Brevet FR3029478A1 — publié le 20160610

DISPOSITIF D'ASSISTANCE ELECTRIQUE DU FREINAGE COMPORTANT UN SECTEUR DENTE LIE A LA PEDALE DE FREIN La présente invention concerne un dispositif d'assistance électrique du freinage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de contrôle d'un système de freinage équipé de ce dispositif d'assistance, et un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif. Les véhicules automobiles comportent généralement un système de freinage comprenant une pédale de frein agissant sur un maître-cylindre, pour transmettre par des circuits hydrauliques une pression du fluide vers des freins qui agissent sur chaque roue du véhicule. Les freins peuvent être à disque ou à tambour. Ces systèmes de freinage comportent habituellement un dispositif d'assistance à dépression, qui reçoit la dépression générée par le moteur thermique en fonctionnement, prise sur une tubulure d'admission ou produite par une pompe entraînée mécaniquement. En variante ces systèmes peuvent comporter une pompe à vide électrique. Un boîtier d'assistance de grand diamètre, appelé aussi « Mastervac », disposé dans l'axe du maître-cylindre de frein, comporte une membrane 20 transversale séparant deux chambres fermées, le vide étant appliqué simultanément dans ces deux chambres lorsque le freinage est au repos. Une pression sur la pédale de frein commandée par le conducteur, ouvre une valve laissant entrer l'air à la pression atmosphérique dans une chambre en fonction de la force appliquée sur cette pédale, ce qui génère 25 par différence de pression une force proportionnelle sur la membrane qui donne l'assistance appliquée sur le maître-cylindre. Après un freinage, il faut refaire le vide dans la chambre ayant reçu l'air. Un problème qui se pose avec ces différents moyens pour générer la dépression, est qu'ils comportent un rendement médiocre qui augmente la 30 consommation de carburant dans le cas d'un fonctionnement avec le moteur thermique, ou d'énergie électrique dans le cas d'une pompe électrique, 3029478 2 Par ailleurs les véhicules hybrides ou électriques se développent fortement. Les véhicules hybrides comportant des périodes de fonctionnement avec le moteur thermique à l'arrêt, ainsi que les véhicules électriques nécessitent dans tous les cas un moyen autonome générant une 5 force d'assistance ne dépendant pas d'un moteur thermique. Pour résoudre ces problèmes, il est connu de réaliser un dispositif d'assistance délivrant une puissance mécanique fournie par un moteur électrique équipé d'un réducteur de vitesse. Un dispositif d'assistance de ce type, présenté notamment par les 10 documents FR-B1-2826622 et CN-Y-2923453, comporte un moteur électrique entraînant un réducteur qui applique un couple représentant un effort d'assistance, sur un pignon engrenant avec une crémaillère montée directement sur l'axe d'un maître-cylindre de frein, entre la pédale de frein et ce maître-cylindre. 15 Toutefois ce type de dispositif d'assistance pose des difficultés d'implantation, en nécessitant un écartement axial suffisant entre la pédale de frein et le maître-cylindre pour y loger la crémaillère comportant une certaine longueur, ce qui peut obliger à modifier l'architecture du véhicule. De plus l'effort d'assistance s'applique sur une course définie qui est réduite, formée directement par celle du maître-cylindre, ce qui impose alors aussi un niveau d'effort défini. On n'a pas la possibilité d'ajuster le niveau d'effort, en prévoyant par exemple une course plus importante donnant dans ce cas un effort réduit. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un dispositif d'assistance électrique pour un système de freinage d'un véhicule automobile, commandé par une pédale de frein pivotant autour d'un axe, qui agit par une tige d'actionnement sur un maître-cylindre de commande hydraulique du circuit de freinage, caractérisé en ce qu'il comporte un pignon de sortie d'un motoréducteur électrique, qui engrène avec un secteur angulaire denté lié à la pédale de frein, ce secteur 3029478 3 comprenant un centre sensiblement ajusté sur l'axe de pivotement de la pédale. Un avantage de ce dispositif d'assistance électrique est qu'il applique l'effort d'assistance sur la pédale de frein par son secteur denté suivant le 5 mouvement de pivotement de la pédale, grâce à la coïncidence de son centre et de