Brevet FR3017174A1 — publié le 20150807

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un dispositif de transmission pour commander le mouvement de translation d'un organe et système de freinage équipé d'un tel dispositif de transmission formant un servofrein. Etat de la technique Il existe de multiples dispositifs d'actionnement ou ac- tionneurs et en particulier dans le domaine des systèmes de freinage. Ces actionneurs encore appelés servofreins amplifient la force exercée sur le piston primaire du maître-cylindre en fonction de l'actionnement sur la pédale de frein. Ces servofreins sont soit à vide, soit à assistance électrique ou hydraulique. Ces freins pneumatiques ne peuvent convenir pour les véhicules à entraînement électrique ou hydride. Les servofreins de type électrique sont encombrants. But de l'invention La présente invention a pour but de développer de ma- nière générale un dispositif de transmission permettant de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation d'un objet commandé et en particulier d'un dispositif de transmission applicable comme servofrein à un système de freinage. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de transmission pour commander le mouvement de translation d'un organe comprenant : un boîtier fixe logeant : * un planétaire extérieur en forme de manchon muni intérieurement d'une denture intérieure hélicoïdale, * un planétaire intérieur fixe en rotation et libre en translation, relié à l'organe et portant une crémaillère dans la direction de translation (xx) de l'organe, * un porte-satellite(s), * le planétaire extérieur ou le porte-satellite(s) étant entraîné en rotation alors que le porte-satellite(s) ou le planétaire extérieur est fixe par rapport au boîtier, caractérisé en ce que le porte-satellite est muni d'au moins un satellite à denture inclinée, en prise avec la denture intérieure hélicoïdale et avec la crémaillère. Ce dispositif de transmission a l'avantage d'être d'un en- combrement particulièrement réduit, de se composer d'un nombre très réduit de composants et de transformer efficacement un mouvement de rotation en un mouvement de translation, soit de poussée, soit de traction ou encore s'opposant à la réaction exercée par un ressort sur l'organe commandé. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le satel- lite a une forme bombée de tonneau et la crémaillère a une denture incurvée. La forme bombée tant du ou des satellites et de la ou les crémaillères permet un contact linéaire au point de tangence des dentures ce qui améliore l'efficacité de la transmission et permet de trans- mettre des efforts beaucoup plus importants que des dentures droites à contact ponctuel de sorte que l'on peut, selon les conditions d'utilisation, réaliser la transmission avec des satellites en matière plastique, ce qui facilite la fabrication et réduit considérablement le coût. Suivant une autre caractéristique avantageuse le porte- satellite est muni de groupes de trois satellites régulièrement répartis en périphérie et le planétaire intérieur est muni d'au moins trois crémaillères orientées suivant l'axe de translation (xx) pour coopérer avec les satellites. La multiplication des groupes de satellites et en particu- lier de trois satellites par groupe permet de réduire les efforts exercés sur chaque satellite et de simplifier ainsi la fabrication par l'emploi de matières plastiques pour la réalisation des satellites et le cas échéant du porte-satellite. Dans le cas le plus simple, le porte-satellite(s) ne com- porte qu'un satellite ou un satellite jumelé. Mais en général pour des raisons de symétrie, il est avantageux d'avoir un porte-satellite(s) muni d'au moins trois satellites ou trois paires de satellites coopérant avec une crémaillère en une ou plusieurs parties réalisée sur le planétaire intérieur. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le portesatellite(s) est muni de satellites jumelés. Suivant une autre caractéristique, la couronne du plané- taire extérieur est munie d'une denture d'entraînement, ce qui permet d'avoir un pignon de grand diamètre qui est attaqué par la sortie du moteur entraînant le dispositif de transmission et constituant de ce fait un réducteur directement au niveau du dispositif de transmission. Suivant une autre caractéristique, le planétaire intérieur comporte au moins une crémaillère sur une bande longitudinale aplatie. La section du planétaire intérieur, de préférence de forme tubulaire, est extérieurement une section polygonale dont certains segments correspondent à une bande longitudinale aplatie dans laquelle est réalisée une crémaillère. Le nombre de bandes longitudinales aplaties avec une crémaillère correspond avantageusement au nombre de