Brevet FR2969093A1 — publié le 20120622

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un système de freins à servofrein électrique comportant un servofrein agissant de façon commandée sur le maître-cylindre par une tige de poussée entraînée par le servo- frein et actionnant le piston primaire du maître-cylindre, le servofrein étant relié par un piston plongeur à la tige de commande de la pédale de frein, le servofrein comportant un piston d'actionneur commandé par un moteur électrique par l'intermédiaire d'un entraînement à crémaillère composé d'au moins une crémaillère portée par le piston d'actionneur et engrenant avec un pignon droit porté par un axe fixe monté dans des paliers et solidaire d'une roue à vis engrenant avec une vis à la sortie du moteur d'en-traînement. Etat de la technique Il existe déjà des systèmes de freins équipés d'un servofrein électrique comportant un servofrein commandé pour agir sur le maître-cylindre par l'intermédiaire d'une tige de poussée entraînée par le servofrein pour actionner le maître-cylindre déjà connus dans le document WO 2010/069658 A2. Le servofrein est relié par un piston plongeur à la tige de commande de la pédale de frein. La figure 1 montre un tel système de freins à servofrein 1 électrique, connu, agissant sur le maître-cylindre de frein 2 par l'intermédiaire d'une tige de poussée 3 commandant le pis-ton primaire 4. La tige de poussée 3 est entraînée par le servofrein 1. Lui-même relié à la tige de commande 5 de la pédale de frein 6 par l'intermé- diaire de moyens connus non détaillés. Le servofrein 1 se compose d'un boîtier 10 logeant dans l'axe d'actionnement (xx) du maître-cylindre 2, un piston d'actionneur 11 muni sur le côté d'une crémaillère 1la et coopérant avec un pignon droit 12, porté par un arbre 13 lui-même muni d'une roue à vis 14. La roue à vis 14 engrène avec une vis 15 solidaire de l'arbre de sortie 16a d'un moteur électrique 16 et forme une transmission réversible. Le piston d'actionneur 11 est commandé dans le sens de l'actionnement des freins par les pignons, 12 à partir du moteur électrique 16. La commande dans le sens du défreinage est assurée par un ressort hélicoïdal de rappel 17 prenant appui dans le boîtier 10 du servofrein et contre la face 1 lb du piston d'actionneur 11. L'arbre 13 tourne librement en sens inverse puisque la rotation de la roue 14 peut faire tourner la vis en sens inverse. Le piston d'actionneur 11 peut donc être repoussé par le ressort 17 contre sa butée de fin de course. Le ressort 17 est logé dans la chambre 18 du boîtier 10 du servofrein entourant le volume recevant partiellement le maître-cylindre 2 5 et son piston 4. L'arbre 13 du servofrein est monté à son extrémité libre dans un palier à rouleaux 13a et du côté opposé, le montage se fait dans un palier à roulement 13b. Le ressort hélicoïdal 17 est par nature un composant encombrant qui, même placé en partie autour de l'extrémité io du maître cylindre, nécessite un boîtier encombrant de sorte que ce montage est globalement encombrant ce qui est un inconvénient sérieux pour son implantation dans l'enceinte du moteur d'un véhicule où la place disponible est des plus réduite. Cet encombrement limite aussi les possibilités d'implantation. 15 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un système de freins à servofrein électrique dont l'encombrement soit diminué et la réalisation simplifiée pour faciliter son implantation dans l'enceinte d'un moteur de véhicule. 20 Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un système de freins à servofrein électrique du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que un ressort spiral, monté coaxialement à l'arbre portant le pignon de la crémaillère et le pignon de la transmission à vis du moteur, s'appuie par une 25 extrémité sur l'arbre et par son autre extrémité sur le boîtier du servofrein, de façon à exercer un couple de rappel sur le piston de servofrein par l'intermédiaire de l'arbre et du pignon droit engrené avec la crémaillère, pour repousser le piston d'actionneur en position de repos. Ce servofrein présente l'avantage d'un encombrement réduit 30 par la suppression du ressort hélicoïdal entourant l'avant du servofrein en amont de la jonction avec le cylindre de servofrein dans lequel se déplace le piston primaire commandé par la tige de poussée. La suppression du ressort