transmise par le piston central au piston plongeur et à la tige de poussée et par suite à la pédale de frein, est augmentée. Cette modification de la répartition des efforts exercés en retour par le maître-cylindre sur le servofrein, améliore le fonctionnement du servofrein et réduit la sollicitation liée aux pics de pression et par suite la fatigue de la transmission se traduisant globalement par une meilleure efficacité et une plus grande durée de vie de la transmission. Au niveau de cette pression de consigne qui correspond à la réaction tarée du ressort, le rapport d'amplification du servofrein est modifié : il est diminué au-delà de cette pression critique ce qui, comme déjà indiqué, diminue les efforts exercés sur la transmission et augmente l'effort exercé sur la pédale de frein et donc le pied du conducteur. Suivant une caractéristique avantageuse, le piston auxi- liaire est en forme de couronne avec un épaulement pour s'accrocher au piston central et être entraîné par l'avancée de celui-ci dans le sens de la poussée de la tige de poussée tout en pouvant avancer par rapport au piston central en comprimant le ressort. Cette réalisation a l'avantage d'être mécaniquement très simple et de protéger néanmoins le disque de réaction pour éviter une extrusion excessive puisque celle-ci est limitée par la course de déplacement du piston auxiliaire. Suivant une autre caractéristique, le piston auxiliaire en forme d'anneau engagé sur l'extrémité de la tige de poussée, est limité en avancée par rapport à la tige de poussée par une butée. Suivant une autre caractéristique, le ressort de compression est taré pour une pression de consigne dans le maître-cylindre et cette pression est notamment fixée à 130 bars. Ainsi, la partie cylindrique qui est une pièce simple ou une forme simple de la tige de poussée, assure la double fonction, celle de guider et de protéger le ressort de compression pour éviter tout flambage et d'autre part, elle protège le ressort contre l'écrasement en protégeant par là également le disque de réaction contre toute déformation excessive susceptible de générer une amorce de poinçonnement de la face avant du disque de réaction par le piston central. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la pression limite fixée pour la pression de consigne, est de 130 bars. Le servofrein selon l'invention a l'avantage de reprendre un nombre important d'éléments de servofreins connus, de sorte que son intégration dans une chaîne de fabrication ou de montage, ne pré- sente pas difficulté particulière et n'entraîne aucun frais supplémentaire. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté schémati- quement dans lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale d'un servofrein électrohydraulique, - les figures 2A-2B montrent schématiquement la jonction entre le piston d'assistance et la tige de poussée du servofrein électrohydrau- ligue selon l'invention, * la figure 2A montre la jonction en position de poussée inférieure lorsque la poussée est inférieure à l'effort taré, * la figure 2B est une vue analogue à celle de la figure 2A de la jonction entre le piston d'assistance et la tige de poussée en posi- tion ayant dépassé la poussée tarée, - la figure 3 est un graphique donnant la force à la pédale de frein et mettant en évidence l'évolution de cette force en deçà et au-delà de la poussée tarée, - la figure 4 est un graphique analogue à celui de la figure 3 donnant la force de réaction exercée sur la tige de commande en amont et en aval de la poussée tarée. Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 est un schéma d'ensemble d'un servofrein électrohydraulique composé d'un maître-cylindre 1 (ici un maître- cylindre tandem), ayant un piston primaire 11 et un piston secondaire 12 délimitant respectivement une chambre primaire 13 et une chambre secondaire 14 alimentées toutes deux en liquide hydraulique à partir d'un réservoir de liquide de frein n'apparaissant pas dans la figure 1 et qui communique avec la chambre primaire 13 et la chambre secondaire 14. Le liquide hydraulique mis sous pression dans ces chambres, ali- mente deux circuits de frein également non représentés. Le maître-cylindre 1 est commandé à partir du piston primaire 11 lui-même actionné par une tige de poussée 15, logée en grande partie dans le piston primaire et dont l'extrémité 151 opposée à celle en appui contre le piston primaire 11, coopère par un piston de poussée 152 avec le piston d'assistance 16 de la partie électromécanique du servofrein. Le piston d'assistance 16 comporte par symétrie, deux crémaillères 161 dans le plan de coupe. Ces crémaillères 161 coopèrent avec des roues dentées 162, tournant en sens opposé de manière synchrone en étant entraînées par un moteur non représenté. Les roues dentées 162 sont montées dans le corps 3 de la partie électromécanique du servofrein. Le piston d'assistance 16 est repoussé en position de repos par un ressort de rappel 17 entourant la partie arrière du piston principal 11 suivant l'axe de mouvement XX du servofrein.

