L'invention est relative à une valve, en particulier pneumatique, à commande électrique.

On connaît de nombreux types de valves à commande électrique assurée par au moins une bobine électromagnétique. De telles valves fonctionnent généralement de manière satisfaisante mais sont relativement lourdes et encombrantes en raison de la bobine électromagnétique, avec un temps de réponse qui demande à être réduit. Leur consommation en courant électrique n'est pas négligeable, et des ondes électromagnétiques parasites peuvent apparaître lors du fonctionnement de ces valves.

L'invention a pour but, surtout, de fournir une valve pneumatique à commande électrique dont l'encombrement et le poids soient réduits et dont la consommation en courant électrique soit faible, en particulier inférieure à 100 mA (milliampères). Il est souhaitable en outre que le temps de réponse soit très court, en particulier inférieur à 5 ms (millisecondes).

Selon l'invention, une valve pneumatique à commande électrique est caractérisée par le fait qu'elle présente une structure aplatie et qu'elle comprend une plaque constituée de plusieurs couches parallèles, à savoir une couche conductrice de l'électricité formant une première électrode, au moins une couche diélectrique intermédiaire appliquée contre une face de la première électrode, une deuxième électrode formée par une autre couche conductrice de l'électricité appliquée, contre la couche diélectrique du côté opposé à la. première électrode, et au moins une couche support située du côté de la deuxième électrode opposé à la couche diélectrique, au moins un passage traversant la couche support et la deuxième électrode, tandis qu'une languette flexible est prévue dans la première électrode pour fermer le passage ou pour en être écartée et laisser'circuler un fluide, notamment de l'air, le déplacement de la languette étant commandé par application d'une tension électrique suffisante entre les électrodes.

De préférence, en l'absence de tension électrique entre les électrodes, la languette est écartée de la sortie du passage et la valve est ouverte, la fermeture de la valve étant obtenue par application de la

tension électrique entre les électrodes.

Avantageusement, la première électrode, située vers l'extérieur de la plaque, est reliée à la masse tandis que la haute tension est appliquée à l'électrode située au sein de la plaque.

La languette peut avoir une forme rectangulaire, attenante à la couche par un petit côté servant de charnière, et découpée suivant ses deux grands côtés et l'autre petit côté.

L'invention est également relative à membrane flexible comportant un ensemble de valves telles que définies précédemment, caractérisée par le fait qu'elle comporte plusieurs couches correspondant à celles des valves, et que dans la membrane sont découpées une pluralité de languettes correspondant à autant de passages, chaque languette et passage associé constituant une valve élémentaire.

De préférence, les valves de la membrane sont disposées suivant une matrice en lignes et colonnes. Des moyens d'adressage peuvent être prévus pour commander individuellement chaque, valve élémentaire de la membrane, ou par groupes de valves.

Une application particulièrement intéressante d'une telle membrane concerne un servomoteur d'assistance pneumatique pour installation de freinage de véhicule automobile.

Le servomoteur d'assistance comprend une enveloppe rigide traversée par une tige constituant un organe de commande manuelle, l'enveloppe étant séparée intérieurement en deux chambres par une cloison mobile suivant la direction de l'axe de la tige, la cloison comprenant une jupe rigide fixée à la tige et reliée suivant son contour extérieur à la paroi intérieure de l'enveloppe par un soufflet en matière souple déformable permettant les déplacements axiaux de la jupe, et est. caractérisé part le fait que la jupe rigide est munie. d'ouvertures, et formée par exemple par une grille, et qu'une membrane telle que définie précédemment est appliquée et maintenue contre la jupe rigide.

Le servomoteur peut comporter une deuxième membrane disposée contre une paroi d'extrémité.