hélicoïdal permet ainsi de réduire considérablement les dimensions du boîtier à l'avant du servofrein et de rapprocher le moteur électri- 35 que de ce boîtier en réduisant la longueur de l'arbre portant le pignon engrènant avec la crémaillère du piston d'actionnement. Cette réduction importante de l'encombrement est liée d'une part à l'encombrement très faible d'un ressort spiral par rapport à celui d'un ressort hélicoïdal pour le même travail élastique et d'autre part, au fait de supprimer l'emplacement en soi encombrant, d'implantation du ressort hélicoïdal au profit d'un encombrement intégré au voisinage de l'arbre à vis pour le ressort spiral. Cette réduction importante d'encombrement est une réduction non seulement de l'encombrement global ou du boîtier du servofrein mais également une réduction des parties intermédiaires situées à l'intérieur du contour global. Cela se traduit par une diminution particulièrement significative du volume du boîtier du servofrein en tant que tel et donc par une réduction importante du poids du servofrein. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le ressort spiral de rappel est installé sur l'arbre dépassant de la roue à vis, et logé dans le faible agrandissement d'un boîtier au-dessus de la roue à vis. Par sa section, ce boîtier ne dépasse pas en encombrement la forme requise pour loger la roue à vis et la vis qui l'entraîne. Bien que le ressort spiral puisse être installé à un autre emplacement sur l'arbre, par exemple au-delà de l'extrémité opposée à celle portant la roue à vis, il est préférable pour des raisons de montage, que le ressort spiral se situe au-dessus de la roue à vis. De façon générale selon l'invention, le ressort spiral attaque directement l'arbre portant le pignon de la crémaillère. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le servofrein est constitué par un ensemble jumelé formé de deux moteurs attaquant les deux côtés du piston d'actionneur par l'intermédiaire d'une transmis- Sion et une crémaillère respective. De façon plus précise, le servofrein comporte deux ensembles d'entraînement, jumelés composés chacun d'une crémaillère portée par le piston d'actionneur engrenant avec un pignon droit porté par un arbre d'entraînement monté dans des paliers et relié à une roue à vis en- grenant avec une vis portée par l'arbre de sortie d'un moteur électrique, et l'arbre traverse cette roue à vis pour porter le ressort spiral. Dessins La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté dans les dessins annexés 35 dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un système de freins à servofrein électrique selon l'état de la technique, la figure 2 est une vue schématique d'un système de freins à servofrein électrique selon l'invention. Description d'un mode de réalisation de l'invention Selon la figure 2, l'invention a pour objet un système de freins équipé d'un servofrein électrique 100 actionnant un maître-cylindre de frein 120 par l'intermédiaire d'une tige de poussée 130 entraînée par le servofrein 100. Le servofrein 100 est commandé par la tige de commande 150 reliée à la pédale de frein 151 par l'intermédiaire d'une liaison mécanique constituée de tringles 152 non détaillées. Le maître-cylindre 120 est figuré comme un maître-cylindre simple avec un piston 121 et le circuit de freins relié ici à l'unique sortie 122 représentée. En fait, le maître-cylindre est habituellement un maître-cylindre tandem à deux pistons, un piston primaire et un piston secondaire commandant chacun la pression du liquide de frein dans son circuit de freins. Le servofrein 100 se compose d'un boîtier 110 de forme complexe, logeant dans sa partie située dans l'axe d'actionnement ()ox) du maître-cylindre, un piston d'actionneur 140 muni d'une crémaillère 141 sur une face ou sur deux faces ; la ou les crémaillères sont elles mêmes alignées sur l'axe d'actionnement ()ox). La crémaillère 141 coopère avec un pignon droit 142 porté par un arbre 143 logé par son extrémité 143a dans un palier à roulement à aiguilles 144a. La partie intermédiaire 143b est montée dans le palier à roulement à billes 143c. L'arbre 143 est solidaire d'une roue à vis 145 qui engrène avec une vis 162 portée par l'arbre de sortie 161 d'un moteur électrique 160. La transmission formée par la vis 162 et la roue à vis 145 est réversible. L'arbre 143 dépasse au-delà