Brevet FR2953473A1 — publié le 20110610

Domaine de l'invention La présente invention concerne un servofrein comportant un entraînement électrique pour le maître-cylindre couplé à un piston du maître-cylindre par un moyen de transmission et amplifiant la pression de frein transmise par la pédale de frein au piston. Etat de la technique De manière générale, les systèmes de frein assistés par une force extérieure utilisent un moyen de friction par exemple un disque de frein ou un tambour de frein ou un actionneur de roue tel que par exemple un étrier de frein avec un cylindre de frein. L'actionneur de roue est relié au maître-cylindre par une conduite de frein. Le maître-cylindre est lui-même couplé à la pédale de frein. Le servofrein est installé entre la pédale de frein et le maître-cylindre ; il utilise de l'énergie extérieure par exemple sous la forme d'air comprimé, d'une dépression ou de l'énergie électrique pour amplifier la force exercée par le conducteur sur la pédale de frein. Dans les véhicules à moteur diesel usuel ainsi que dans les véhicules équipés d'un moteur à essence, à injection directe d'essence sans volet d'étranglement, pour la préparation du mélange, il faut une pompe à dépression en plus du servofrein pneumatique à dépression. En outre l'encombrement du servofrein pneumatique dépend de l'amplification requise pour la force de freinage. Le diamètre du servofrein pneumatique peut ainsi aller jusqu'à 30 cm. Le document DE 10 2007 016 136 Al décrit un amplificateur ou servofrein électromécanique pour un système de freins de véhicule comprenant un moteur électrique pour amplifier la force de freinage et un maître-cylindre couplé à celui-ci. Le moteur électrique est relié à une vis hélicoïdale. La vis hélicoïdale est couplée par un poussoir et un organe d'entraînement au maître-cylindre de frein. Lorsque le moteur électrique est activé, il entraîne la vis qui déplace le poussoir contre le maître-cylindre de frein pour amplifier la poussée exercée sur la pédale de frein. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un 35 servofrein amélioré et plus compact. 2 Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un servofrein du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le moyen de transmission est une transmission à coulisse coopérant avec le piston et produisant le coulissement du piston dans le maître-cylindre. Selon l'invention le servofrein pouvait être réalisé d'une manière particulièrement compacte car le moyen de transmission couplant le moteur électrique au maître-cylindre comporte une transmission à coulisse coopérant avec le piston du maître-cylindre et déplaçant ce piston dans le maître-cylindre. Cette solution a l'avantage que le servofrein (amplificateur de la force de freinage) fonctionne sans dépression et peut en même temps amplifier la pression du frein par le moyen de transmission à l'aide de la transmission à coulisse, d'une façon optimisée pour l'encombrement dans le véhicule. Suivant un autre développement de l'invention, la transmission à coulisse comporte au moins deux éléments de coulisse qui se font face par rapport à l'axe de translation d'une bielle et ces deux éléments de coulisse sont reliés. Les deux éléments de coulisse sont en une seule pièce ce qui a l'avantage d'une réalisation simple. Selon un autre développement de l'invention, les deux éléments de coulisse ont chacun une surface d'extrémité axiale tournée vers l'autre élément de coulisse et ces surfaces sont parallèles et réalisent un intervalle au moins en partie entre les deux éléments ; cet intervalle est conçu pour recevoir au moins un coulisseau couplé à la bielle. La rotation des éléments de coulisse permet de transformer un couple en une rotation axiale avec un coulissement axial et une force axiale. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, l'intervalle entre les deux éléments de coulisse est périphérique dans la direction radiale. Cette réalisation a l'avantage de rappeler la bielle dans sa position initiale en continuant de faire tourner les éléments de coulisse. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, au 35 moins l'un des deux éléments de coulisse est sous la forme d'un 3 cylindre creux et entoure en partie la bielle et au moins un coulisseau, la bielle étant couplée au piston. Cette solution a l'avantage d'une réalisation particulièrement compacte du servofrein et de disposer d'un flux de force avantageux dans les éléments de coulisse. Selon un autre développement de l'invention, au moins l'un des deux éléments de coulisse a une première denture dans sa surface périphérique dans laquelle engrène au moins une seconde denture d'un moteur électrique. Cela permet de coupler de manière simple l'élément de coulisse avec un entraînement électrique et de le tourner. Selon un autre développement, au moins l'un des éléments de coulisse comporte sur une première surface d'extrémité axiale, un palier soutenant les efforts axiaux et/ou les efforts radiaux. Cette solution a l'avantage de pouvoir soutenir de manière simple des efforts importants avec un encombrement réduit. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les surfaces d'extrémité axiales tournées l'une vers l'autre des éléments de coulisse ont une première et au moins une seconde zone partielle, la première zone partielle ayant une forme différente de celle de la seconde zone partielle pour la surface d'extrémité axiale. Cette solution a l'avantage de réaliser la caractéristique d'amplification de la force de freinage par la différence des pentes de la première et de la seconde partie. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un servofrein selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique à échelle agrandie d'une partie de servofrein selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 montrent une vue schématique d'un servofrein 100 (amplificateur de la force de freinage). La figure 1 est une vue de dessus et la figure 2 est une vue en perspective partielle du 4 servofrein 100. Le boîtier du servofrein n'est pas représenté pour faciliter la lecture du dessin. Le servofrein 100 comporte un entraînement électrique 38 couplé à une transmission à coulisse 39. Le servofrein 100 est conçu pour amplifier la pression de frein (poussée) d'un frein de véhicule dans un maître-cylindre 23. La poussée du frein par le conducteur est générée au niveau de la pédale de frein partiellement représentée pour être transmise par une bielle 17 reliée à l'installation de couplage 21 pour le piston 22 du maître-cylindre de frein 23. La transmission à coulisse 39 du servofrein 100 comporte deux éléments de coulisse 26, 27. Les éléments de coulisse 26, 27 sont des cylindres creux et comportent au moins en partie un poussoir 16. L'autre élément de coulisse 26 entoure la périphérie du premier palier radial 25. En outre une première surface d'extrémité axiale 40 comporte un premier palier 20. Pour mieux soutenir les efforts axiaux entre le palier 20 et la première surface d'extrémité axiale 40 il est prévu une bague de palier 36. Pour soutenir les efforts axiaux dans les deux sens de coulissement, le côté opposé aux éléments de coulisse 26, 27 comporte de la même manière une bague de palier 36 avec un palier axial 20. Le second élément de coulisse 27 prévu sur le premier élément de coulisse 26 est également installé sur la surface périphérique d'un second palier radial 25. Le second élément de coulisse 27 présente au niveau de sa surface périphérique, une première denture 14 dans laquelle pénètre la première denture d'une seconde denture 13 d'un pignon 12 de l'entraînement électrique 38. L'entraînement électrique 38 comprend un moteur électrique 10 et une transmission 11 couplée au pignon denté 12 du moteur électrique 10. L'entraînement électrique 38 est relié à un appareil de commande 32 qui saisit le coulissement de la tige de pédale 17 actionnée par le conducteur du véhicule par l'intermédiaire d'un capteur de course 31 installé sur la tige ou poussoir de pédale 17. En fonction du coulissement de la tige de pédale 17 par le conducteur du véhicule, l'appareil de commande 32 active le moteur électrique 10 de l'entraînement électrique 38. Le couple fourni par le moteur électrique 10 est transformé par la transmission 11. La transmission 11 reliée à la roue dentée 12 lui transmet le couple. L'engrènement dans le second élément de coulisse 27 de la roue dentée 12 produit la rotation des éléments de coulisse 26, 27. La bielle 16 comporte deux paliers de support 18 équipés 5 chacun d'un élément de coulisseau 19. En outre le poussoir 16 est un cylindre creux et la tige de pédale 17 passe à travers le cylindre suivant son axe ou axe de coulissement 33 de l'installation de couplage 21. Le poussoir 16 comme la tige de pédale 17 sont reliés à l'installation de couplage 21. io Les deux éléments de coulisse 26, 27 sont reliés et sont réalisés en une seule pièce. Les deux éléments de coulisse 26, 27 peuvent par exemple être fabriqués par un procédé de frittage. Cette solution a l'avantage d'être économique et simple à réaliser. Une seconde surface 15 axiale d'extrémité 28 de l'élément de coulisse 26 est en regard d'une troisième surface