Avantageusement le servomoteur comporte un ensemble de commande comprenant : - un circuit dans lequel est stockée la loi caractéristique de la décélération du véhicule en fonction de la pression dans le maître cylindre et fournissant à partir d'une valeur d'entrée correspondant à la pression

mesurée dans le maître cylindre un signal représentant la décélération souhaitée - un circuit dans lequel est stockée la loi de décélération du véhicule en fonction de la course de la pédale, ce circuit fournissant en sortie une valeur de décélération souhaitée établie d'après la course mesurée de la pédale de frein ; - et un circuit comparateur ayant deux entrées reliées respectivement aux sorties des susdits circuits et qui fournit, sur une ligne de sortie, une décélération cible correspondant à la valeur maximale absolue choisie entre les signaux d'entrée ; - et des moyens pour déterminer une erreur de course de la tige du servomoteur à partir du signal de sortie du comparateur.

L'ensemble de commande peut comporter un circuit soustracteur fournissant en sortie un signal d'erreur égal à la différence entre la décélération cible et une décélération calculée, et un circuit qui convertit le signal d'erreur de décélération en signal d'erreur de traînée en divisant le signal d'erreur de décélération par la masse du véhicule.

De préférence, l'ensemble comporte des circuits pour convertir le signal d'erreur de traînée en un signal de course cible de la tige du servomoteur, et un circuit soustracteur dont une entrée reçoit la valeur mesurée de la course de la tige du servomoteur et une autre entrée la valeur de course cible, ce circuit soustracteur fournissant sur sa sortie un signal d'erreur de course de la tige pour commander les valves de la membrane et assurer la correction de la position de la cloison du servomoteur et de la tige.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits en détail avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces, dessins : Fig. 1 est une vue-schématique en perspective, avec parties arrachées, d'une valve pneumatique selon l'invention.

Fig. 2 est une coupe verticale de la valve de Fig. 1 à l'état ouvert.

Fig. 3 montre, semblablement à Fig. 2, la valve à l'état fermé.

Fig. 4 est une vue schématique partielle en plan d'une membrane comportant une pluralité de valves selon l'invention.

Fig. 5 est une coupe schématique d'un servomoteur d'assistance

de freinage utilisant au moins une membrane du type de Fig. 4.

Fig. 6, enfin, est le schéma d'un ensemble de commande d'un servomoteur pneumatique de freinage pour véhicule automobile comportant dans sa cloison mobile une membrane avec valves.

En se reportant à Fig. 1, on peut voir une valve pneumatique V, à commande électrique, présentant une structure aplatie. La représentation de Fig. 1 est faite à échelle agrandie. L'épaisseur e de la valve est inférieure à 10 mm et de préférence inférieure à 5 mm. La valve V comprend une plaque P formée de plusieurs couches parallèles. Une couche 1 conductrice de l'électricité forme une première électrode E1 qui, dans l'exemple représenté, constitue la paroi supérieure de la plaque P.

La couche 1 est généralement métallique. E1 sera désignée par la suite comme étant l'électrode supérieure. Bien entendu, la plaque P pourrait avoir une disposition autre qu'horizontale, selon laquelle l'électrode EI ne constituerait plus la face supérieure de P.

Au moins une couche intermédiaire isolante électriquement, formant diélectrique, est. disposée d'un côté de 1'électrode E1.

Avantageusement, la couche intermédiaire diélectrique comprend une première couche Il d'épaisseur réduite appliquée directement contre la face de l'électrode E1 et une deuxième couche diélectrique I2 d'épaisseur nettement supérieure, de préférence trois fois supérieure à celle de la couche I1, appliquée contre la face de I1 éloignée de l'électrode El..

Une autre couche 2 conductrice de l'électricité, en particulier métallique, forme une deuxième électrode E2 séparée de l'électrode El par au moins une partie des couches diélectriques Il, I2.

Avantageusement, l'électrode E2 est noyée dans la couche I2 qui comprend une partie 12a située entre E2 et I1, et une partie 12b située de l'autre côté de E2.

La distance h (Fig. 3) entre les faces en regard des électrodes El et E2 est réduite, en particulier égal à, ou de l'ordre de 0,2 mm.

