Brevet FR3019123A1 — publié le 20151002

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un servofrein élec- tromécanique comprenant un maître-cylindre relié au circuit de frein combiné à un actionneur électromécanique composé d'un moteur élec- trique relié par une transmission au piston du maître-cylindre, la transmission comprenant un engrenage à vis sur l'arbre du moteur dont la vis engrène avec une roue à vis portée par un arbre de transmission muni d'un pignon engrenant avec une crémaillère reliée au piston du maître-cylindre. Etat de la technique Les servofreins électromécaniques se développent, notamment pour les véhicules électriques ou hybrides puisque les servofreins pneumatiques nécessitent une source de dépression qui est propre aux véhicules à moteur thermique. Les servofreins pneumatiques ont, de par leur concep- tion, un amortissement par la chambre arrière de poussée qui se remplit d'air et est ainsi compressible. Mais les servofreins électromécaniques n'ont pas cette conception et créent des difficultés de fonctionnement. En effet, en phase ABS ou ESP, le retour de liquide de frein se fait dans le maître-cylindre. Mais si le conducteur a le pied sur la pédale de frein, la communication entre le réservoir de liquide de frein et les chambres du maître-cylindre est fermée de sorte que la pression dans les chambres du maître-cylindre risque d'augmenter par l'envoi de liquide de frein suite à une phase ABS. Cet envoi peut générer une surpression agissant sur le pied du conducteur et sur la transmission mécanique du servofrein électromécanique puisque cette transmission est composée d'engrenages. Le retour de liquide de frein, dans ces conditions de fonctionnement, se fait sous la forme de pulsations qui peuvent endommager la transmission. But de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et a pour objet un servofrein électromécanique et se propose de développer un moyen simple permettant d'éviter les surpressions réagissant par des secousses vers le pied du conducteur ou risquant de fatiguer la transmission. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un servofrein électro- n mécanique du type défini ci-dessus caractérisé en ce que la transmis- sion comprend un dispositif élastique d'amortissement. Ce moyen d'amortissement permet d'éviter les réactions qui pourraient agir sur la pédale de freins et être ainsi transmise au pied du conducteur ou encore des réactions fatiguant la transmission 10 entre l'actionneur électromécanique et le maître-cylindre. Suivant une autre caractéristique avantageuse la transmission comprend un engrenage à vis sur l'arbre du moteur dont la vis engrène avec une roue à vis portée par un arbre de transmission muni d'un pignon engrenant avec une crémaillère reliée au piston du maître- 15 cylindre. Suivant une caractéristique particulièrement intéressante le dispositif élastique d'amortissement a une pré-charge avant amortissement, sensiblement égale à l'effort nécessaire au générateur de pression pour fournir une pression de déclenchement du système ABS sur 20 sol sec. Dans ces conditions, le dispositif élastique d'amortissement n'intervient pas sur le fonctionnement du système ABS ou d'un système équivalent. Suivant une autre caractéristique avantageuse le disposi- 25 tif élastique d'amortissement se compose d'un arbre de transmission en deux parties dont l'une porte la roue à vis et l'autre porte le pignon engrenant avec la crémaillère, les deux parties étant reliées par un élément de torsion combiné à un crabot ayant un jeu dont une partie est portée par l'extrémité d'une partie d'arbre et l'autre est portée par 30 l'autre partie d'arbre. Cette réalisation du dispositif élastique d'amortissement est mécaniquement particulièrement simple et efficace. Cette solution est très simple à réaliser si la partie du crabot est constituée par une couronne avec des créneaux et l'autre partie est constituée par des dents logées avec du jeu dans les créneaux constituant les butées de fin