satellites du porte- satellite (s) . Toutefois, la crémaillère peut également être réalisée sur toute la surface périphérique du planétaire intérieur et dans ce cas, cette surface périphérique est cylindrique de section circulaire, de sorte que les satellites peuvent tourner autour du planétaire intérieur, l'entrée du mouvement se faisant alors par le porte-satellite(s), le plané- taire extérieur restant dans ces conditions fixe. L'invention a également pour objet un système de frei- nage comprenant un maître-cylindre et un servofrein, le servofrein est un dispositif de transmission pour commander le mouvement de translation d'un organe comprenant : - un boîtier fixe logeant : *un planétaire extérieur en forme de manchon muni intérieurement d'une denture intérieure hélicoïdale, * un planétaire intérieur fixe en rotation et libre en translation, relié à l'organe et portant une crémaillère dans la direction de tran- slation (xx) de l'organe, * un porte-satellite(s) muni d'au moins un satellite à denture inclinée, en prise avec la denture intérieure hélicoïdale et avec la crémaillère, *le planétaire extérieur ou le porte-satellite(s) étant entraîné en rotation alors que le porte-satellite(s) ou le planétaire extérieur est fixe par rapport au boîtier, une tige de commande reliée à la pédale de frein et à un piston agissant sur un disque de réaction en parallèle avec un piston in- termédiaire soumis à la poussée du planétaire intérieur, et transmettant le mouvement de poussée au piston primaire du maître-cylindre, un moteur étant en prise par une transmission avec la denture ex- lo térieure de la couronne du planétaire extérieur. Ce système de freinage a l'avantage d'être peu encombrant au niveau du servofrein combiné au maître-cylindre. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 15 plus détaillée à l'aide d'exemples de dispositif de transmission représen- tés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue isométrique coupée d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de transmission, la figure 2 est une vue isométrique simplifiée du dispositif de 20 transmission de la figure 1, la figure 3 est une vue isométrique coupée d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de transmission, la figure 4 est une vue isométrique simplifiée du dispositif de transmission de la figure 3, 25 la figure 5 est une vue en coupe simplifiée perpendiculaire à l'axe (xx) d'une variante de dispositif de transmission, la figure 6 est une vue de face du planétaire intérieur et de trois satellites en prise avec celui-ci, la figure 7 est une vue de côté d'un satellite du dispositif de trans- 30 mission selon la figure 5, la figure 8 est une vue isométrique en coupe d'un servofrein équipé d'un dispositif de transmission selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention a pour objet un dispositif de 35 transmission 100 destiné à commander le mouvement de translation d'un organe 1 dans la direction (xx) dans un sens (D) ou dans le sens inverse (R). Le dispositif 100 se compose d'un boîtier fixe 110 qui loge le mécanisme de transmission formé d'un planétaire extérieur 120, d'un planétaire intérieur 140 et d'un porte-satellite(s) 130. Le planétaire exté- rieur 120 est en forme de manchon 121 muni d'une couronne extérieure 123. Le planétaire 120 est fixe en translation (direction xx) et libre en rotation. Il comporte une denture intérieure 122 hélicoïdale. Le planétaire intérieur 140 fixe en rotation, est libre en translation (direction xx). Ce planétaire intérieur 140 en forme de tube est relié à l'organe commandé (1) ; il porte une crémaillère 141 dans la direction de translation (xx) de l'organe commandé 1. Le porte-satellite(s) 130 est muni d'au moins un satellite 131 à denture inclinée. Ce satellite 131 interposé entre le planétaire ex- térieur 120 et le planétaire intérieur 140, est en prise avec la denture intérieure hélicoïdale 122 et avec la crémaillère 141. Le planétaire extérieur 120 [ou le porte-satellite(s) 130] est entraîné en rotation pendant que l'autre élément, à savoir le portesatellite(s) 130 [ou le planétaire extérieur 120] est fixe par rapport au boîtier 110. Ce mouvement de rotation génère le mouvement de transla- tion du planétaire intérieur 140 qui pousse ou tire l'organe commandé 1 en fonction du sens de rotation, appliqué au planétaire extérieur 120 ou au porte-satellite(s) 130. Le planétaire extérieur 120 ou le porte-satellite(s) 130 est entraîné en rotation par un moteur 2. Dans le cas où le planétaire extérieur 120 est entraîné en rotation, la couronne 123 est dentée, en prise avec la sortie du moteur 2, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une transmission (3), par exemple d'un réducteur. Dans ce cas, le