Au moins une couche support 3, plus épaisse que la couche diélectrique I2 est disposée du côté de la deuxième électrode E2 opposé à la première électrode El.

Les couches I1, I2 diélectriques et la couche 3 support peuvent être réalisées avec des feuilles de matière plastique appropriée. Un passage 4 traverse la couche support 3, la deuxième électrode E2 et la couche I2 diélectrique. Le passage 4 peut comporter une entrée tronconique 5 prévue dans le support 3 avec sa grande base située du côté

opposé à l'électrode E2.

Le passage 4 traverse la deuxième électrode E2, et les parties 12b, 12a de la couche I2 entourant cette électrode, suivant un trou circulaire 6 qui débouche dans un évidement 7, par exemple à contour rectangulaire, prévu dans la couche I2 et s'ouvrant sur la couche il. Le diamètre D du trou 6 est faible, notamment égal à, ou de l'ordre de 0,5 mm.

L'évidement 7 n'est réalisé que sur une fraction de l'épaisseur de la partie 12a de telle sorte qu'un revêtement 8 diélectrique subsiste dans le fond de l'évidement 7 sur la deuxième électrode 2.

Une languette flexible 9 de forme rectangulaire est découpée suivant ses deux grands côtés et un petit côté dans la première électrode EI et dans la couche II. La languette 9 est attenante à l'électrode E1 par l'autre petit côté 10 non découpé qui sert de charnière. La languette 9 est située au-dessus du trou circulaire 6 qui se trouve sensiblement au droit du centre de la languette. Le contour de la languette 9 est parallèle au contour de l'évidement 7 mais situé légèrement à l'intérieur de ce contour de telle sorte qu'une fente 11 existe entre les trois côtés découpés de la languette et le reste de l'électrode El. La largeur de la fente 11 est en général inférieure à 1 mm.

Dans la position repos illustrée sur Figs. 1 et 2, la languette 9 se trouve dans le plan de l'électrode E1 et la partie de la couche II située sous la languette 9 est écartée du fond de l'évidement 7 de sorte qu'un gaz, notamment de l'air, entrant par le passage 4 peut s'échapper par l'évidement. 7 et la fente 11 du côté de la plaque P opposé à l'entrée du passage, 4.

Les électrodes El, E2 sont reliées par des conducteurs électriques 12 ; 13 schématiquement représentés, et par un dispositif interrupteur non représenté, à une source de haute tension continue non représentée. De préférence l'électrode E1 qui constitue l'une des faces extérieures de la plaque P est reliée à la masse, tandis que l'électrode E2, isolée électriquement, est reliée à la haute tension continue.

Le fonctionnement de la valve, ou clapet, des Figs. 1 à 3 est le suivant.

En l'absence de tension appliquée entre les électrodes E1 et E2, la languette 9 occupe sa position de repos et un courant de gaz entrant par le passage 4 peut s'échapper par l'évidement 7 et la fente 11, du côté opposé au support 3 comme illustré par des flèches sur Fig. 2.

La languette 9 peut fléchir du côté opposé au support 3 comme illustré en trait mixte sur Fig. 2 pour libérer une section de passage plus importante pour un fort débit.

La fermeture de la valve V est obtenue en appliquant une haute tension continue, notamment de l'ordre de 4500 volts, entre les électrodes El et E2 ce qui provoque une attraction électrostatique entre les électrodes et l'application de la languette 9 contre le fond de l'évidement 7. Le trou circulaire 6 est alors fermé, ainsi que la valve V.

Il est possible de commander à volonté la fermeture ou l'ouverture de la valve V. Le temps de réponse est très court et peut être inférieur à 5 ms, tandis que la consommation de courant est très faible, inférieure à 100 mA (100 milliampères).

Sur Fig. 4 un ensemble de valves pneumatiques V est formé dans une membrane M flexible présentant une structure multicouche identique à celle représentée sur les Figs. 1-3. La membrane M comprend donc une première couche conductrice correspondant à l'électrode El, une ou des couches diélectriques, une deuxième couche conductrice correspondant à la deuxième électrode E2 de préférence noyée dans une couche diélectrique, et une couche support correspondant à la couche 3 de Fig. 2.

