Brevet FR3027269A1 — publié le 20160422

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une unité de com- mande de frein de stationnement électrique comportant une tête de fixation à laquelle est accroché le câble d'actionnement du frein de sta- tionnement, soumis à un ressort de rappel et entraîné par un méca- nisme de traction et de blocage actionné par un moteur électrique. Etat de la technique On connaît des dispositifs de commande de frein de sta- tionnement à moteur électrique qui sont enclenchés soit par l'actionnement d'un bouton qui peut être associé au levier de commande des rapports de vitesse de manière à serrer automatiquement le frein de stationnement dit « frein à main » au moment de l'arrêt du véhicule en position de stationnement. Un tel frein serré automatiquement se libère par le bou- ton de commande du frein de stationnement ou dans certains cas en accélérant légèrement pour émettre un signal interprété comme une demande de desserrage du frein. Les freins de stationnement automatiques à câble néces- sitent une commande particulière et un moteur suffisamment puissant pour assurer le serrage et le blocage du frein à main. Ce moteur agit par l'intermédiaire d'un réducteur tirant le câble ou le libérant pour le desserrage du frein. Certains types de systèmes de freins de stationnement automatiques équipant les véhicules automobiles utilisent des trans- missions mécaniques pour appliquer la force de serrage des freins de l'essieu avant ou de l'essieu arrière du véhicule. Ces transmissions mécaniques sont généralement entraînées par un moteur électrique avec un réducteur pour transformer le mouvement angulaire et le couple du moteur en un déplacement linéaire et en une force qui sont appliqués à l'un ou à plusieurs câbles ou autres moyens de transmission reliés aux freins. L'un des compromis à faire entre la puissance du moteur (ou son couple) et la durée de serrage c'est-à-dire le temps nécessaire pour serrer le frein. Comme la caractéristique course/force des systèmes de freins de véhicule n'est pas linéaire, il faudrait un mécanisme à rapport variable pour optimiser l'efficacité du système et avoir à la fois un temps de serrage suffisamment court et une force de serrage suffisamment grande obtenus avec une puissance de moteur réduite au minimum. But de l'invention La présente invention a pour but d'améliorer le méca- nisme de commande d'un frein de stationnement à moteur électrique en permettant d'optimiser l'efficacité du système et de réduire le temps né- cessaire au serrage tout en générant une force de serrage suffisante pour bloquer le véhicule en position de stationnement et en utilisant un moteur de puissance réduite. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une unité de com- mande de frein de stationnement du type défini ci-dessus caractérisée en ce qu'elle comprend un mécanisme de traction et de blocage composé d'un boîtier logeant une vis centrale reliée à la sortie du moteur, la vis étant engagée dans un écrou tubulaire relié à la tête de fixation, cet écrou tubulaire étant muni d'un filetage extérieur coopérant avec le file- tage intérieur d'un manchon fixe, solidaire du boîtier, le filetage inté- rieur du manchon ayant une pente opposée à celle du filetage de la vis qui est autobloquant. Ainsi, l'invention permet de réaliser un mécanisme simple et économique pour augmenter les caractéristiques mécaniques du sys- tème de frein de stationnement en améliorant l'utilisation de la puis- sance disponible. Une caractéristique course/force optimisée peut ainsi se réaliser avec à la fois un temps de serrage réduit et une force de serrage appropriée avec un moteur non surdimensionné dont la puissance correspond à la valeur moyenne nécessaire. Ainsi, l'invention permet de transmettre des efforts plus importants que dans les systèmes connus ou plus généralement d'optimiser la combinaison des paramètres : puissance ou couple moteur, effort de traction dans le câble et le temps de verrouillage. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le filetage du manchon est formé de deux filetages parallèles. Ces filetages sont avantageusement bordés chacun par les mêmes filets. Suivant une autre caractéristique le filetage du manchon est un filetage à pas variable et le filetage extérieur de l'écrou tubulaire est un tronçon de filetage. Cela permet d'adapter le filetage extérieur au pas variable du filetage du manchon tout en ayant une surface d'appui relativement importante pour transmettre des efforts importants. Cela est encore plus intéressant dans le cas d'un filetage de manchon formé de deux ou de plusieurs filetages parallèles recevant chacun un tronçon d'un filetage extérieur respectif. Suivant une caractéristique avantageuse, l'écrou tubu- laire est solidaire de la tête de fixation. Mais selon une variante, l'écrou tubulaire est relié en translation à la tête de fixation en étant découplée en rotation par un palier. Cela facilite la réalisation par la combinaison d'un dispositif de transmission et de la partie de tête de fixation qui se monte sur le dispositif de transmission et permet ainsi de s'adapter à différents cas d'installation. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le filetage du manchon intérieur se compose d'un segment initial droit parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe de la vis et d'un segment hélicoïdal. Ainsi, au début du mouvement, le déplacement de la tête de fixation est égal au déplacement que produit la vis et ce n'est qu'ensuite que le déplacement de la tête de fixation est ralenti et le mouvement est démultiplié pour transmettre des efforts plus importants en fin de serrage. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le corps du servofrein est formé d'une partie logeant le dispositif de transmission et d'une partie logeant et guidant la tête de fixation. Cette réalisation séparée comme déjà évoquée ci-dessus facilite la réalisation d'une très grande diversité de servofrein convenant à de multiples applications. En résumé globalement le servofrein selon l'invention a une structure simple et économique, facile à fabriquer et à installer. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation d'unités de commande de freins de stationnement à moteur électrique représentés dans les des- sins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe schématique d'une unité de commande de freins de stationnement, - la figure 2 est une vue en coupe d'une variante de l'unité de commande de frein de stationnement de la figure 1, - la figure 3 est une vue de côté partiellement en coupe de la trans- mission de mouvement de l'unité de commande de frein de stationnement de la figure 1, - la figure 3A est une coupe simplifiée sans le boîtier du manchon de la transmission de mouvement, - la figure 4 est un schéma développé des filetages de la transmission de mouvement de la figure 3 de l'unité de commande de frein de stationnement. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention a pour objet une unité de commande de frein de stationnement 100 à moteur électrique 110 relié aux freins de roues par un câble de traction C. En réponse à une demande de serrage ou de libération du frein de stationnement, l'unité de commande 100 tire le câble C pour serrer et bloquer le frein de stationnement ou le libérer en relâchant le câble C par ailleurs rappelé par le ressort non représenté. L'unité de commande 100 alignée sur un axe xx se compose du moteur électrique 110 commandé automatiquement par un moyen de commande tel qu'un bouton non représenté ; le moteur 110 en général combiné à un réducteur entraîne un mécanisme de traction et de blocage 120 relié à la tête 123 fixée à l'extrémité Cl du câble C. Le mécanisme de traction et de blocage 120 en sortie du moteur 110 se compose d'un boîtier 121 logeant une vis centrale 130 d'axe xx, reliée à la sortie du moteur 110. Cette vis centrale 130 est montée dans un palier 122 du boîtier assurant son blocage en transla- tion tout en permettant son mouvement de rotation commandé par le moteur 110. La vis centrale 130 a un filetage 131 sur une partie de sa longueur au-delà du palier 122 ; elle reçoit un écrou tubulaire 140 muni d'un filetage intérieur 141 sur toute sa longueur. L'écrou 140 a un filetage extérieur 142 de longueur rela- tivement réduite. L'écrou 140 est lui-même logé dans un manchon 150 muni d'un alésage 151 servant au guidage de la partie non filetée 143 de l'écrou. Le manchon 150 bloqué en rotation et en translation dans le boîtier 121 portant le palier 122 de la vis. Le manchon 150 est muni d'un filetage en creux 152 dans son alésage 151, composé d'une partie droite 152A, parallèle à l'axe xx et d'une partie hélicoïdale 152B. Le file- tage extérieur 142 de l'écrou 140 coopère avec le filetage en creux 152 tant avec sa partie droite 152A qu'avec sa partie hélicoïdale 152B comme cela sera expliqué en détail à l'aide des figures 3, 3A, 4. Pour actionner le frein de stationnement en réponse à une demande de serrage (ou de libération), le moteur 110 est comman- dé pour entraîner en rotation la vis centrale 130 selon le sens de rotation approprié pour le serrage ou le desserrage. La rotation de la vis centrale 130 déplace l'écrou tubulaire 140 par la coopération de son filetage 131 et du filetage intérieur 141 de l'écrou 140. L'écrou 140 lui- même asservi au filetage en creux 152 du manchon 150 est