Le piston d'assistance 16 transmet sa poussée au piston de poussée 152 de la tige de poussée 15 par l'interposition d'un disque de réaction 18 dont la face avant 181 (face côté maître-cylindre) est en appui contre le piston auxiliaire 151 et la face arrière 182 (côté pédale de frein) en appui au fond du logement 163 formé par le piston d'assis- tance 16. Le piston d'assistance 16 est ouvert en son centre autour de l'axe XX et forme le passage de guidage 164 d'un piston plongeur 19 venant également en appui contre la face arrière 182 du disque de réaction 18. Le piston plongeur 19 est relié à la tige de commande 20 elle- même reliée à la pédale de frein 21. Le détail de la tige de commande 20 et des différents moyens tels que les capteurs de mouvement pour détecter la demande freinage et exploiter cette information, sont des moyens connus non détaillés ici. Le servofrein électrohydraulique est commandé lors d'une action sur la pédale de frein 21 à partir du mouvement de déplacement de la tige de commande 20 (flèche FD) qui s'appuie sur le disque de réaction 18 par l'intermédiaire du piston plongeur 19. Son mouvement est détecté par un capteur de mouvement non représenté, de façon à activer le moteur électrique du servofrein pour entraîner les pignons 162 qui, par l'intermédiaire des crémaillères 161, font avancer le piston d'assistance 16. Le piston d'assistance 16 pousse contre le disque de réaction 18 qui lui-même pousse le piston de poussée 152 de la tige de poussée 15, de façon à pousser le piston primaire 11 et par l'intermédiaire du liquide comprimé dans la chambre primaire 13, le piston se- condaire 12 du maître-cylindre tandem 1. Dans le servofrein selon l'état de la technique, la liaison entre la tige de poussée 15 et le disque de réaction 18, (côté avant 181) se fait par l'intermédiaire du piston de poussée 152 monté de manière réglable sur la tige de poussée 15, mais solidaire en translation de la tige de poussée une fois le réglage effectué (réglage par vissage), de sorte que toute la face avant 181 du disque de réaction 18 s'appuie sur le piston 152 de la tige de poussée 15 ; ce piston 152 est lui-même engagé dans l'ouverture du logement 163 recevant le disque de réaction 18 dans le piston d'assistance 16.