Dans la membrane M, du côté de l'électrode El, sont découpées une pluralité de languettes 9 correspondant à autant de passages 6 et de valves V. De préférence les languettes 9 sont disposées suivant une matrice à lignes et colonnes se coupant à angle droit.

Les électrodes des valves élémentaires V. de la membrane M peuvent être mises individuellement, ou par groupes, sous haute tension grâce à un adressage non représenté, de type connu, par lignes ou lignes - colonnes, notamment avec transistors.

La membrane M constitue ainsi une membrane à porosité variable commandée électriquement. La porosité peut être nulle ce qui correspond à une membrane imperméable, toutes les valves V étant fermées. La porosité maximale est obtenue avec toutes les valves V en position ouverte. Des valeurs intermédiaires de porosité sont possibles selon l'adressage prévu pour commander les valves V de la membrane.

Une application avantageuse d'une valve V et d'une membrane M selon l'invention concerne un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage de type connu, par exemple par FR 2 658 466 ou EP 0 662 894.

Fig. 5 illustre un tel servomoteur d'assistance 14 utilisant des membranes M1, M2 selon l'invention.

Le servomoteur 14 comprend une enveloppe 15 rigide délimitée par deux parois frontales 15a, 15b. L'enveloppe. 15 est traversée axialement par une tige 16 constituant un organe de commande manuelle.

Le déplacement de la tige 16 peut être commandé par le conducteur du véhicule, qui appuie sur une pédale de frein 17 reliée par une articulation à une extrémité de la tige 16.

L'enveloppe 15 est séparée intérieurement en deux chambres 14a, 14b par une cloison 18 mobile suivant la direction de l'axe de la tige 16, et orthogonale à cette tige. La cloison 18 comprend une jupe rigide 19 fixée à la tige 16. La jupe rigide 19 est munie d'ouvertures 01, et est formée par exemple par une grille.

Une membrane M1, semblable à la membrane M de Fig. 4 avec des valves V non visibles sur Fig. 5, est fixée contre le jupe rigide 19. Un soufflet 20 est relié hermétiquement au contour de la membrane Ml et à la paroi intérieure de l'enveloppe 15. Le soufflet 20 en matière'souple déformable permet les déplacements axiaux de la jupe 19.

La chambre 14a est reliée en permanence par un ajutage 15c à une source de dépression créant un vide relatif dans la chambre 14a.

Les valves de la membrane M1 SOolt commandées toutes ensemble par application simultanée d'une haute tension U1 entre les électrodes L1 et E2 de chaque valve.

Au repos, aucune tension n'est appliquée entre les électrodes des valves de la membrane M1 ; les valves sont donc ouvertes et les chambres 14a, 14b communiquent et sont toutes deux sous la même dépression relative. Aucun effort d'assistance pneumatique n'est alors exercé sur la tige 16.

La chambre 14b est fermée à son extrémité éloignée de la cloison 18 par une paroi 21 qui comprend un élément support rigide 21a muni d'ouvertures 02, par exemple formé par une grille. Une membrane M2 semblable à celle représentée sur Fig. 4, avec des valves V (non visibles sur Fig. 5), est fixée contre l'élément rigide 21a.

La tige 16 traverse de manière étanche et coulissante un manchon 22 fixé au centre de l'élément 21a et de la membrane M2.

Toutes les valves de la membrane M2 sont commandées simultanément par application d'une haute tension U2 entre les électrodes de chaque valve. La paroi 15b comporte une tubulure centrale 23 qui entoure la tige

16 et débouche à l'atmosphère. Un filtre à air 24 est avantageusement prévu à l'entrée de la tubulure 23 pour arrêter poussières et particules contenues dans l'air.