forcé d'effectuer un mouvement combiné de rotation et de translation selon l'axe xx dans le sens de la traction du câble C ou de son relâchement. L'avant de l'écrou 140 est relié ou combiné à la tête 123 à laquelle est fixée l'extrémité Cl du ou des câbles C du frein de station- nement. La figure 2 montre une variante de réalisation de l'unité de commande 100A concernant l'écrou 140A. Cette variante diffère essentiellement du premier mode de réalisation par la forme de l'écrou 140A qui comporte un fond 144A relié à la tête de fixation 123A de l'extrémité Cl du câble du frein de stationnement par un palier 145A. La tête 123A est guidée dans le prolongement 124A du boîtier 121A. Les autres parties de l'unité de commande 100A sont identiques à celles de l'unité de commande 100 de la figure 1. Dans ce mode de réalisation, la partie comprenant le pro- longement 124a du boîtier 121a loge la tête de prise 123a et la guide, offrant ainsi une très grande liberté d'adaptation à des cas particuliers puisque cette partie (124a, 123a) se réalise indépendamment du boîtier 121a et des éléments qu'il reçoit. Un simple assemblage permet de s'adapter à telle ou telle application sans nécessiter de multiplier les fabrications spéciales. La structure du dispositif de transmission de mouvement 120 entre le moteur 110 et la tête de fixation 123, 123A de l'extrémité Cl du câble C est représentée de façon plus détaillée aux figures 3, 3A et schématiquement dans le développement de la figure 4. La figure 3 montre le manchon fixe 150 avec son alésage 151 et son filetage en creux 152 composé de la partie droite 152A et de la partie hélicoïdale 152B. Pour faciliter la compréhension, le filetage en creux 152 n'est pas représenté coupé à la figure 3 ; les autres parties du manchon 150 et du boîtier 121 sont fusionnées et représentées glo- balement coupées laissant voir le filetage 131 de la vis centrale 130 ain- si que la partie de l'écrou tubulaire 140 muni de son filetage extérieur 142 et de la tête de fixation 123. Selon la figure 3, le filetage en creux 152 du manchon 150 est en fait délimité par deux filets parallèles 152a, 152b ayant en entrée pour le segment droit 152A, des branches 152Aa, 152Ab paral- lèles à l'axe xx de l'unité de commande 100. Ces deux branches 152Aa, 152Ab rejoignent ensuite des filets, hélicoïdaux 152Ba, 152Bb avec ici, un pas constant. Le filetage extérieur 142 de l'écrou 140 est constitué par un tronçon de filetage ayant une longueur inférieure à un demi-tour de l'écrou, apparaissant ici à la figure 3 de façon ombrée. Ce tronçon de filetage 142 a deux grands côtés 142a parallèles à la pente du filetage hélicoïdal 152B et deux petits côtés courbes 142b aux extrémités. Ces deux petits côtés 142b sont écartés de l'écartement des deux filets 152Aa, 152Ba bordant le segment droit 152A du filetage 152. Dans le cas d'un filetage 152 ou 152B à pas variable, le tronçon de filetage 142 aura des grands côtés 142a cintrés pour améliorer le contact avec le filetage 152. Lorsque la vis centrale 130 est entraînée par le moteur 110 dans le sens de rotation du serrage, l'écrou 140 est déplacé dans la di- rection S de sorte que la rotation de l'écrou est bloquée par le contact des extrémités ou petits côtés 142a du tronçon de filetage 142 contre les deux côtés formés par les branches droites 152Aa, 152Ab des deux filets 152a, 152b du manchon 150. Lorsque le tronçon de filetage 142 se présente contre le premier filet 152Ba, le blocage en rotation dispa- rait et la rotation de l'écrou 140 est libérée. Son tronçon de filetage 142 peut alors suivre le segment hélicoïdal 152B en étant appuyé et guidé par ses deux grands côtés 142a entre les deux parties de filets 152Ba, 152Bb délimitant le filet 152B. L'écrou 140 avance ainsi tout en tournant et commande le mouvement de traction du câble C. Bien que la description ci-dessus se rapporte à un seul tronçon de filetage 142 et un seul filetage en creux 152, pour des raisons de symétrie et d'équilibrage des efforts, il est préférable de répartir les efforts entre plusieurs filetages 152 parallèles. Ainsi et comme le montre la figure 3, le filetage 152 est triplé par des filetages parallèles non référencés, bordés par les autres côtés des filets 152a, 152b, 152c que ceux qui bordent le filetage 152 ; le tronçon 142 est complété par deux tronçons 142S dont l'un apparait partiellement à la figure 3 et se trouve à l'arrière du plan de la figure. Du fait de ce parallélisme le ou les filetages 142 parcou- rent le ou les filetages 152 exactement dans les mêmes conditions. La figure 3A montre de manière simplifiée la structure représentée à la figure 3 faisant apparaître la vis 130 coupée avec l'écrou tubulaire 