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-Mécanisme de manoeuvre d'une pédale de frein ou d'embrayage.
La présente invention se rapporte à des mécanismes de manoeuvre pour freins, ou embrayages de véhicules automobiles et elle concerne plus particulièrement des moyens pour assister, directement la manoeuvre d'une commande à pédale pour ces méca- nismes.
Dans les véhicules automobiles, les freins ou em- brayages sont habituellement actionnés au moyen d'une pédale, laquelle est habituellement suspendue à un levier oscillant qui est articulé sous le tableau. de bord.
En raison des différences de poids, de force physique,
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et d'habitude des divers conducteurs, la. pression appliquée sur la pédale de frein ou d'embrayage peut varier dans des grandes limites. En outre la pression du pied qui est exercée par un conducteur individuel quelconque varie considérablement pendant une manoeuvre donnée. Toutefois, l'installation de freinage par exemple celle d'un véhicule automobile, est conçue en se basant sur une valeur déterminée de pression sur la pédale avec un rap- port donné entre les bras de levier pour obtenir le rendement de freinage maximal et les meilleurs résultats. Les mêmes observa- tions sont valables en ce qui concerne les mécanismes d'embrayage.
Par exemple, dans la manoeuvre d'une pédale de frein, une partie considérable de l'effort exercée sur la pédale de frein est gaspillée avant qu'il ne commence à se produire une décélération réelle, c'est-à-dire avant que la pression sur la pédale n'atteigne une certaine valeur calculée. Il serait évi- demment avantageux de compléter la pression musculaire initiale exercée sur la pédale de frein, afin de réduire le temps néces- saire pour atteindre la valeur théorique et, par conséquent de réduire l'effort musculaire total exercé sur la pédale de frein.
La présente invention apporte des moyens pour obtenir ce résultat.
De même, il est bien connu que les véhicules équipés de bottes de vitesses automatiques tendent à avancer lentement pendant l'arrêt, lorsque le conducteur relâche la pression qu'il exerce sur la pédale de frein. Ici encore on obtient un avantage évident en prévoyant des moyens pour compléter'la pression mus-. culaire exercée sur le pédale de frein, afin de réduire la ten- sion imposée au conducteur et qui est particulièrement prononcée aux cours des arrêts prolongés dus aux encombrements de la cir- culation, de façon qu'il soit suffisant d'exercer une légère pres- sion pour arrêter et maintenir le véhicule arrêté.
D'un autre côté, dans la manoeuvre de la pédale d'em-
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brayage, il est nécessaire d'exercer un effort initial considéra- ble sur la pédale pour surmonter l'ensemble des forces d'expan- sion des ressorts qui maintiennent normalement l'embrayage serré.
Ceci accroît l'effort nécessaire et retarde le desserrage de l'embrayage. Ces conditions se combinent lorsque, par exemple, on serre les freins ou qu'on débraye à des vitesses variables du véhicule. Ici encore, la pression exercée sur la pédale de frein est de préférence propre à assurer une décélération à peu prés instantanément sans effort musculaire excessif. La condi- tion idéale est donc d'exercer une pression constante sur la pé- dale, pression qui est appliquée à peu près instantanément, poux obtenir dans la mesure la plus complète, la capacité théorique de l'installation de freinage en exerçant un effort musculaire réduit sur la pédale.
En outre, il s'est révélé extrêmement avantageux de pré. voir une certaine forme d'assistance et un certain accroissement de la pression exercée sur la pédale d'embrayage ou de frein, en particulier sur les véhicules lourds qui comportent des installations de freinage et des mécanismes d'embrayage qui né- cessitent normalement un effort considérable lequel devient pré-' judiciable lorsque le conducteur est fatigué.
Pour éliminer les inconvénients cités ci-dessus, la présente invention prévoit donc des moyens d'assistance qui com- prennent un moteur et une soupape combinée avec la pédale de frein ou d'embrayage, pour assister ou renforcer la pression mus- culaire exercée sur la pédale, et pour assurer sur cette pédale une pression constante, qui devient effective immédiatement après l'enfoncement initial de la pédale. Le moteur est de préférence actionné par un moyen tel que l'air, le vide ou un liquide et pour cette raison, il peut avantageusement être relié au collec- teur d'un moteur à essence ou à la pompe à combustible d'un mo- teur Diesel.