En l'absence de tension entre les électrodes de la membrane M2, les valves de cette membrane sont ouvertes et l'espace 25 compris entre les parois 21 et 15b communique avec la chambre 14b.

Il est à noter que la membrane Ml peut être prévue seule, sans la membrane M2 qui serait remplacée par une ou plusieurs valves classiques prévues dans une paroi 21 pleine. En outre, la membrane Ml et la jupe 19 pourraient être remplacées par une paroi dans laquelle serait prévue au moins une électrovalve commandée permettant soit de faire communiquer, soit d'isoler, les chambres situées de chaque côté.

Le fonctionnement du servomoteur 14 de Fig. 5 est le suivant.

Au repos la tension Ul est nulle tandis que U2 est une haute tension assurant la fermeture des valves de la membrane M2. Les chambres 14a et 14b communiquent et sont sous un vide relatif, la chambre 14b étant isolée de l'espace 25 et de l'atmosphère. Aucuh effort pneumatique n'est exercé sur la jupe rigide 19 ni transmis à la tige 16.

Lorsque le conducteur commande un freinage en appuyant sur la pédale 17, le début de mouvement de la tige 16 est détecté par des moyens non représentés qui font passer la tension Ul à une valeur de haute tension de sorte que les valves de la membrane MI se ferment et que les chambres 14a, 14b sont séparées l'une de l'autre.

De préférence pendant un court instant les valves de la membrane M2 restent fermées par maintien : de la haute tension U2 jusqu'à ce que la fermeture des valves de la membrane M1 soit confirmée.

La tension U2 est ensuite abaissée à la valeur nulle pour assurer l'ouverture des valves de la membrane M2. La pression atmosphérique est admise dans la chambre 14b alors que la chambre 14a est toujours sous vide relatif et que la haute tension Ul est maintenue sur Ml. La différence de pression qui s'exerce sur la cloison 18 engendre un effort pneumatique d'assistance qui est transmis à la tige 16.

Lorsqu'il y a stabilisation du freinage avec maintien de la pédale 17 dans une position déterminée, U2 est portée à la haute tension pour assurer la fermeture des valves de la membrane M2 et faire cesser l'admission d'air à pression atmosphérique dans la chambre 14b.

Pour que le freinage cesse (défreinage) lorsque la pédale 17 est relâchée, la tension U1 est abaissée à la valeur nulle. Les valves de MI s'ouvrent et permettent l'équilibre des pressions entre les chambres 14a et 14b et le recul de la cloison 18 et de la tige 16. U2 est maintenue à la haute tension et les valves de M2 restent fermées.

Avantageusement, la position axiale de la cloison 18 et donc de la tige 16 peut être détectée par des capteurs, en particulier des capteurs capacitifs ou à impédance, formés entre la cloison 18 et au moins l'une des parois frontales d'extrémité 15a, 21a, 15b du servomoteur.

De manière classique la tige 16, à son extrémité éloignée de la pédale 17, transmet l'effort à un piston 26, généralement le piston primaire d'un maître cylindre tandem MCT qui alimente en liquide de frein sous pression les freins tels que B des différentes roues du véhicule.

Dans la position-repos du servomoteur, le volume de la chambre 14a est de préférence relativement grand, en particulier au moins trois fois supérieur au volume de la chambre 14b, pour constituer une réserve de vide relatif.

En se reportant à Fig. 6 on peut voir le schéma d'un ensemble de commande du servomoteur 14 de Fig. 5.

Le servomoteur et le maître cylindre sont représentés schématiquement par un bloc 27 avec deux entrées reliées à des lignes 28, 29. La ligne 28 transmet un signal, obtenu à partir d'un capteur non montré, représentant la force Fv exercée par le conducteur sur la pédale 17.. La ligne 29 transmet, à partir d'un capteur non montré, un signal représentant la course Sv de la pédale 17.

Une ligne de sortie 30 du bloc 27 transmet un signal représentatif de la pression de freinage Pm mesurée dans le maître cylindre.

