Brevet FR2949736A1 — publié le 20110311

i Domaine de l'invention La présente invention concerne un système de freins à maître-cylindre et servofrein électrique comprenant une tige de poussée en-traînée par un moteur commandé et transmettant au maître-cylindre, la poussée générée par le moteur du servofrein et/ou directement celle exercée sur la pédale de frein. De tels systèmes de freins sont connus de manière générale. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un système de freins à maître-cylindre et servofrein électrique permettant d'intégrer avantageusement la commande de frein en cas de défaillance du servofrein et dont l'encombrement soit réduit. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un servofrein 15 comportant un entraînement à une crémaillère relié à un piston d'actionneur pour agir sur le maître-cylindre, l'entraînement à crémaillère ayant en sortie du moteur, une transmission avec un pignon et une crémaillère, portée par un manchon coulissant dans un palier du corps du servofrein en y étant bloqué en 20 rotation, le piston d'actionneur comprend * un manchon logé dans le manchon portant la crémaillère et * une collerette à l'avant du manchon formant o une surface d'appui du ressort de rappel du manchon et 25 o un logement avec un épaulement circulaire constituant la sur- face d'appui du disque de réaction, et o un plongeur relié à la tige de commande et logé dans le manchon du piston d'actionneur pour commander le servofrein et agir en cas de défaillance du servofrein, directement sur le disque de ré- 30 action, dont il est, en fonctionnement normal, séparé par l'intervalle de saut. Ainsi, l'invention permet de commander le maître-cylindre soit par le servofrein qui agit sur le disque de réaction soit par la tige de commande et le piston plongeur en cas de défaillance du servofrein et qui 35 agit également sur le disque de réaction. Suivant une autre caractéristique avantageuse, une cou-pelle en tôle à épaulement appliquée contre la face avant de la collerette et dans son logement à épaulement circulaire pour recevoir le disque de ré- action et former aussi un logement auxiliaire pour la pièce intermédiaire mobile par rapport au dos du disque de réaction en laissant l'intervalle de saut, le logement étant ouvert pour le passage du poussoir appuyé contre la pièce intermédiaire et soumis à l'action du piston plongeur. Grâce à ce chevauchement des surfaces d'appui sur la collerette, le piston d'actionneur peut être réalisé de façon avantageuse tant du point de vue industriel qu'économique, par une pièce en matière plastique, puisque cette pièce n'aura à transmettre que les efforts de compression que sur une épaisseur de matière très réduite. i o Suivant une autre caractéristique avantageuse, le piston d'actionneur est en matière plastique injectée et la face avant de sa collerette comporte une nervure périphérique bordant le logement et coiffée aussi par la coupelle, la surface d'appui du manchon au dos de la collerette et la surface de jonction de la nervure et de la collerette se chevau- 15 chant radialement. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le boîtier du servofrein est formé d'une partie avant et d'une partie arrière, la partie avant a un retour recevant l'arrière du corps du maître- 20 cylindre, et elle est réunie au maître-cylindre et à la partie arrière, la partie arrière reçoit l'entraiment à crémaillère avec le piston d'actionneur, le plongeur, le poussoir, la pièce intermédiaire et le dis-que de réaction ainsi que la tige de poussée, la partie arrière ayant un anneau d'assemblage pour la partie avant 25 ainsi que des moyens d'assemblage au tablier séparant l'enceinte du moteur et l'habitacle du véhicule. Cette réalisation du boîtier du servofrein est particulière-ment intéressante pour l'assemblage et les éventuelles interventions car les composants principaux du servofrein sont répartis entre les deux par- 30 ties du boîtier et peuvent être montés séparément, les deux ensembles ainsi réalisés étant ensuite assemblés mécaniquement par simple engagement et blocage par les moyens d'assemblage tels que des tirants servant par ailleurs à la fixation du système de frein au tablier du véhicule. Suivant une autre caractéristique, la partie arrière est em- 35 manchée sur la partie avant en venant en butée contre le retour de la partie avant et l'assemblage est réalisé par des tirants, la collerette du piston d'actionneur a un diamètre inférieur à celui de la partie avant et un res- 3 sort hélicoïdal de rappel est comprimé entre le retour de la partie avant et le bord de la collerette. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le piston plongeur a une collerette arrière de diamètre supérieur à celui du man- chon du piston d'actionneur constituant une butée, le diamètre étant au plus égal à celui de l'ouverture du manchon pour pouvoir y coulisser. Cette forme de réalisation du plongeur est avantageuse car elle permet de combiner simplement plusieurs fonctions du piston plongeur. 1 o Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un système de freins, représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un système de freins selon 15 l'invention, certaines parties étant vues par transparence, - la figure 2 est une vue de bout du système de freins de la figure 1, à partir du côté du maître-cylindre, - la figure 4 est une coupe longitudinale axiale du système de freins selon le plan de coupe IV-IV de la figure 2. 20 Description d'un mode de réalisation de l'invention Selon les figures 1, 2, 3, l'invention concerne système de freins composé d'un maître-cylindre 100 et d'un servofrein électrique 200. Dans le présent exemple, le maître-cylindre est un maître-cylindre tandem 100 équipé du servofrein électrique 200 selon un montage coaxial, 25 d'axe XX. L'ensemble (100, 200) ainsi formé est fixé au tablier du véhicule séparant l'enceinte de moteur et l'habitacle. L'orientation utilisée dans la présente description est l'orientation habituelle d'un maître-cylindre tandem 100 et de son servofrein 200, le maître-cylindre étant situé à gauche (à l'avant AV) et le servo- 30 frein à droite (à l'arrière AR), du côté de la tige de commande 230 et de la pédale de frein. Le servofrein 200 se compose d'un boîtier 201 logeant le piston d'actionneur 220 agissant sur la tige de poussée 130 pour com- mander le maître-cylindre 100. Le piston d'actionneur 220 est entraîné 35 par un moteur électrique 300 fixé au boîtier 201 et dont l'arbre de sortie entraîne par une transmission à vis 301, une roue à vis 302 logée dans la partie 201a du boîtier 201. Cette roue à vis 302 assure la démultiplication et commande par l'intermédiaire d'un pignon 261 porté par son axe 303, 4 une crémaillère 262 réalisée sur un manchon 263 et entraînant le piston d'actionneur 220. La figure 1 laisse apparaître la structure particulière du boîtier 201 du servofrein 200 combiné à deux brides d'extrémité, l'une consti- tuée par la partie avant 280 du servofrein du côté du maître-cylindre 100 et l'autre 294, du côté opposé, pour assembler le corps 201 du servofrein 200 par deux tirants 310 reliés aussi à la bride 103 du maître-cylindre 100. La bride arrière 294 porte deux broches 311 supplémentaires pour la fixation en quatre points de l'ensemble ainsi formé au tablier Io non représenté. Ces différents éléments apparaissent également à la figure 2 qui montre le maître-cylindre 100, sa bride 103 et l'axe d'inclinaison ZZ par rapport à la direction verticale HH. L'axe d'inclinaison ZZ correspond au plan de coupe III-III. L'axe de l'arbre du moteur 300 est parallèle à l'axe 15 d'inclinaison. L'axe AA de la roue à vis 302 entraîné par la sortie du moteur 300 est perpendiculaire à cette direction ZZ. Dans ces conditions, la crémaillère 262 est coupée perpendiculairement par ce plan comme cela apparaît à la figure 3. Selon les figures 3 et 4, le maître-cylindre tandem 100 a 20 une structure connue représentée de façon détaillée mais dont la description est simplifiée. Son boîtier 101 loge un piston primaire 110 et un pis-ton secondaire 120 définissant une chambre primaire 111 et une chambre secondaire 121 reliées chacune respectivement à un circuit de frein Cl, C2. Le piston primaire 110 comporte un prolongement 113 ou- 25 vert à l'arrière, et un logement axial 114 pour recevoir la tête 131 de la tige de poussée 130 actionnée par le servofrein 200 ou par la tige de commande 230 en cas de panne du servofrein. En position de repos du maître-cylindre tandem 100, le prolongement 113 du piston primaire 110 vient en saillie dans la chambre 202 du servofrein 200. 