l'axe de pivotement de cette pédale, de manière indépendante de la tige d'actionnement du maître-cylindre. Le secteur denté peut alors être disposé latéralement à côté de la tige d'actionnement, ce qui permet de prévoir de manière particulière la course de ce secteur et donc le niveau 10 d'effort à appliquer dessus. De plus l'encombrement longitudinal dans le véhicule de l'ensemble formé par la pédale de frein et son maître-cylindre n'est pas modifié, ce qui permet d'appliquer facilement ce dispositif sur des véhicules existants. Le dispositif d'assistance électrique selon l'invention peut de plus 15 comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le secteur denté est disposé radialement à l'extérieur de la fixation de la tige d'actionnement, par rapport à l'axe de pivotement de la pédale. 20 En particulier, les dents du secteur denté peuvent être tournées radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de pivotement de la pédale. Avantageusement, le motoréducteur électrique comporte un réducteur du type cycloïdal. Avantageusement, le motoréducteur comporte une réduction donnant 25 au moteur électrique une vitesse supérieure à environ 10 000trs/mn. Avantageusement, la pédale de frein comporte un capteur d'effort sur le patin de frein. Avantageusement, le dispositif d'assistance électrique comporte un capteur de pression hydraulique sur la sortie du maître-cylindre. 30 L'invention a aussi pour objet un procédé de contrôle d'un système de freinage comprenant un dispositif d'assistance électrique équipé d'un capteur d'effort sur le patin de frein, et d'une fonction de contrôle de la pression des 3029478 4 freins comprenant une pompe générant une pression hydraulique, qui en cas de défaillance de la commande hydraulique par la pédale de frein, effectue avec cette fonction un freinage à partir de l'information venant du capteur d'effort sur le patin de frein. 5 L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile équipé d'un système de freinage à commande hydraulique, comportant un dispositif d'assistance électrique comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, le véhicule automobile peut comporter une motorisation 10 hybride comprenant des temps de roulage avec le moteur thermique à l'arrêt, ou une motorisation électrique. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 15 - les figures 1 et 2 sont des schémas en vue de côté d'un dispositif d'assistance électrique selon l'invention, monté sur une pédale de frein présentée successivement au repos et dans une position activée ; et - la figure 3 est un schéma d'un dispositif d'assistance électrique suivant une variante. 20 La figure 1 présente une pédale de frein 2 comprenant un bras 4 dont l'extrémité supérieure est fixée par un pivot 6 d'axe A à la caisse du véhicule 22, l'extrémité inférieure comportant un patin 8 recevant la pression du pied du conducteur, pour faire basculer cette pédale autour de son pivot dans la direction avant du véhicule indiquée par la flèche « AV ». 25 Le bras de la pédale 4 entraîne une tige d'actionnement 12 tournée vers l'avant, par une articulation 10 disposée dans la moitié supérieure de ce bras, en particulier sensiblement au premier tiers du bras en partant du haut, suivant une distance L1. La tige d'actionnement 12 agit sur un piston 14 d'un maître-cylindre 16 30 par un point d'appui 24 formant une rotule, afin de permettre une petite inclinaison de cette tige lors de son mouvement vers l'avant. 302 94 78 5 Le maître-cylindre 16 reçoit par une canalisation supérieure 18 le liquide de frein venant d'un bocal, pour appliquer une pression sur une sortie 20 reliée au circuit hydraulique alimentant les différents freins des roues. On peut avoir en particulier un maître-cylindre 16 comprenant deux 5 pistons 14 disposés en tandem, afin d'alimenter deux circuits hydrauliques séparés assurant la sécurité en cas de défaillance d'un de ces circuits. Le système de freinage peut comporter tout type de fonction pilotée par des systèmes électroniques, généralement utilisée pour assurer le confort ainsi que la sécurité du véhicule, comprenant notamment une fonction 10 d'antiblocage des roues « ABS », une fonction d'antipatinage de ces roues « ASR », ou une fonction de contrôle de la stabilité du véhicule « ESP ». Le bras de la pédale 4 supporte un secteur denté 30 présentant des dents tournées