La soupape peut être placée sur la pédale de telle façon que l'enfoncement de la pédale modifie la position de cette soupape pour actionner le moteur, lequel exerce alors une pression
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supplémentaire sur la pédale.
Par conséquent, un principal but de l'invention est de fournir des moyens de pression auxiliaires combinés avec la pé- dale de frein ou d'embrayage d'un véhicule à moteur, de façon à assister la pression musculaire exercée sur la pédale et à fournir ; une pression à peu près instantanément effective et constante sur la pédale.
Un autre but est de réaliser, dans un mécanisme de manoeuvre d'un frein ou d'un embrayage, des moyens tels qu'un moteur à dépression ou à flu de qui fournit la plus grande par- tie de la pression initiale 3ur la pédale, de façon qu'il suffise d'une petite pression musculaire pour assurer le serrage instantané du frein ou le desserrage instantané de l'embrayage.
Un autre but de l'invention est de réaliser un moteur à dépression ou à fluide muni d'une soupape, relié à la pédale de frein ou d'embrayage et qui, lorsqu'il est actionné par l'en- foncement de la pédale, exerce une force à peu près instantanée et constante sur la pédale, pour assister la pression musculaire exercée sur cette dernière.
Un autre but est de réaliser, dans une installation de frein ou dans un mécanisme d'embrayage pour véhicule automobi- le qui comprend une pédale pour la manoeuvre, un moteur fixé à la pédale de frein ou d'embrayage et comportant une chambre à dia- ; phragme reliée elle-méme au collecteur de façon à être actionné par la dépression fournie par ce collecteur, et une soupape fixée à la pédale de telle façon que la pression musculaire exercée sur la pédale provoque un changement de la position de cette soupape ayant pour effet de relier le moteur à la dépression, le moteur exerçant alors une pression instantanée et constante sur la pé- dale pour assister la pression musculaire exercée sur cette demie-' re.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la fig. 1 représente, en partie schématiquement, une
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Installation de freinage pour véhicule et la pédale combinée à cette installation et réalisée suivant l'invention; la fig. 2 est une vue en plan de la pédale et du servo-moteur, cette vue étant prise en regardant dans le sens des flèches 2-2 de la Fig. 1; la fig. 3 est une vue en coupe, prise à peu près suivant la ligne 3-3 de la fig. 2, mais à plus grande échelle montrant le repose-pied de la pédale représentée sur la fig. 2 et d'une soupape fixée à la pédale proprement dite ; la fig. 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la fig. 3 ; la fig. 5 est une vue en coupe analo gue à la fig.3 et . montrant la deuxième position de la soupape.
Sur les Figs. 1 et 2, la référence 10 indique la cloi- son pare-feu d'une automobile, qui est interposée entre le moteur et l'habitacle, et qui se prolonge vers le bas par une partie inclinée 12 du plancher, comme dans la construction habituelle. A une ferrure 14, qui est fixée à la cloison pare-feu 10 est suspen- due une pédale 16 articulée en 18 sur la ferrure 14. La pédale 16 compend un levier 20 qui, à son extrémité inférieure est muni du repose-pied habituel 22. La pédale 16 peut être équipée de l'habi- tuel ressort de rappel (non représenté) qui sert à maintenir la pédale en position inactive.
A la pédale 20 est articulée, en un point prédéterminée situé entre les deux extrémités du levier la constituant, une tige 24 qui traverse la cloison pare-feu 10 et qui est engagée dans le maître-cylindre 26 de l'installation de freinage du véhicule, où elle est reliée à un piston 28 qui peut coulisser dans ce maitre-cylindre 26. La chambre de pression 20 du maître- cylindre est reliée aux cylindres de roues 32 et 34 d'une pre- mière paire de freins 36 et 38 respectivement. Les freins 36 et , 38 peuvent être les freins des roues motrices, du type décrit dans la demande de brevet canadien n 885.744, déposée le ler octobre 1963, dans lequel la réaction des freins 36 et 38 est utilisée pour
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serrer les autres freins du véhicule.