d'extrémité axiale 41 du second élément de coulisse 27. La seconde surface axiale d'extrémité 28 passe parallèlement à la troisième surface d'extrémité axiale 41 et elle est écartée de celle-ci pour former un intervalle 42 entre la seconde surface axiale d'extrémité 28 et 20 la troisième surface d'extrémité axiale 41 ; cet intervalle reçoit les deux coulisseaux 19 de la bielle 16. Les deux surfaces d'extrémité axiale 28, 41 servent de surfaces de glissement aux éléments de glissement ou éléments coulissants 19. Si les éléments de coulisse 26, 27 sont mis en rotation par l'entraînement électrique 38, les coulisseaux 19 glissent le 25 long des surfaces d'extrémité axiale 28, 41. Le poussoir 16 est ainsi fixé en rotation par les éléments de coulisse 26, 27. La fixation vis-à-vis de la rotation de la bielle 16 peut se faire par exemple en ce que dans la suite de la course de la bielle 16, une déformation en cavité du boîtier pénètre dans une rainure du 30 poussoir 16 et bloque ainsi sa rotation. Il en résulte une rotation de l'élément de coulisse 26, 27 par un coulissement axial des coulisseaux 19 parallèlement à l'axe de coulissement 33. Les coulisseaux transmettent le coulissement axial par la suspension de palier 18 vers le poussoir 16. Grâce au couple appliqué par l'entraînement électrique 35 38, la transmission à coulisse 39 transforme une force appliquée 6 axialement en une force agissant sur l'axe de transmission 33. L'installation de couplage 21 transmet la force de la pédale par l'intermédiaire de la tige de pédale ou tringlerie de pédale 17 en la combinant à la force transmise par le poussoir 16 et en l'appliquant au piston 22. Cette solution a l'avantage que la force de freinage transmise par la tige de pédale 17 est amplifiée par l'entraînement électrique 38 et par la transmission à coulisse 39. En outre le piston 22 peut encore être actionné en sécurité par le conducteur en cas de défaillance de l'entraînement électrique 38 ou du servofrein 100 par l'intermédiaire de la tige de pédale 17. La seconde surface axiale d'extrémité 28 ainsi que la troisième surface axiale d'extrémité 41 ont chacune au moins une première zone partielle 30 et une seconde zone partielle 29 ; la pente de la première zone partielle 30 est différente de la seconde pente dans la seconde zone partielle 29. Ainsi, pour une vitesse de rotation constante des éléments de coulisse 26, 27 du poussoir 16, on aura un trajet ou une course de réglage différente. Cela se traduit par une amplification de la force, différente, selon la course axiale de la bielle 16. Ainsi une caractéristique de frein pour le servofrein 100 peut être respectivement conçue par le développement des surfaces axiales d'extrémité 28, 41. Lorsque le conducteur actionne la pédale de frein, celle-ci transmet la force appliquée par l'intermédiaire de la tige de pédale 17 au piston 22 du maître-cylindre 23. La pédale de frein ainsi que la tige de pédale 17 seront déplacées. Ce mouvement de coulissement est représenté par le capteur de trajet 31 et il est exploité par l'appareil de commande 32. Lorsque la tige de pédale 17 est déplacée, l'appareil de commande 32 est conçu pour commander le moteur électrique 38 pour déplacer les poussoirs 16 du même trajet que la tige de pédale 17 le long de l'axe de coulissement 33. Le moteur électrique 10 tourne en fonction de la course de réglage de la tige de pédale 17 suivant un segment d'angle. L'association pour la course de déplacement du poussoir 16 ou celui du segment d'angle de l'élément de coulisse 26, 27 se fera par exemple en enregistrant un tableau ou une fonction dans une mémoire de l'appareil de commande 32. L'appareil de commande 32 est conçu pour déterminer le segment angulaire choisi ou la course 7 d'amplification choisie par la fonction par une association selon le tableau à partir de la course de translation de la tige de pédale 17. L'appareil de commande 32 alimente le moteur électrique 38 selon le trajet de déplacement déterminé ou les segments angulaires. Le couple appliqué par le moteur électrique sert à amplifier la poussée de frein appliquée par la tige de pédale 17 vers le maître-cylindre de frein 32. Le servofrein 100 avec la transmission à coulisse 39 convient en outre pour des véhicules hybrides ou véhicules électriques car ces véhicules nécessitent un rappel de la pédale de frein ou du piston sous pression 22. Le rappel se fera en faisant tourner l'entraînement électrique 38 en sens inverse à partir de la position de réglage choisie du frein pour amener la transmission à coulisse 39 dans sa position initiale. Ainsi grâce