porte-satellite(s) 130 est bloqué en rotation de sorte que le ou les satellites 131 se déplace(nt) par en- grènement avec la crémaillère 141 du planétaire intérieur 140 suivant une ligne parallèle à la direction de translation (xx). La crémaillère 141 peut être constituée par une bande occupant une fraction de la périphérie du planétaire intérieur 140. Le planétaire intérieur 140 comporte autant de telles bandes en forme de crémaillère 141 qu'il y a de satellites 131 sur le porte-satellite(s) 130. Dans le cas où le planétaire extérieur 120 est fixe et le porte-satellite(s) 130 est entraîné en rotation, celui-ci (130) comporte une couronne 123 dont la denture non représentée entraînée par le mo- teur 2. Dans ce mode de réalisation, la crémaillère 141 du planétaire intérieure 140 occupe toute la périphérie du planétaire intérieur 140. La figure 2 est une vue isométrique simplifiée du dispositif de transmission 100 de la figure 1 montrant le planétaire extérieur 120 en forme de manchon 121 avec, à son extrémité, la couronne 123 qui peut être dentée. Cette denture n'est pas représentée. La figure montre la denture intérieure hélicoïdale 122 du manchon 121 du planétaire extérieur 120. Le planétaire intérieur 140 est muni d'une crémaillère droite 141 orientée dans la direction de translation (xx). Dans ce mode de réalisation, le porte-satellite(s) 130 est fixe en rotation et le planétaire extérieur 120 est entraîné en rotation. Le planétaire intérieur 140 ne comporte qu'une crémaillère 141 s'étendant sur une bande longitudinale de sa surface extérieure aplatie à cet effet. Le porte-satellite(s) 130 n'est pas représenté. Seul appa- rait un satellite 131 à denture inclinée dont l'inclinaison correspond à l'inclinaison relative de la denture hélicoïdale 122 du planétaire extérieur 120 et de la denture droite de la crémaillère 141 du planétaire intérieur 140. Les dentures du mécanisme épicycloïdal formé par le planétaire extérieur 120, le porte-satellite(s) 130 avec son ou ses satel- lites 131 et le planétaire intérieur 140 avec sa crémaillère 141 est un mécanisme autobloquant de sorte que seule la rotation relative du planétaire extérieur 120 ou du porte-satellite(s) 130 par rapport au planétaire intérieur 140 (l'autre des deux éléments étant fixe) génère un mouvement de translation du planétaire intérieur 140 dans un sens (D) ou dans l'autre (R) dans la direction (xx). Dans le dispositif de transmission 100 selon l'invention, tel que décrit ci-dessus comme d'ailleurs dans les autres modes de réalisation décrits ensuite, la denture inclinée du satellite 130 (ou des sa- tellites) est une denture hélicoïdale d'axe (yy) qui est celui du satellite. Cet axe est incliné par rapport à l'axe (xx) de la crémaillère 141 pour qu'au contact chaque dent du satellite 131 en prise et la dent de la crémaillère 141 soient tangentes. Dans le cas d'une crémaillère à dents droites orientée perpendiculairement à la direction (xx) ou axe de la crémaillère 141 comme cela est le cas en général, et d'un satellite dont les dents ont une pente (a) par rapport à l'axe (yy) du satellite 131, cet axe du satellite sera incliné par rapport à l'axe (xx) de la crémaillère 141 du complément d'angle (90°-a) par rapport à l'axe (xx). Les figures 3 et 4 montrent un second mode de réalisa- tion du dispositif de transmission 200 selon l'invention. Pour la description de ce mode de réalisation, on utilisera les mêmes références que celles du premier mode de réalisation augmentées néanmoins de 100. Ce dispositif 200 se distingue du précédent en ce que le porte-satellite(s) 230 est muni de satellites jumelés 23 1 a,b. Il est en outre prévu à titre d'exemple trois paires de satellites 23 1 a,b réparties de manière équiangulaire. Les satellites 23 1 a,b engrènent avec la crémaillère 241 du planétaire intérieur 240 et avec la denture intérieure hélicoïdale 222 du planétaire extérieur 220. La crémaillère 241 est constituée en fait dans ce cas par trois crémaillères en forme de bandes aplaties alignées sur la direction de déplacement (D) du planétaire intérieur 240. Cette réalisation n'est pas nécessaire. La crémaillère 241 peut également s'étendre sur toute la périphérie du planétaire intérieur. Ce mode de réalisation 200 permet comme le précédent, l'entraînement par le planétaire extérieur 220, le porte-satellite(s) 230 étant fixe. Dans ce cas, le planétaire extérieur 220 est muni d'une couronne dentée 223 en prise avec la sortie du moteur 2 par une liaison directe ou par l'intermédiaire d'une transmission 3, notamment d'un réducteur. Selon un autre mode de réalisation et de fonctionnement, ce dispositif de transmission comporte un planétaire extérieur 220 fixe et un porte-satellite(s) 230 mobile en rotation et fixe