A cette fin, les freins
36 et 38 sont équipés de cylindres moteurs de réaction 40 et 42 respectivement, qui sont reliés aux cylindres de roues 44 et 46 d' une autre paire de freins 48 et 50 respectivement.
On pourrait utiliser en remplacement n'importe quel autre ' type de frein et le fluide travaillant de l'installation peut être de l'air comprimé, le vide ou un liquide, la forme de réalisation représentée sur la Fig. 1 étant uniquement illustrative.
Dans le fonctionnement de l'installation qu'on vient de décrire, lorsque le conducteur presse la pédale de frein 16 en plaçant son pied sur le repose-pied 22 et en exerçant une pression.', sur ce dernier, la pédale 16 se déplace pour prendre une position représentée en traits mixtes sur la Fig. 1, en déplaçant par ce moyen le piston 28 à l'intérieur du maître-cylindre 26 par l'inter- médiaire de la tige 24. La pression qui est ainsi engendrée dans le fluide contenu dans la chambre de pression 30 est transmise à la ' ' première paire de cylindres de roues 32 et 34 des freins 36, 38.
La réaction qui est fournie par ces freins, crée une pression dans les cylindres de réaction 40 et 42, ainsi que cela est décrit plus complètement dans la demande de brevet canadien précitée.
Ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, la pression exer- cée sur la pédale de frein 16 varie et la partie initiale de l'ef- fort reste sans effet pendant chaque serrage de frein et ceci demande quelquefois un effoit fatigant de la part du conducteur.
C'est pourquoi il est très souhaitable de disposer d'une force à peu près instantanée et constante qui agisse sur la pédale de frein pour tirer le maximum de l'énergie de freinage disponible et, en même temps, assister l'actionnement musculaire de la pédale de frein.
A cet effet, le levier 20 de la pédale 16 est équipé d'un moteur 52 du type à diaphragme qui est agencé sur le levier, à l'extrémité supérieure de ce dernier et à proximité de la ferrure
14. Le moteur 52 est fixé à une ferrure 54 à l'aide de vis 56.
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La ferrure 54 présente un prolongement 58 qui est serré sur le levier 20 et 60, pour fixer solidement la ferrure et le moteur 52 sur le levier..
La chambre 68 du moteur 52 contient un diaphragme classi- que 62 auquel est fixée une tige 64 qui émerge du moteur 52, passe à c8té du levier 20, traverse la cloison 10, et est fixée solidement derrière la cloison, à une partie fixe convenable quelconque du véhicule,' comme représenté en 67. La fonction de cet agencement sera expliquée dans la suite de la description. La tige 64 constitue une butée de limitation convenable pour la pédale de frein 16 dans le mouvement de rappel par lequel cette dernière revient à sa position non commandée.
La chambre de dépression 68 du moteur 52 est reliée, à l'aide d'un conduit 70 qui descend le long du levier 20, à une soupape 72 fixée à la plaquette inférieure 74 du repose-pied 22 de la pédale 16. Le tampon 76 du repose-pied est articulé en 78 (Fig. 3) sur la plaquette inférieure 74, dans un but qui ressorti- ra de la suite.
Comme le montrent les Figs. 3 et 4, la soupape 72 com- prend un corps ou boîtier 80 qui comporte une partie supérieure 82 de plus petit diamètre qui se prolonge de bas en haut en traver- sant un trou 84 percé dansla plaquette inférieure 74. Le boîtier est fixé à la plaquette 74 de façon amovible par une bague de blocage 86. L'extrémité inférieure du boîtier 80 est fermée par une plaquette de fermeture 88.
Le boîtier 80 de la soupape est percé d'un alésage central 90 de façon à recevoir un plongeur 92 qui glisse dans cet alésage. Le plongeur 92 est équipé d'une bague d'étanchéité tori- que 94 et d'une partie 96 de plus petit diamètre située entre ses deux extrémités, dans un but qui ressortira de la suite.