30 Le boîtier 101 du maître-cylindre 100 comporte une bride 103 à l'arrière 102 du corps formant notamment aussi un épaule-ment 104 pour recevoir le servofrein 200. Selon les figures 3, 5A, 5B, le servofrein 200 se compose d'un boîtier 201 logeant un piston d'actionneur 220 relié à un entraîne- 35 ment à crémaillère 260 agissant sur le piston d'actionneur 220 qui lui-même pousse la tige de poussée 130 et reçoit le piston plongeur 270 actionné par la tige de commande 230 reliée à la pédale de frein. Le boîtier 201 du servofrein 200 comprend deux parties, une partie avant 280 ou socle formant une bride d'assemblage et une partie arrière 290, appliquées l'une sur l'autre avec leurs composants et ré-unies par des tirants 310 portant les moyens d'assemblage du maître- 5 cylindre tandem au servofrein. La partie avant 280 comporte un retour 281 formant un appui pour venir sur l'arrière 102 et contre la bride 103 du boîtier 101 du maître-cylindre 100. Le retour 281 a un épaulement 285 recevant le bord du manchon 291 de la partie arrière 290 avec interposition d'un joint 286 et une gorge 282 recevant l'extrémité du ressort de rappel 250. La partie arrière 290 comporte le logement 292 du pi-gnon 261 de la crémaillère 262 ; celle-ci est portée par un manchon 263 coulissant dans un cylindre 293 de diamètre réduit formant un palier. L'anneau d'assemblage 294 formant une bride (figure 3) est emmanché sur le cylindre 293 pour l'assemblage par les tirants 310. Cet anneau 294 maintient un capot 295 couvrant l'arrière du maître-cylindre et porte également les broches supplémentaires 311 de fixation au tablier (figure 1). Selon les figures 3, 5A, 5B, le piston d'actionneur 220 se compose d'un manchon axial 221 terminé à l'avant par une collerette 222 couverte par une coupelle 241 et munie d'un appui 225 contre lequel vient le ressort de rappel 250 par ailleurs appliqué contre le socle 280 du boîtier 201. La face avant de la collerette 222 comporte un logement 223 communiquant avec l'intérieur du manchon 221 et formant un épaule- ment 224 recevant le disque de réaction 240 tenu dans la coupelle à épaulement 241, en tôle, épousant la forme du logement 223 du piston d'actionneur 220 ; elle se prolonge par un logement auxiliaire 226 dans l'ouverture du manchon 221 pour recevoir une pièce intermédiaire 242 rigide, en forme de disque, écartée du dos du disque de réaction 240 d'un intervalle de consigne correspondant au saut (S) du servofrein. La tige de poussée 130 se termine à l'arrière par un champignon 132 s'appuyant sur la face avant du disque de réaction 240. La tige de commande 230 agit sur le disque de réaction 240 par l'intermédiaire du piston plongeur 270 combiné à un poussoir 271. La tête 272 du poussoir 271 s'appuie contre la pièce intermédiaire 242 en passant par l'ouverture arrière de la cou-pelle 241. L'extrémité arrière du manchon 221 forme un logement à épaulement 227 recevant le ressort 274 repoussant le piston plongeur 270 6 vers l'arrière. Le bord arrière du manchon 221 forme une butée pour limiter l'avancée du piston plongeur 270 par sa collerette avant 275. Le ressort de rappel 274 s'appuie également sur la collerette 275 du piston plongeur 270 et lui permet d'avancer initialement sous l'effet de la poussée exercée sur la tige de commande 230 pour déclencher le servofrein avant que la tête 272 du poussoir 271 prolongeant le piston plongeur 270 ne touche la face arrière du disque de réaction 240 par le déplacement de la pièce intermédiaire 242. L'extrémité arrière du piston plongeur 270 a un loge-ment 273 en forme de coupelle sphérique recevant la tête arrondie 231 de la tige de commande 230. La tige de commande 230 coopère avec un capteur de dé-placement 235 qui génère un signal détectant le mouvement de la tige de commande 230 avancée par la poussée de la pédale de frein. Ce signal est 15 transmis à un circuit de commande non représenté agissant sur le moteur du servofrein pour entraîner le piston d'actionneur 220. En fonctionnement normal, hors défaillance du servofrein 200, la détection du mouvement de la tige de