de course. Cette réalisation est non seulement simple efficace mais aussi peu encombrante. Suivant une autre caractéristique, le dispositif élastique d'amortissement est constitué par une liaison formée par un crabot avec du jeu reliant la roue à vis à l'arbre et composée par des encoches en arc de cercle, associées à l'un des éléments recevant chacune, avec du jeu une butée associée à l'autre élément et interposition de ressorts entre les extrémités de l'encoche et la butée qu'elle reçoit. Suivant une autre caractéristique, le dispositif élastique d'amortissement est réalisé par une réduction locale de section de l'arbre de transmission formant une zone ayant une caractéristique d'élasticité assurant l'amortissement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de servofrein électromécanique repré- sentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'ensemble d'un servofrein électroméca- nique selon l'invention, la figure 2 est une vue de détail d'un mode de réalisation de la transmission du servofrein selon l'invention, la figure 2A est une vue en coupe du dispositif élastique d'amortissement de la transmission de la figure 2, la figure 3 est une vue d'un autre mode de réalisation du dispositif élastique d'amortissement de la transmission montrant le détail du dispositif élastique d'amortissement de la figure 3. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un servofrein électromécanique selon l'invention composé d'un maître-cylindre 1, par exemple un maître-cylindre tandem relié par la sortie 13 de la chambre 11 du maître- cylindre 1 à un ou des circuit(s) de frein(s) schématisé(s) 15. Le maître- cylindre 1 est combiné à un actionneur électromécanique 2 composé d'un moteur électrique 21 commandé dont l'arbre de sortie 22 est relié au piston 12 (notamment au piston primaire) du maître-cylindre par une transmission mécanique 3. La transmission mécanique se compose d'un engrenage à vis constitué par une vis 23 portée par l'arbre de sor- tie 22 du moteur 21 engrenant avec une roue à vis 31 portée par un arbre de transmission 32 monté dans deux paliers 33, 34. Entre ses paliers, l'arbre de transmission 32 porte un pignon 35, notamment un pignon droit engrenant avec une crémaillère 36 reliée par un poussoir 121 au piston 12 du maître-cylindre 1. La crémaillère 36 est par ail- leurs reliée par une tige 361 à la pédale de frein. L'extrémité de l'arbre 32 au-dessus de la roue 31 est logée dans un palier 331 du boîtier de la transmission 3. La crémaillère 36 ou le poussoir 121 du piston 12 est re- lié(e) à un ressort de rappel 37 par l'intermédiaire d'un disque 38 agis- sant dans le sens D sur la crémaillère 36 pour la rappeler en position de repos en même temps que le piston du maître-cylindre 1. Réciproquement, le moteur 21 doit fournir la poussée nécessaire pour vaincre la réaction du ressort de rappel 37 et comprimer le liquide hydraulique dans la(les) chambre(s) 11 du maître-cylindre 1. Le servofrein électromécanique est commandé par une action sur la pédale de frein 4 transmise au poussoir d'entrée 361 relié à la crémaillère 36 et dont le mouvement est détecté pour activer le moteur 21 du servofrein. Le servofrein peut également être actionné directement à partir d'un système d'assistance de freinage tel que le système ABS intégré au circuit de frein de roue et qui commande le moteur 21. Le maître-cylindre 1 est alimenté en liquide de frein à partir d'un réservoir 14. La transmission 3 entre le moteur 21 et le maître-cylindre 1 est équipée d'un dispositif élastique d'amortissement 50, 60 intégré à la colonne de transmission 32, soit au niveau de la liaison entre la roue à vis 31 et la colonne 32, soit directement dans la colonne 32 réalisé en deux parties 32A, 32B ou encore entre l'arbre 32 et le pignon 35. Selon une autre variante, le dispositif élastique d'amortissement est réalisé par une réduction locale de section de l'arbre de transmission 32. Cette réduction locale peut recevoir un traitement thermique pour