Le servofrein électrohydraulique selon l'invention se distingue de ce servofrein électrohydraulique connu par la partie de liaison 100 entre la tige de poussée 15 et le piston d'actionneur 16. Cette partie de liaison 100 entourée à la figure 1 par une ellipse est constituée selon l'invention, par une partie de liaison 100, liaison représentée schémati- quement aux figures 2A et 2B. Par convention, le côté avant ou "direction avant" est la direction vers le maître-cylindre. Le côté arrière ou "direction arrière" est la direction vers la pédale de frein. Ainsi, la partie de liaison 100 entre l'extrémité arrière de la tige de poussée 15 et le disque de réaction 18 comporte un appui 101 en forme de disque ou de couronne solidaire de la tige 15 et recevant un ressort de compression 102 développant une force tarée correspondant à une pression de consigne Pc régnant dans le maître-cylindre. Cette pression de consigne est par exemple une pression de 130 bars. Cette pression se traduit par une force de réaction dépendant de la géométrie du servofrein et qui définit la force à laquelle est taré le ressort de compression 102. Comme cela sera vu ensuite, la structure de la partie de liaison 100 est organisée de façon que le ressort de compression 102 résiste à un effort inférieur ou égal à cette force tarée et qu'il cède à par- tir du moment où il subit une force égale ou supérieure à cette force ta- rée. Dans ces conditions et par abus de langage, la pression de consigne dans le maître-cylindre est synonyme, par abus de langage, de force de réaction dans la partie de liaison, force pour laquelle la par- tie de liaison 100 change de mode de fonctionnement, c'est-à-dire de mode d'amplification du servofrein. L'extrémité 151 de la tige de poussée 15 se poursuit par un piston principal 103, autour de l'axe XX. Ce piston principal 103 porte un piston auxiliaire 104 en forme de couronne annulaire, muni d'un épaulement 1041 autour de son orifice central de façon à être monté sur l'extrémité 151 de la tige de poussée 15 devant le piston principal 103. Ce piston auxiliaire 104 est poussé par le ressort de compression 102 pour être retenu normalement en appui contre le piston principal 103. Dans cette position d'appui, la face avant 1042 du piston auxiliaire 104 et celle 1032 du piston central 103 sont dans un même plan, appliqués contre la face avant 181 du disque de réaction 18. L'extrémité 151 porte une partie cylindrique 153 de grand diamètre pour occuper le volume dans le ressort de compression 102 et le soutenir. Cette partie cylindrique 153 forme également une butée avant 154 pour le piston auxiliaire 104 et limite son avancée dans la direction de poussée (FMTC). Ainsi, comme cela apparaît aux figures 2A, 2B, le piston auxiliaire 104 est mobile par rapport à l'extrémité 151 de la tige de poussée 15 (et du piston central 103) entre sa position ex- trême vers la droite selon la figure 2A, poussé par le ressort 102 et en appui contre le piston central 103 et l'autre position extrême, vers la gauche (figure 2B). La plage de déplacement (e) du piston auxiliaire 104 est limitée pour éviter une déformation excessive du disque de réaction 18 qui est en une matière élastique déformable mais non compressible (c'est-à-dire sans changement de volume). L'autre face 182 (face arrière) du disque de réaction 18 est en appui contre le fond du logement 163 dans le piston d'assistance 16 sur une surface en forme de couronne d'appui centrée sur l'axe XX. En son milieu autour de l'axe XX, le piston d'assistance 16 forme un passage de guidage 164 traversé par la tige de commande 20 et logeant le piston plongeur 19 à l'extrémité avant de la tige de commande 20. Le piston plongeur 19 vient en appui contre la face arrière 182 du disque de réaction 18 de même que la couronne d'appui du piston d'assistance 16.

Au début d'une action de freinage, aussi longtemps que la poussée exercée par la tige de commande 20 et surtout par le piston d'assistance 16 sur le disque de réaction 18 qui lui-même vient contre le piston auxiliaire 104 et le piston principal 103, est inférieure à la poussée Pc à laquelle le ressort 102 est taré, l'effort est transmis à la tige de poussée 15 qui elle-même actionne comme indiqué ci-dessus, le maître-cylindre. Dans cette action, la face du piston central 103 et celle du piston auxiliaire 104 sont contre la face avant 181 du disque de réaction 18 qui reste plan. La poussée est transmise à la tige 15 par le piston central 103 et le piston auxiliaire 104 et son ressort 102 qui n'est pas comprimé puisque l'effort exercé sur la pédale 21 et la tige de commande 20, est inférieur à la réaction tarée du ressort 102. Mais dès que l'effort exercé dépasse la poussée tarée Pc, le ressort 102 ne retient plus le piston auxiliaire 104 qui recule et per- met au disque de réaction 18 de "fluer" autour du piston principal 103 (figure 2B) de sorte que la réaction s'exerçant sur la tige de commande 20 augmente plus que prévu par le coefficient d'amplification du servofrein. Dans ce cas (figure 2B), la part de l'effort transmis par la tige de commande 20 augmente dans l'effort total et celle du piston d'assis- tance 16, diminue. La déformation du disque de réaction 18 est en principe limitée par la venue en butée du piston auxiliaire 104 contre la partie cylindrique 153 de façon à ne pas détériorer le disque de réaction 18 par une amorce de poinçonnement que pourrait produire le piston central 103.

Les figures 3 et 4 montrent la transmission de la poussée par le disque de réaction 18 en deçà et au-delà de la poussée correspondant à la réaction tarée du ressort de compression 102. Dans les graphiques, cette poussée est associée à la pression de consigne Pc régnant dans le maître-cylindre 1 et qui est fixée à 130 bars.

La figure 3 montre la réaction Rpéd exercée sur la pédale 21 en fonction de la pression P (force Pped) dans le maître-cylindre 1, ce qui correspond à la droite DR représentant la relation linéaire entre la force exercée sur la pédale (ou la réaction exercée par le servofrein sur la pédale) en fonction de la pression dans le disque de réaction.