en translation. La crémaillère 241 du planétaire intérieur 240 s'étend sur toute la périphé- rie de celui-ci. La figure 4 qui est une vue isométrique simplifiée, montre de façon analogue à la figure 2, le planétaire extérieur 220 avec sa denture intérieure hélicoïdale 222 et sa couronne d'entraînement 223. La denture de la couronne d'entraînement 223 n'est pas représentée. Cette figure montre les trois paires de satellites 231a, b sans le porte-satellite(s). Ces paires de satellites sont réparties de manière équiangulaire et les satellites 23 la,b sont orientés dans le même sens. Dans les différents modes de réalisation présentés aux fi- gures 2, 4 et 5, le planétaire intérieur 140, 240 est représenté avec des crémaillères en forme de bandes occupant des bandes aplaties du planétaire intérieur 140, 240 qui a ainsi une section extérieure polygonale, sa section intérieure pouvant être circulaire comme cela apparaît sur les figures. Les figures 5 à 7 montrent une variante du dispositif de transmission 300 selon l'invention. La vue en coupe de la figure 5 montre le dispositif 300 d'axe (xx) perpendiculaire au plan de la figure ; il se compose d'un planétaire extérieur 320 analogue au précédent, formé d'un manchon 321 à denture intérieure 322 et d'un planétaire intérieur 340 muni d'une ou plusieurs crémaillères 341 a, b,c. Les pla- nétaires 320, 340 reçoivent un porte-satellite 330 muni de satellites 332 en prise à la fois avec la denture 321 du planétaire extérieur 320 et avec la crémaillère 341 du planétaire intérieur 340. Le planétaire intérieur 340 a une section globalement hexagonale avec trois crémaillères 341 a, b, c sous la forme de bandes longitudinales d'axe (xx) et réparties régu- lièrement en périphérie selon un angle de 120° en laissant entre elles des bandes 342a, b, c qui peuvent également être des crémaillères. Les dents des crémaillères 341 a, b, c sont orientées transversalement et ont une forme incurvée (forme globique) comme le souligne l'arc de cercle prolongeant sur le dessin le fond de chaque dent à la figure 6. Les satellites 331 qui coopèrent avec ces crémaillères 341 a, b, c ont une forme bombée, de tonneau homologue à celle des dents des crémaillères 341 a, b, c de façon à augmenter le contact et rempla- cer le contact quasi ponctuel d'une denture strictement hélicoïdale du satellite par un contact linéaire grâce à cette forme bombée. La figure 7 montre un satellite 331 en vue de côté. Il comporte un axe 332 d'axe géométrique (yy) et un pignon muni de dents 333, hélicoïdales bombées. Ces dents ont une pente (a) de sorte que le satellite 331 est installé dans le porte-satellite 330 avec une orientation par rapport à l'axe (xx) de la crémaillère 341 (341 a, b, c) correspondant au complément de l'angle de pente (a) pour avoir un contact tangent entre chaque dent 333 du porte-satellite 331 et les dents de la crémail- lère 341 a, b, c. Cette inclinaison des axes (yy) des satellites 331 par rapport à la direction (xx) des crémaillères 341 a, b, c apparaît dans la figure 6 mais elle n'est pas visible dans la vue en coupe de la figure 5. Comme indiqué précédemment, on peut augmenter le nombre de satellites, par exemple avoir deux groupes de trois satellites dans le plan transversal comme à la figure 6 pour réduire l'effort appli- qué à chaque satellite et permettre de les réaliser en matière plastique pour réduire les coûts. On peut également coupler les groupes de satellites en série pour augmenter l'effort axial exercé. La figure 8 montre une application du dispositif de transmission décrit ci-dessus dans ses différentes versions. Le dispositif de transmission 200 représenté à titre d'exemple, mais non redécrit de manière détaillée, est combiné à un système de freinage dont seul le maître-cylindre tandem 4 est représen- té. Le dispositif de transmission selon l'invention constitue alors un ser- vofrein électromécanique entraîné par le moteur 2 dont la sortie entraîne par un réducteur formé des pignons 31 et d'un petit pignon 32, la denture 224 de la couronne 223 du planétaire extérieur 220. Ce mécanisme reçoit par le planétaire intérieur 240, la tige de commande 160 venant de la pédale de frein et l'organe de transmission et de détection de poussée sur la pédale de frein et la tige de commande 160. La liaison se poursuit par un piston plongeur 161 pour la détection du mouvement de la tige de commande 160 et ainsi la détection de la demande de freinage du conducteur pour actionner le servofrein, c'est-à-dire le mo- teur 2 et le dispositif de transmission 200. Le piston plongeur 161 agit sur le disque de réaction 162 qui lui-même sollicite la tige de poussée 163. Cette dernière pousse le piston primaire 41 du maître-cylindre tandem 4. La tige de