présenter des caractéristiques d'élasticité assurant un certain amortissement. Ce mode de réalisation n'est pas représenté. Selon le premier mode de réalisation, le système d'amortissement 50 (figures 2, 2A), est intégré dans la colonne de transmission 32. Dans sa partie en aval du premier palier 33 la colonne 32 est divisée en deux parties 32A, 32B. La partie 32A portant la roue à vis 31 est logée dans un palier à roulement 33, l'autre partie 32B por- tant le pignon droit 35 est logée dans le palier 34. A la jonction des deux parties 32A, 32B, la liaison se fait par un crabot 51 avec du jeu (e) correspondant à la course élastique et un élément de torsion 52 pour créer le couple résistant. La figure 2A qui est une coupe de la jonction des deux parties 32A, 32B montre l'élément de torsion 52, central, reliant solidairement les extrémités des deux parties 32A, 32B dans l'assemblage en forme de couronne constituant le crabot 51. Le crabot est formé sur l'extrémité de la partie 32B d'une couronne avec un double créneau 511, 512 en position diamétralement opposée recevant deux dents 513, 514 solidaires de l'extrémité de la partie 32A et logées dans les deux créneaux 511, 512. Lorsque la partie 32A est tournée par la réaction du piston 12 et de la crémaillère 36, le couple engendré rencontre le couple de réaction généré par l'élément de torsion 52 jusqu'à ce que le jeu (el ou e2) soit épuisé ce qui est suffisant pour éviter une réaction vers la pédale 4. Le couple exercé initialement par l'élément de torsion 52 constitue une pré-charge avant amortissement. Cette pré-charge est de préférence sensiblement égale à l'effort nécessaire au générateur de pression pour fournir une pression hydraulique de déclenchement de système ABS sur un sol sec dans le circuit de frein 15. Cette situation est schématisée par la position intermédiaire des dents 513, 514 laissant deux intervalles e 1, e2 dans les créneaux 211, 212. Selon un autre exemple, le crabot comporte plus de deux créneaux et autant de dents associées. Dans le second mode de réalisation, le dispositif d'amortissement 60 (figure 3) se situe à la liaison de la colonne 32 et de la roue à vis 31. Le dispositif élastique d'amortissement 60 est une liaison par crabot avec du jeu et rappel élastique par des ressorts. Le dis- positif 60 se compose d'encoches périphériques 61 munies de ressorts de rappel 62a, 62b sur l'un des éléments (roue 31 ou colonne 32) et d'une butée 63 intercalée entre les deux ressorts 62a, 62b portée par l'autre élément (colonne 32 ou roue 31). Le jeu (e) est la course élastique jusqu'à la butée de fin de course 61a, 61b. La figure 3 se limite à une encoche 61 et à la butée 63 associée mais en pratique plusieurs telles encoches 61 sont réparties en périphérie et autant de butée 63 associées. Les encoches 61 sont dites « périphériques » car elles ont une forme d'arc de cercle ou du moins elles permettent à la butée (63) qu'elles reçoivent, d'effectuer un mouvement de rotation autour de l'axe (xx) commun à la roue à vis 31 et à l'arbre 32 constituant les deux éléments 31, 32 réunis par ce dispositif élastique d'amortissement 60. De plus, pour des raisons de symétrie de rotation, il est préférable que les encoches 61 soient réparties selon une disposition circulaire autour de l'axe commun (xx) et qu'il en est de même des butées 63 logées dans les encoches 61. L'encoche périphérique 61 peut être réalisée en saillie de la face de la roue 31 ou sous la forme de lumière dans le disque constituant la roue à vis 31. La butée 63 est une partie en saillie de l'extrémité de l'arbre 32 qui, par ailleurs, peut traverser libre en rota- tion, la roue 31 pour se loger dans le palier 331 en constituant lui- même un palier pour la roue 31. Cette installation peut être inversée entre la roue à vis 31 et l'arbre 32. Quelque soit la réalisation, la butée 63 est tenue à l'équilibre entre les deux ressorts 62a, 62b, en fonctionnement normal mais en cas de couple en retour exercé par le piston 12 et