Le graphique de la figure 4 représente la droite d'amplifi- cation DR reliant l'effort de poussée BA exercé par le servofrein électromécanique, c'est-à-dire l'effort exercé par le piston d'assistance 16 dont l'avancée est commandée par le moteur électrique avec interposition des pignons dentés 162 et des deux crémaillères 161 en fonction de la pres- sion P à laquelle est soumis le disque de réaction. Dans les deux graphiques, la pression de consigne Pc est mise en évidence en deçà de l'effort correspondant à la pression de consigne Pc, la relation en pratique correspond à la relation linéaire représentant le coefficient d'amplification du servofrein, mais à partir de cette pression de consigne, pour tout effort supplémentaire demandé au sys- tème de freins, le coefficient d'amplification ne suit plus la relation linéaire de la droite DR, mais passe sur un segment de droite DR1, DR2 de pente différente. Après le passage de la pression de consigne Pc, le seg- ment de droite DR2 sur lequel évolue la force de l'amplificateur, est en dessous de la droite DR, ce qui correspond à un coefficient d'amplification plus réduit à partir du point de pression Pc. En revanche, le complément de la poussée est fourni par l'action sur la pédale dont la réaction Rpéd (figure 3) évolue suivant le segment de droite DR1 au-dessus du segment DR. En d'autres termes, la réaction qui revient sur la pédale 21 augmente alors que la force exercée par le piston d'assistance 16 et donc par le servofrein électromécanique, diminue par rapport à cette courbe linéaire DR.15 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 maître-cylindre/maître-cylindre tandem 11 piston primaire 12 piston secondaire 13 chambre primaire 14 chambre secondaire 15 tige de poussée 151 extrémité de la tige de poussée 152 piston de poussée 153 partie cylindrique 154 butée 16 piston d'assistance 161 crémaillère 162 roue dentée 163 logement 164 passage de guidage 17 ressort de rappel 18 disque de réaction 181 face avant du disque de réaction 182 face arrière du disque de réaction 19 piston plongeur 20 tige de commande 21 pédale de frein 100 partie de liaison 101 appui 102 ressort de compression 103 piston central 1032 face avant du piston central 103 104 piston auxiliaire 1041 épaulement 1042 face avant du piston auxiliaire 104 XX axe du servofrein35

Claims (3)

1. REVENDICATIONS1°) Servofrein électrohydraulique comportant un maître-cylindre commandé par la tige de poussée (15) actionnée par le piston d'assistance (16) par l'intermédiaire du disque de réaction (18), le piston d'assistance étant lui-même traversé par un piston plongeur (19) poussant sur une partie du disque de réaction (18) en étant relié à la tige de commande (20) elle-même reliée à la pédale de frein (21), et un détecteur détectant le mouvement de la tige de commande pour actionner le moteur électrique du servofrein entraînant le piston d'assistance (16), servofrein caractérisé en ce que l'extrémité (151) de la tige de poussée (15), est reliée au piston d'assistance (16) par une liaison (10) comprenant : - un appui (101) solidaire de la tige de poussée (15) pour un ressort de compression, taré, (102), - un piston central (103) en appui suivant l'axe (XX) contre le disque de réaction (18), - un piston auxiliaire (104) entourant le piston central (103) en étant appliqué contre le disque de réaction (18), poussé par le ressort taré (102) et retenu en position extrême par le piston central (103), le piston auxiliaire (104) pouvant reculer par rapport au piston central (103) solidaire de la tige de poussée (15).
2. 2°) Servofrein électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston auxiliaire (104) est en forme de couronne avec un épaulement (1041) pour s'accrocher au piston central (103) et être entraîné par l'avancée de celui-ci (direction FMTC) dans le sens de la poussée de la tige de poussée (15) tout en pouvant avancer par rapport au piston central (103) en comprimant le ressort (102).
3. 3°) Servofrein électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston auxiliaire (104) en forme d'anneau engagé sur l'extrémité (151) de la tige de poussée (15), est limité en avancée par rapport à la tige de poussée (15) par une butée (154).4°) Servofrein électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (151) de la tige de poussée (15) porte une partie cylindrique (153) entourée par le ressort de compression (102), et formant une bu- tée (154) limitant l'avancée du piston auxiliaire (104) par rapport au pis- ton central (103) solidaire de la tige de poussée (15). 5°) Servofrein électrohydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de compression est taré pour une pression de consigne dans le maître-cylindre et cette pression est notamment fixée à 130 bars.15