poussée 163 est déplacée dans le sens de la compression du maître-cylindre 4 par un piston intermédiaire 164 relié au planétaire extérieur 220. Le piston intermédiaire 164 est traversé par le piston plongeur 161 qui peut ainsi pousser directement le dispositif de réaction 162 pour actionner le maître-cylindre 4 en cas de défaillance du servofrein (200, 2). Un ressort de rappel 165 repousse le piston intermédiaire 165 contre la couronne 223 du planétaire extérieur 220.15 NOMENCLATURE 1 2 3 4 31, 32 100 110 120 121 122 123 130 131 140 141 160 200, 300 210, 310 220, 320 221, 321 222, 322 223, 323 224, 324 230, 330 231a,b, 331 332 333 240, 340 241, 341 xx YY Organe commandé Moteur thermique Transmission Maître-cylindre Pignons Dispositif de transmission Boîtier fixe Planétaire extérieur Manchon Denture intérieure Couronne Porte-satellite(s) Satellite Planétaire intérieur Crémaillère Tige de commande Dispositif de transmission Boîtier fixe Planétaire extérieur Manchon Denture intérieure Couronne Denture de la couronne 223 Porte-satellite(s) a,b,c Satellites/ satellites jumelés Axe du satellite Dent du satellite Planétaire intérieur Crémaillère Axe de la crémaillère Axe génétique du satellite35 REVENDICATIONS1°) Dispositif de transmission pour commander le mouvement de translation d'un organe (1) comprenant : un boîtier fixe (110) logeant : * un planétaire extérieur (120, 220, 320) en forme de man- chon (121, 221, 321) muni intérieurement d'une denture intérieure hélicoïdale (122, 222, 322), * un planétaire intérieur (140, 240, 340) fixe en rotation et libre en translation, relié à l'organe (1) et portant une cré- maillère (141, 241, 341) dans la direction de translation (xx) de l'organe (1), * un porte-satellite(s) (130, 230, 330), * le planétaire extérieur (120, 220, 320) ou le porte-satellite(s) (130, 230, 330) étant entraîné en rotation alors que le porte-satellite(s) (130, 230, 330) ou le planétaire extérieur (120, 220, 320) est fixe par rapport au boîtier (110), dispositif caractérisé en ce que le porte satellite(s) (130, 230, 330) est muni d'au moins un satellite (131, 231, 331) à denture inclinée, en prise avec la denture intérieure hélicoïdale (122, 222, 322) et la crémaillère (141, 241, 341). 2°) Dispositif de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le satellite (331) a une forme bombée de tonneau et la crémaillère (341) a une denture incurvée. 3°) Dispositif de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-satellite (230, 330) est muni de groupes de trois satellites régu- lièrement répartis en périphérie et le planétaire intérieur (240, 340) est muni d'au moins trois crémaillères (241, 341) orientées suivant l'axe de translation (xx) pour coopérer avec les satellites (231, 331). 4°) Dispositif de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce quele porte-satellite(s) (230) est muni de satellites jumelés (231a,b). 5°) Dispositif de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne (123) du planétaire extérieur (120) est munie d'une denture d'entraînement (124). 6°) Dispositif de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que le planétaire intérieur (140) comporte au moins une crémaillère (141) sur une bande longitudinale aplatie. 7°) Système de freinage comprenant un maître-cylindre et un servofrein, caractérisé en ce que le servofrein est un dispositif de transmission (100, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, pour commander le mouvement de translation d'un organe (1) comprenant : un boîtier fixe (110, 210) logeant : *un planétaire extérieur (120, 220) en forme de manchon (121, 221) muni intérieurement d'une denture intérieure hélicoïdale (122, 222), *un planétaire intérieur (140, 240) fixe en rotation et libre en translation, relié à l'organe (1) et portant une crémaillère (141, 241) dans la direction de translation (xx) de l'organe (1), *un porte-satellite(s) (130, 230) muni d'au moins un satellite (131, 231) à denture inclinée, en prise avec la denture intérieure hé- licoïdale (122, 222) et avec la crémaillère (141, 241), *le planétaire extérieur (120, 220) ou le porte-satellite(s) (130, 230) étant entraîné en rotation alors que le porte-satellite(s) (130, 230) ou le planétaire extérieur (120, 220) est fixe par rapport au boîtier (110, 210), une tige de commande (160) reliée à la pédale de frein et à un piston (161) agissant sur un disque de réaction (162) en parallèle avec un piston intermédiaire (164) soumis à la poussée du planétaire in-térieur (140, 240), et transmettant le mouvement de poussée au piston primaire (41) du maître-cylindre (4), un moteur (2) étant en prise par une transmission (3, 31, 32) avec la denture extérieure (224) de la couronne (223) du planétaire exté- rieur (230).10