L'ouverture 90 qui loge le plongeur s'élargit à l'ex- trémité inférieure du boîtier 80 de la soupape pour former une chambre 98 qui contient un diaphragme 100 fixé lui-même à l'extrémi-
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té intérieure du plongeur 92 par un moyen approprié quelconque.
Le diaphragme 100'présente un certain nombre d'encoches radiales
102 réparties sur sa circonférence, dans un but qui ressortira de la suite.
Le conduit 70 qui part du moteur 52 est en communication avec la chambre 98 de la soupape par un passage 104. Un autre passa ge 106 relie l'alésage 90 qui contient le plongeur 92, dans le voisinage de la partie rétrécie 96 de ce plongeur, à un conduit
108 qui longe également le levier 20 de la pédale 16 et qui peut être relié à une source de dépression telle que le collecteur 110 du moteur. Dans d'autres cas, le conduit 108 peut être relié à la pompe à combustible (non r eprésentée) d'un moteur Diesel et le . moteur 52 peut alors être un cylindre équipé d'un piston au lieu d'un diaphragme, pour communiquer pour le passage du fluide avec la pompe à c ombustible.
La plaquette inférieure 88 de fermeture du boîtier 80 de la soupape présente une ouver.ure centrale 112 qui est fermée par un tampon poreux 114, en feutre ou matière analogue et qui est collé ou fixé d'une autre façon à la plaquette 88. Le tampon
114 permet à l'air de pénétrer avec une certaine perte de charge dans la chambre 98 mais évite la pénétration des poussières et de l'humidité.
Il va de soi que la plus grande partie des pièces de la soupape 72, qui est relativement petite, par exemple le boî- tier 80, la plaquette de fermeture 88 et le plongeur 92, peu- vent être faits d'une matière synthétique telle que celles con- nues sous les marques de "Nylon", "Teflon" ou équivalent. Le diaphragme 100 peut être en caoutchouc, Néoprène ou équivalent.
La soupape 72 constitue un dispositif petit et léger qui n'ajoute pas de poids appréciable à la pédale 16.
Normalement, c'est-à-dire lorsque la pédale 16 est inactive, la position de la soupape est celle représentée sur la Fig. 3. Dans cette position, l'extrémité supérieure du plongeur
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92 se prolonge à l'extérieur au-dessus de la plaquette intérieure 74 du repose-pied et elle est maintenue dans cette position à l'ai- de d'un ressort 93 qui complète un effet existant dans l'installa- tion et qui sera décrit dans la suite. Le tampon 76 du repose-pied prend normalement appui sur le plongeur 92.
Normalement, le poids du tampon n'est pas à lui seul suffisant pour enfoncer le plon- geur, toutefois dans certaines formes de construction de pédales, il peut être incorporé un ressort petit et relativement faible (non représenté) entre le tampon 76 et la plaque inférieure 74
Pour empêcher que le tampon n'enfonce le plongeur 92 sous l'effet de son propre poids.
Lorsque le moteur du véhicule est en marche, l'aspira- tion d'air dans le collecteur 110 qui est relié par un conduit
108 à l'alésage 90 contenant le plongeur crée un vide constant autour de la partie étranglée 96 du plongeur 92, ce qui a pour effet que 1'air qui pénètre à travers le tampon 114 exerce une près* sion sur le diaphragme 100 pour pousser le plongeur 92 de bas en haut, avec l'aide du ressort 93, jusqu'à ce que le diaphragme bute contre la surface supérieure de la chambre 98, en fermant par ce moyen l'extrémité inférieure de l'alésage 90 et en interrom- pant ainsi la communication entre le conduit 108 relié au collec- teur et le conduit 70 qui mène au moteur 52.
L'effet combiné de la différence de pression et de la force du ressort maintient le plongeur dans sa position saillant à l'extérieur, la chambre
98 étant alors en communication avec l'atmosphère à travers le tampon 114.