de la roue à vis 145 et porte un ressort de rappel en forme de ressort spiral 146 dont une extrémité est solidaire de l'extrémité 143c de l'arbre 143, et l'autre solidaire d'un point fixe du boîtier 110. Le ressort 146 agit comme ressort de rappel dans le sens opposé au sens d'actionnement du piston 140 et du maître-cylindre 120 par le moteur 160 et la ligne de transmission en aval de celui-ci jus- qu'à la crémaillère 141. Lorsque le moteur 160 n'est pas alimenté, le ressort spiral 146 rappelle le pignon droit 142 et la roue à vis 145 tourne dans le sens opposé du fait de son engrènement avec la vis 162 qui fait tourner libre-ment le moteur non alimenté, en sens inverse. L'exemple décrit ci-dessus est celui d'un servofrein comportant une seule crémaillère et une seule ligne de transmission entre le mo- teur électrique et la crémaillère constituée par un seul moteur 160, une seule vis 162, une seule roue à vis 145 et un seul arbre de transmission 143 portant un seul pignon droit 142. Mais il est également envisageable de réaliser un servofrein à deux moteurs jumelés entraînant deux crémaillères situées sur les côtés opposés du piston d'actionneur, toujours parallèlement à la direction d'action ()ox). Chaque crémaillère coopère alors avec un pignon droit porté par un arbre d'entraînement lui-même monté dans des paliers et relié dans le sens de son entraînement à une roue à vis engrenant avec une vis portée par l'arbre de sortie d'un second moteur, jumelé au premier mo- teur. On a une vis commune entre deux roues à vis engrenant de manière synthétique chaque arbre dépasse de la roue à vis et porte un ressort spiral, agissant dans le sens du rappel du piston d'actionneur. Cette variante à deux entraînements jumelés, symétriques, n'est pas représentée. La figure 2 montre le boîtier du servofrein connu tracé en traits interrompus au dessus du tracé du boîtier du servofrein selon l'invention. L'invention permet non seulement une réduction de la longueur hors tout (L) et de la hauteur hors tout (H) mais également une réduction importante de volume du boîtier 110 dans ses parties intermédiaires. La réduction d'encombrement du servofrein, c'est-à-dire de son boîtier se traduit par une réduction de la longueur de la tige de poussée 130 puisque le logement du ressort hélicoïdal de rappel est supprimé ce qui permet de rapprocher le maître-cylindre du piston d'actionneur. La suppression pratique du volume du ressort hélicoïdal de rappel permet également de réduire la longueur du boîtier reliant la transmission à roue à vis et le moteur électrique 160 du pignon 142 en-grenant avec la crémaillère 141. L'augmentation du volume de la partie de boîtier logeant la roue à vis 145 et le ressort spiral 146, ne correspond pratiquement pas à une augmentation de l'encombrement dans cette di- rection et la partie du logement recevant le ressort spiral, a le même encombrement que la partie du logement de la roue à vis puisque le ressort spiral bénéficie du diamètre disponible à l'intérieur du boîtier du fait de la présence de la roue à vis. La réduction globale de la forme du boîtier du servofrein en-traîne une diminution importante du volume de la matière c'est-à-dire du poids ce qui est particulièrement avantageux. L'invention s'applique de manière générale au domaine des 5 freins hydroélectriques de véhicules automobiles. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX l Servofrein électrique connu 2 Maître cylindre 2a Sortie du maître cylindre 3 Tige de poussée 4 Piston primaire Tige de commande 6 Pédale de frein 10 Boîtier 11 Piston d'actionneur 11 a Crémaillère l lb Face du piston d'actionneur 12 Pignon droit 13 Arbre 14 Roue à vis 15 Vis 16 Moteur électrique 16a Arbre de sortie du moteur 17 Ressort hélicoïdal de rappel 18 Chambre 100 Servofrein selon l'invention 110 Boîtier du servofrein 120 Maître cylindre 121 Piston du maître cylindre 122 Sortie du maître cylindre 130 Tige de poussée 140 Piston d'actionneur 141 Crémaillère 35 142 Pignon droit 143 Arbre 143a Extrémité de l'arbre 143 143b Partie intermédiaire de l'arbre 14330 3c Extrémité de l'arbre 143 144a Palier à roulement à aiguilles 144b Palier à roulement à billes 145 Roue à vis 146 Ressort spiral 150 Tige de commande 151 Pédale de frein 152 Tringlerie 160 Moteur électrique 161 Arbre de sortie 162 Vis 15 (xx) Axe d'actionnement H Hauteur L Longueur