commande 230 met en oeuvre le servofrein dont le manchon 263 déplacée par l'entraînement à 20 crémaillère 260, pousse sur la collerette 222 entraînant ainsi la tige de poussée 130 et le piston primaire 110. Au début de ce mouvement, le pis-ton plongeur 270 n'agit pas sur le disque de réaction 240 par le poussoir 271 et la pièce intermédiaire 242 car l'écartement correspondant au saut (S). Ce n'est qu'en cas de défaillance du servofrein 200 que la pous- 25 sée de la tige de commande 230 est transmise directement par le piston plongeur 270, le poussoir 271 et la pièce intermédiaire, rigide 242 au dis-que de réaction 240. Ainsi, dans ce montage selon l'invention, le disque de réaction 240 joue le rôle d'intermédiaire avec le piston primaire 110 puisqu'il 30 transmet à la fois l'action du servofrein 200 en fonctionnement normal et directement l'action de la tige de commande 230 en fonctionnement de secours lorsque le servofrein est défaillant. La partie arrière 290 reçoit l'anneau 294 pour la fixation des tirants 310. Le fond de la partie arrière 290 se termine par le cylin- 35 dre 293 formant le palier du manchon 221 portant la crémaillère 262 de l'entraînement à crémaillère 260. Le cylindre formant palier 293 enveloppe le manchon 263 sur toute sa périphérie et sur une longueur importante sauf à l'emplacement de la crémaillère 262 de façon à guider efficacement le coulissement et absorber les efforts exercés par le pignon 261 sur la crémaillère 262. La figure 4 met en évidence la surface d'appui périphérique du manchon 263 contre l'arrière de la collerette 222 à l'opposé de la ner- vure cylindrique 222-1 bordant la cavité 223 de sorte que la poussée du manchon 263 soit transmise par cette nervure 222-1 à la coupelle 241 qui chevauche cette paroi et permet ainsi d'entraîner le disque à réaction 240 et la tige de poussée 130. La collerette 222 est aussi renforcée dans ce mode de réalisation par une autre nervure périphérique 222-2, coaxiale, 1 o assurant le renfort au niveau de l'appui du ressort 250. Ainsi le bord avant du manchon 263 chevauche, dans la di-rection radiale (ou direction diamétrale), la surface de l'épaulement 224 et de la coupelle 241 par lequel le piston d'actionneur 220 s'appuie sur le disque de réaction 240 ce qui permet de réaliser le piston 220 en une ma- 15 tière plastique et non en métal, simplifiant ainsi sa fabrication. L'organisation du servofrein 200 avec le boîtier 201 en deux parties 280, 290 facilite le montage du maître-cylindre tandem 100 au servofrein 200 : - la partie avant 280 s'attache au maître-cylindre 100 et reçoit le ressort 20 de rappel 250 ; - la partie arrière 290, munie de l'anneau 294 formant une bride, reçoit l'entraînement à crémaillère 260 et son moteur 300 ainsi que le piston plongeur 270, le disque de réaction 240 et la tige de poussée 130. Ensuite on assemble les deux parties 280, 290 du boî- 25 tier 201 par les tirants 310. La présente invention concerne de préférence des applications dans l'industrie des freins de véhicules automobiles. 30 NOMENCLATURE 100 maître-cylindre tandem 101 corps du maître-cylindre tandem 102 arrière du corps 103 bride 104 épaulement 110 piston primaire 111 chambre du piston primaire 113 prolongement du piston primaire 114 logement 120 piston secondaire 121 chambre du piston secondaire 130 tige de poussée 131 tête de la tige de poussée 132 champignon 200 servofrein électrique 201 boîtier du servofrein 202 chambre 203 rainure 220 piston d'actionneur 221 manchon 222 collerette 222-1 nervure périphérique 222-2 nervure périphérique 223 logement 224 épaulement 225 appui du ressort 226 logement auxiliaire 227 logement à ressort 229 épaulement 230 tige de commande 231 tête de la tige de commande 235 capteur de déplacement 240 disque de réaction 241 coupelle 242 pièce intermédiaire 250 ressort de rappel 260 entraînement à crémaillère 261 pignon 262 crémaillère 263 manchon 270 piston plongeur 271 poussoir 272 tête du poussoir 273 logement 274 ressort de rappel 275 collerette 276 collerette arrière 280 partie avant / socle 281 retour 282 gorge 283 bride d'assemblage 284 bord de l'ouverture de la partie avant 285 épaulement 286 joint 290 partie arrière 291 manchon 292 logement 293 cylindre 294 