Lorsqu'on exerce une légère pression musculaire sur le tampon 76, par exemple pendant le serrage du frein ou de l'embraya- ge, le plongeur 92 se déplace de haut en bas juqu'à ce que le diaphragme 100 bute contre la face inférieure de la chambre 98, comme représenté sur la fig. 5. Dans cette position, il s'établit une communication entre la chambre 98 et l'alésage 90 contenant la plongeur et, par conséquent entre le conduit 108 et le conduit'
70 à travers les passages 104 et 110.
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Lorsque l'on enfonce le plongeur 92, l'air contenu dans la chambre 98 devrait normalement s'échapper lentement à travers l'ouverture 12, en opposant une résistance indésirable au mouvement du plongeur. C'est pourquoi il est prévu des encoches ou découpures 102 sur le diaphragme 100 pour permettre à l'air de passer en dérivation sur l'autre face du diaphragme, en assu- rant ainsi une action rapide du plongeur. En outre, les encoches
102 pratiquées dans le diaphragme évitent, dans le fonctionnement de la soupape, le sifflement Indésirable qui pourrait se produirq si la totalité de l'air contenu dans la chambre 98 était obli- gée de s'échapper à travers l'ouverture 112.
Lcrsque la communication est établie entre les conduits
108 et 70, la chambre 68 du moteur 52 est reliée directement à la source de dépression 110. Il se crée, dans cette chambre, une différence de pression qui tend à tirer le diaphragme 62 vers la face supérieure du moteur, mais,en raison de la liaison entre le diaphragme et la tige fixe 64, cette attraction subit une ré- sistance. Il s'exerce donc une force qui agit sur le levier 20, sous l'effet de la force de réaction exercée sur le diaphragme fixe, et qui a donc pour effet de faire tourner le levier 20 vers
1'intérieur dans sens du mouvement voulu de la pédale.
Cette attraction supplémentaire qui s'exerce sur la pédale 16 assiste . notablement la pression musculaire exercée sur la pédale et elle est de suite perçue par le conducteur du véhicule en détermi- nant une réduction de l'effort musculaire qui serait autre- ment nécessaire. En même temps, le dispositif d'assistance à dépres- sion suivant l'invention fournit sur la pédale une pression à peu près instantanée et constante très avantageuse, au lieu de la pression variable qui serait fournie par le seul serrage muscu- laire, de façon à assurer un serrage du frein, ou un débrayage, doux et efficace.
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Dès que l'on relâche la pressioh musculaire exercée sur le tampon 76 du repose-pied de la pédale 16, l'air pénètre par l'ouverture 112 et, avec l'aide du ressort 93, il repousse rapi- dement le diaphragme 100 et le plongeur 92 de bas en haut, en in- terrompant à nouveau la communication entre les conduits 108 et
70 et en permettant à l'air de pénétrer dans la chambre 68 du mo- teur 52 à travers le conduit 70 pour supprimer la différence de pression entre les deux faces du diaphragme 62 et permettre au levier 20 de revenir à sa position de la façon normale.
Dans les installations de freinage classiques, les premiers kilogrammes de l'effort exercé sur la pédale, par exem- ple entre quatre et six kilogrammes, sont utilisés pour surmonter les forces de résistance mécanique du mécanisme de freinte comme, par exemple, les forces des ressorts de rappel des mâchoires des freins.
Le serrage réel du frein commence donc à un effort d'environ six kilogrammes. Le dispositif d'assistance suivant l'in- vention élimine la plage initiale et sans effet de l'effort exercé sur la pédale, en faisant commencer le serrage du frein et la décé- lération du véhicule des qu'une légère passion s'exerce sur la pédale,
On obtient des résultats avantageux analogues lors- que l'invention est appliquée à une pédale d'embrayage.
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On obtient donc un débrayage plus rapide et plus doux avec un effort musculaire plus faible.
La présente invention permet donc de réaliser un dis-, positif d'assistance très efficace et relativement simple et peu coûteux pour exercer une pression sur une pédale, ce dispositif pouvant être installé facilement sur n'importe quel véhicule existant sans modification importante.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.