140 également coupé et les seuls deux tronçons de file- tage 142, 142S ainsi que les filets 152a, 152b, 152c. La figure 4 est un schéma du dispositif de transmission 120, développé dans un plan. L'axe OX correspond à l'axe de rotation xx de la vis 130 et de l'écrou tubulaire 140. L'axe Y permet de repérer l'angle des filetages développés. Le filetage de la vis 130 est représenté développé par le trait FO passant à l'origine d'angle 13 par rapport à l'axe Y. Le filetage 152 est représenté par le segment OB parallèle à l'axe OX et chevauchant celui-ci. Il correspond au segment 152A droit du filetage 152. Le segment hélicoïdal 152B correspond au segment de droite BC. Le segment 152B étant limité, il se représente par la trace d'un segment de droite BC. Le point courant du filetage 131 coopérant avec l'écrou tubulaire 140 est le point Mi sur l'axe OX. Le point courant de coopération entre le filetage 142 et le filetage 152 est le point courant Pi se trouvant à l'intersection du segment BC et du filet courant Fi passant par le point courant Mi. Lorsque le filet 142 se trouve sur le segment droit 152A, son point courant parcourt le segment OB et son déplacement correspond au déplacement du point courant Mi de la vis 130. Mais lorsque le filetage ou tronçon de filetage 142 arrive dans le segment hélicoïdal 152, il suit le segment BC. Le point courant Pi se trouve à l'intersection de ce segment BC (filetage 142) et du filetage Fi (filetage 152). Le point courant de l'écrou 140 a une position Pi0 par rapport à l'axe xx qui est la projection du point courant Pi sur l'axe OX. Etant donné l'inclinaison 13 du filetage 131 de la vis 130 et de l'inclinaison a du segment hélicoïdal 152B du filetage 152 qui sont op- posés, le point courant Pi a une projection Pi0 en arrière du point courant Mi; l'écrou 140 se déplace comme le point courant projeté PiO.20 NOMENCLATURE 100 Unité de commande 110 Moteur électrique 120 Dispositif de transmission de mouvement 121 Boîtier 122 Palier 123 Tête de fixation du câble 130 Vis centrale 131 Filetage 140 Ecrou tubulaire 141 Filetage intérieur 142 Filetage extérieur 142a Grand côté du tronçon 142 142b Petit côté du tronçon 142 143 Partie non filetée 150 Manchon 151 Alésage 152 Filetage en creux 152A Segment droit 152a, 152b Filets parallèles 152Aa Branche droite du filet parallèle 152a 152Ab Branche droite du filet 152b 152B Segment hélicoïdal 152Ba Branche hélicoïdale du filet 152a 152Bb Branche hélicoïdal du filet 152b C Câble Cl Extrémité du câble S Direction de traction du câble30 REVENDICATIONS1°) Unité de commande de frein de stationnement électrique comportant une tête de fixation à laquelle est accroché le câble d'actionnement du frein de stationnement, soumis à un ressort de rappel et entraîné par un mécanisme de traction et de blocage actionné par un moteur élec- trique, unité caractérisée en ce qu'elle comprend un mécanisme de traction et de blocage composé d'un boîtier (121) logeant une vis centrale (130) reliée à la sortie du moteur (110), - la vis (130) étant engagée dans un écrou tubulaire (140) relié à la tête de fixation (123), cet écrou tubulaire étant muni d'un filetage extérieur (142) coopérant avec le filetage intérieur (152) d'un manchon fixe (150) solidaire du boîtier (121), - le filetage intérieur (152) du manchon ayant une pente opposée à celle du filetage (131) de la vis (130), et - le filetage de la vis (130) étant autobloquant. 2°) Unité de commande de stationnement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filetage (152) du manchon (150) est formé de trois filetages parallèles. 3°) Unité de commande de stationnement selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filetage (152) du manchon (150) est un filetage à pas variable et le fi- letage extérieur (142) est un tronçon de filetage. 4°) Unité de commande de stationnement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'écrou tubulaire (140) est solidaire de la tête de fixation (123). 5°) Unité de commande de stationnement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'écrou tubulaire (140) est relié en translation à la tête de fixation (123A) en étant découplé en rotation par un palier (145A).356°) Servofrein de stationnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filetage (152) du manchon (150) se compose d'un segment initial droit (152A) parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe xx de la vis (130) et d'un segment hélicoïdal (152B). 7°) Servofrein de stationnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps du servofrein est formé d'une partie (121A) logeant le dispositif de transmission (120) et d'une partie (121B) logeant et guidant la tête de fixation (123A).