anneau d'assemblage 295 capot 300 moteur 301 transmission à vis 302 roue à vis 303 axe de la roue à vis 310 tirant 311 broche Cl, C2 circuits de freins 35 S saut REVENDICATIONS1 °) Système de freins à maître-cylindre et servofrein électrique comprenant une tige de poussée (130) et transmettant au maître-cylindre (100), la poussée générée par le moteur (300) du servofrein et/ou directement celle exercée sur la pédale de frein par un disque de réaction (240), caractérisé en ce que le servofrein (200) comporte un entraînement à une crémaillère (260) relié à un piston d'actionneur (220) pour agir sur le maître-cylindre (100), - l'entraînement à crémaillère (260) ayant en sortie du moteur (300), une transmission (301) avec un pignon (261) et une crémaillère (262), por- tée par un manchon (263) coulissant dans un palier du corps (201) du servofrein en y étant bloqué en rotation, - le piston d'actionneur (220) comprend * un manchon (221) logé dans le manchon (263) portant la crémail-15 lère et * une collerette (222) à l'avant du manchon (221) formant o une surface d'appui du ressort de rappel (250) du manchon (263) et o un logement (223) avec un épaulement circulaire (224) consti- 20 tuant la surface d'appui du disque de réaction (240), et o un plongeur (270) relié à la tige de commande (230) et logé dans le manchon (221) du piston d'actionneur (220) pour commander le servofrein et agir en cas de défaillance du servofrein, directe-ment sur le disque de réaction (240), dont il est, en fonctionne- 25 ment normal, séparé par l'intervalle de saut (S). 2°) Système de freins selon la revendication 1, caractérisé par une coupelle en tôle à épaulement (241) appliquée contre la face avant de 30 la collerette (222) et dans son logement (223) à épaulement circulaire (224) pour recevoir le disque de réaction (240) et former aussi un logement auxiliaire (226) pour la pièce intermédiaire (242) mobile par rapport au dos du disque de réaction (240) en laissant l'intervalle de saut (S), le logement (226) étant ouvert pour le passage du poussoir (271) appuyé 35 contre la pièce intermédiaire (242) et soumis à l'action du piston plongeur (270). 3°) Système de freins selon les revendications 1 et 2, Il caractérisé en ce que le piston d'actionneur (220) est en matière plastique injectée et la face avant de sa collerette (222) comporte une nervure périphérique (221-1) bordant le logement (223) et coiffée aussi par la coupelle (241), la surface d'appui du manchon (263) au dos de la collerette (222) et la surface de jonction de la nervure (222-1) et de la collerette (222) se chevauchant radialement. 4°) Système de freins selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (201) du servofrein est formé d'une partie avant (280) et d'une partie arrière (290), la partie avant (280) a un retour (281) recevant l'arrière (102) du corps (101) du maître-cylindre (100), et elle est réunie au maître-15 cylindre (100) et à la partie arrière (290), la partie arrière (290) reçoit l'entraiment à crémaillère (260) avec le pis-ton d'actionneur (220), le plongeur (270), le poussoir (271), la pièce intermédiaire (242) et le disque de réaction (240) ainsi que la tige de poussée (130), 20 la partie arrière (290) ayant un anneau d'assemblage (294) pour la partie avant (280) ainsi que des moyens d'assemblage (310, 311) au tablier séparant l'enceinte du moteur et l'habitacle du véhicule. 5°) Système de freins selon la revendication 3, 25 caractérisé en ce que la partie arrière (290) est emmanchée sur la partie avant (280) en venant en butée contre le retour (281) de la partie avant (280) et l'assemblage est réalisé par des tirants (310), la collerette (222) du piston d'actionneur (220) a un diamètre inférieur à 30 celui de la partie avant (280) et un ressort hélicoïdal de rappel (250) est comprimé entre le retour (281) de la partie avant (280) et le bord (225) de la collerette (222). 6°) Système de freins selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que le piston plongeur (270) a une collerette arrière (275) de diamètre supérieur à celui du manchon (221) du piston d'actionneur (220) constituant 12 une butée, le diamètre étant au plus égal à celui de l'ouverture du manchon (263) pour pouvoir y coulisser.5