Une autre ligne de sortie 31 du bloc 27 transmet un signal Sm correspondant à la course mesurée de la tige 16.

Le signal Pm de la ligne 30 est fourni à l'entrée d'un circuit 32 dans lequel est stockée la loi caractéristique de la décélération y du véhicule portée en ordonnée, en fonction de la pression P dans le maître cylindre portée en abscisse. A partir de la valeur d'entrée Pm fournie par la ligne 30, le circuit 32 fournit en sortie sur une ligne 33 un signal représentant la décélération souhaitée yPc (ou décélération cible) du véhicule correspondant à la valeur de pression Pm.

La ligne 31 fournit le signal Sm à une entrée d'un circuit 34 dans lequel est stockée la loi de décélération y du véhicule, portée en ordonnée, en fonction de la course S de la pédale portée en abscisse. Le circuit 34 fournit en sortie une valeur de décélération souhaitée ySc établie d'après la course Sm.

Les lignes 33 et 35 sont reliées chacune à une entrée d'un circuit comparateur 36 qui fournit, sur une ligne de sortie 37, une décélération cible yc correspondant à la valeur maximale absolue choisie entre yPc et ySc.

La ligne 37 est reliée à une entrée d'un circuit soustracteur 38.

Une autre entrée de ce circuit 38 reçoit, par une ligne 39, un signal représentant la décélération calculée ycalc. du véhicule.

La décélération calculée est obtenue à partir de capteurs de vitesse (non représentés) prévus sur chacune des quatre roues du véhicule et reliés à un circuit 40 qui délivre, sur quatre sorties Vavd, Vavg, Vard et Varg, les valeurs des vitesses. respectives de la roue avant droite, de la roue avant gauche, de la roue arrière droite et de la roue arrière gauche.

Ces valeurs sont fournies à un circuit d'évaluation 41 qui établit, à partir des quatre valeurs de vitesses de roues, une valeur de vitesse de référence Vref. du véhicule délivrée sur une ligne de sortie 42.

Cette valeur Vref. est fournie à l'entrée d'un circuit différentiateur par rapport au temps 43 dont la sortie, reliée à la ligne 39, délivre l'accélération calculée ycalc.

Le circuit soustracteur 38 fournit sur une ligne de sortie 44 un signal d'erreur sy égal à la. différence entre la décélération cible yc et. la décélération calculée ycalc. : sy = ycible-ycalc.

La ligne. 44 est reliée à l'entrée d'un circuit 45 P. I. D (Proportionnel Intégral Dérivé) qui fournit sur une ligne de sortie 46 le signal d'erreur de décélération. Ce signal est envoyé à l'entrée d'un circuit 47 qui convertit le signal d'erreur de décélération en signal d'erreur de traînée sT en divisant le signal d'erreur de décélération par la masse M du véhicule. La force de traînée correspond à la somme des forces de frottement contre le sol des pneumatiques des roues du véhicule.

Une ligne 48 transmet le signal d'erreur de traînée FT à un ensemble 49 de quatre circuits (non représentés en détail), qui déterminent à partir du signal sT la pression de liquide à établir dans

chaque frein de roue. Un signal Pcible est établi par pondération des valeurs de pression de liquide pour chaque frein de roue.

Le signal Pcible est délivré sur une ligne 50 à l'entrée d'un circuit 51 propre à convertir le signal Pcible en un signal de course cible Scib. de la tige 16 du servomoteur. Ce signal Scib. est fourni sur une ligne de sortie 52 à l'entrée d'un circuit soustracteur 53 dont une autre entrée reçoit par une ligne 54 la valeur mesurée de la course Sm.

Le circuit 53 fournit sur sa sortie 55 un signal d'erreur eS de la course de la tige 16, envoyé à l'entrée d'un circuit 56 de commande P. D.

(proportionnel dérivé) qui fournit, sur sa sortie 57, le signal pour commander la membrane M2 du servomoteur 14 et assurer la correction de position de la cloison 18 et de la tige 16.