transmis par la roue 35, l'un des ressorts 62a, 62b exerce un couple de réaction jusqu'à ce que la butée 63 soit en appui contre l'extrémité 61a ou 61b de l'encoche 61, le ressort correspondant s'escamotant dans son logement 63a, 63b de la pièce qui le porte. Le couple initial exercé par le ressort 62a ou 62b est une pré-charge avant amortissement. Cette pré-charge est sensiblement égal à l'effort nécessaire au générateur de pression ou pour fournir la pression de déclenchement du système ABS sur un sol sec.35 NOMENCLATURE 511, 512 513, 514 1 11 12 121 13 14 15 2 21 22 23 3 31 32 32A, 32B 33, 34 331 35 36 361 37 38 4 50 51 52 60 61 62a, b 63 63a, 63b Maître-cylindre/Maître cylindre tandem Chambre du maître-cylindre Piston du maître-cylindre Poussoir Sortie de la chambre 11 Réservoir de liquide de frein Circuit de frein Actionneur électromécanique Moteur électrique Arbre de sortie du moteur Vis de l'arbre de sortie du moteur Transmission mécanique Roue à vis Arbre de transmission Partie(s) de l'arbre de transmission Palier Palier Pignon/Pignon droit Crémaillère Tige Ressort de rappel Disque Pédale de frein Dispositif élastique d'amortissement Crabot Créneau(x) Dent(s) Elément de torsion Dispositif élastique d'amortissement Encoche périphérique Ressort(s) de rappel Butée Logement(s) de ressort REVENDICATIONS1°) Servofrein électromécanique comprenant : un maître-cylindre (1) relié au circuit de frein (15) combiné à un actionneur électromécanique (2) composé d'un moteur électrique (21) relié par une transmission (3) au piston (12) du maître- cylindre (1), servofrein caractérisé en ce que la transmission (3) comprend un dispositif élastique d'amortissement (50, 60). 2°) Servofrein électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission (3) comprend : - un engrenage à vis (23, 31) sur l'arbre (22) du moteur (21) dont la vis (23) engrène avec une roue à vis (31) portée par un arbre de trans- mission (32) muni d'un pignon (35) engrenant avec une crémaillère (36) reliée au piston (12) du maître-cylindre (1). 3°) Servofrein électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif élastique d'amortissement (50, 60) a une pré-charge avant amortissement, sensiblement égale à l'effort nécessaire au générateur de pression pour fournir une pression de déclenchement du système ABS sur sol sec. 4°) Servofrein électromécanique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif élastique d'amortissement (50) se compose d'un arbre de transmission (32) en deux parties (32A, 32B) dont l'une (32A) porte la roue à vis (31) et l'autre (32B) porte le pignon (35) engrenant avec la crémaillère (36), les deux parties (32A, 32B) étant reliées par un élément de torsion (52) combiné à un crabot (51) ayant un jeu (e) dont une partie (511, 512 ou 513, 514) est portée par l'extrémité d'une partie d'arbre (32A) et l'autre (513, 514 ou 511, 512) est portée par l'autre partie d'arbre (32).5°) Servofrein électromécanique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie (511, 512) du crabot (51) est constituée par une couronne avec des créneaux et l'autre partie (513, 514) est constituée par des dents logées avec du jeu dans les créneaux constituant les butées de fin de course. 6°) Servofrein électromécanique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif élastique d'amortissement (60) est constitué par une liaison formée par un crabot avec du jeu (e) reliant la roue à vis (31) à l'arbre (32) et composée par des encoches (61) en arc de cercle, associées à l'un des éléments (31, 32) recevant chacune, avec du jeu (e) une butée (63) associée à l'autre élément (32, 31) et interposition de ressorts (62ab) entre les extrémités (61ab) de l'encoche (61) et la butée (63) qu'elle reçoit. 7°) Servofrein électromécanique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif élastique d'amortissement est réalisé par une réduction locale de section de l'arbre de transmission (32) formant une zone ayant une caractéristique d'élasticité assurant l'amortissement.25