à la réalisation des surfaces axiales d'extrémité 28, 41 les coulisseaux 19 ou la bielle 16 seront remis dans leur position initiale. En outre l'installation de couplage 21 également reliée à la bielle 16 rappelle le piston 22 dans sa position de sortie ; l'installation de couplage 21 de même que la tige de pédale 17 et la pédale non représentée seront remises en position de sortie. Mais le rappel pourrait également se faire en donnant une forme de cylindre symétrique par rapport à l'axe de rotation aux éléments de coulisse 26, 27 sous la forme d'un intervalle 42 en continuant de tourner les éléments de coulisse 26, 27 jusque dans une position de repos, circulaire, tournée de 180° par rapport à la position de repos initiale. La réalisation de l'intervalle 42 avec des surfaces axiales d'extrémité 28, 41 qui ont le même profil de contour si on tourne à 180°, permet de réaliser un amplificateur de frein 100 actionné d'une manière particulièrement rapide et simple. En outre la réalisation est particulièrement robuste contre le fléchissement du poussoir 16 sous l'effet d'une force d'actionnement élevée.30 NOMENCLATURE 100 servofrein 12 roue dentée 16 bielle 17 tige de pédale 19 coulisseau 20 palier axial 21 installation de couplage 22 piston 23 maître-cylindre de frein 25 premier palier radial 26 premier segment de coulisse 26/27 élément de coulisse 27 second élément de coulisse 28 seconde surface axiale d'extrémité 32 maître-cylindre de frein 33 axe de coulissement 36 bague de palier 38 entraînement électrique 39 transmission à coulisse 40 surface axiale d'extrémité 41 troisième surface axiale d'extrémité25 REVENDICATIONS1 °) Servofrein (100) comportant un entraînement électrique (38) pour le maître-cylindre (23) couplé à un piston (22) du maître-cylindre (23) par un moyen de transmission (39) et amplifiant la pression de frein transmise par la pédale de frein au piston (22), servofrein caractérisé en ce que le moyen de transmission est une transmission à coulisse (39) coopérant avec le piston (22) et produisant le coulissement du piston (22) dans le maître-cylindre (23). 2°) Servofrein (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission à coulisse (39) comporte au moins deux éléments de coulisse (26, 27) qui se font face par rapport à l'axe de coulissement 15 d'une bielle (16), les deux éléments de coulisse (26, 27) étant reliés. 3°) Servofrein (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux éléments de coulisse (26, 27) sont en une seule pièce. 20 4°) Servofrein (100) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux éléments de coulisse (26, 27) ont chacun une surface d'extrémité (28, 41) axiale tournée vers l'autre élément de coulisse, et 25 ces surfaces se rejoignent et forment un intervalle (42) entre en partie au moins les deux éléments de coulisse (26, 27), l'intervalle (42) étant conçu pour recevoir au moins un coulisseau (19) couplé à une bielle (16). 30 5°) Servofrein (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'intervalle (42) entre les deux éléments de coulisse (26,27) est périphériques dans la direction radiale 35l0 6°) Servofrein (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' au moins l'un des deux éléments de coulisse (26, 27) est en forme de cylindre creux et comporte la bielle (16) et au moins un coulisseau (19), 5 la bielle (16) étant couplée au piston (22). 7°) Servofrein (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'un des deux éléments de coulisse (26, 27) comporte au niveau de la 10 surface périphérique, une première denture (14) dans laquelle engrène au moins une seconde denture (13) de l'entraînement électrique (38). 8°) Servofrein (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' 15 au moins l'un des deux éléments de coulisse (26, 27) est associé au niveau d'une première surface d'extrémité axiale (28, 41) à un palier conçu pour recevoir les efforts axiaux et/ou les efforts radiaux. 9°) Servofrein (100) selon la revendication 2, 20 caractérisé en ce que les surfaces axiale d'extrémité (28, 41) tournées l'une vers l'autre des éléments de coulisse (26, 27) comportent une première et au moins une seconde zone partielle (30), la première zone partielle (30) ayant une pente différente de la seconde 25 zone partielle. 10°) Servofrein (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le servofrein (100) est relié à un appareil de commande (32) pour 30 commander l'alimentation de l'entraînement électrique (38) du servofrein (100) à partir de la pression de frein générée au niveau de la pédale de frein et/ ou de la course de la pédale de frein. 35