vers l'extérieur par rapport à l'axe A du pivot supérieur 6, qui forme un arc de cercle centré sur cet axe. Dans cet exemple le secteur denté 15 30 est fixé au bras de la pédale 4, sensiblement au deux tiers de ce bras en partant du haut, suivant une distance L2 qui est aussi le rayon de ce secteur. Un pignon denté 32 disposé en sortie d'un réducteur entraîné par un moteur électrique 34, engrène avec le secteur denté 30 afin de transmettre le couple délivré par ce réducteur à la pédale de frein 2 dans son mouvement 20 de rotation autour de son pivot supérieur 6. Le pignon denté 32 délivre sur la pédale de frein 2 un couple correspondant à un effort d'assistance, qui est généré par le moteur électrique du motoréducteur 34. On obtient ainsi une première démultiplication entre la rotation du pignon de sortie 32 et celle de la pédale 2, qui est le rapport du rayon L2 du 25 secteur denté 30 sur celui de ce pignon de sortie. On obtient aussi une deuxième démultiplication intervenant en série avec la première, qui est égale au rapport entre le rayon L2 du secteur denté 30, sur la distance L1 entre le pivot supérieur 6 et l'articulation 10 de la tige d'actionnement 12. Dans cet exemple la deuxième démultiplication est égale 30 à deux, en disposant l'articulation 10 au premier tiers et le secteur denté 30 au deuxième tiers du bras de la pédale 4. 3029478 6 On notera que cette disposition de l'effort d'assistance appliqué sur le secteur denté 30 décalé latéralement par rapport à la tige d'actionnement 12 et au maître-cylindre 16, permet de ne pas intervenir sur la distance axiale entre la pédale de frein 2 et ce maître-cylindre, ce qui évite de modifier 5 l'architecture du véhicule généralement compacte dans la direction longitudinale. De plus on peut ajuster librement le rayon L2 du secteur denté 30 décalé latéralement, ce qui permet d'intervenir sur la deuxième démultiplication en la réglant au mieux en fonction de la vitesse et des efforts 10 que peuvent présenter la sortie du motoréducteur 34. Avantageusement on choisit une démultiplication globale donnant une grande vitesse de rotation du moteur électrique, notamment supérieure à 10 000 tr/mn, ce qui permet d'obtenir de ce moteur à la fois une puissance élevée avec un volume et une masse réduits, tout en utilisant un volume 15 d'aimant permanent faible pour les moteurs équipés de ce type d'aimant, ce qui est intéressant compte-tenu du coût de ce matériau. Avantageusement on utilise un réducteur de vitesse du type cycloïdal, qui présente à la fois un niveau élevé de réduction et un bon rendement. En particulier le réducteur cycloïdal peut comporter un disque disposant 20 de bossages sur le contour extérieur formant une came, entraîné suivant une oscillation excentrée, ces bossages étant alternativement en prise avec des broches parallèles extérieures entourant le disque, présentant un nombre légèrement différent de celui des bossages. On peut notamment obtenir avec ce type de réducteur un système 25 compact présentant un unique étage de démultiplication, disposant d'une réduction qui peut dépasser vingt-cinq, comprenant un nombre de composants réduit, un rendement élevé et un coût qui reste limité. La figure 2 présente le système de freinage comprenant la pédale de frein 2 équipée en option d'un capteur d'effort 40 sur le patin de frein 8, 30 transmettant à un système de contrôle électronique une information sur la force développée par le conducteur lors des freinages, et d'un ou de plusieurs capteurs de pression 42 sur la sortie du maître-cylindre 20, 3029478 7 transmettant une information sur la pression hydraulique développée par ce maître-cylindre, résultant à la fois des forces venant du conducteur et du dispositif d'assistance. La pédale de frein actionnée par le conducteur délivre une force F, et 5 bascule vers l'avant sous l'effet de cette force et du couple C délivré par le motoréducteur 34, qui sont transmis au maître-cylindre 16 sous la forme d'une force de commande résultante FC. On peut alors facilement piloter le couple C fourni par le dispositif d'assistance, qui est la différence nécessaire pour obtenir un objectif de 10 pression donné par le capteur de pression 42, à partir d'une force F appliquée sur le patin de frein 8. On notera qu'avec un capteur d'effort 40 sur la pédale de frein 2, et avec un système de freinage du véhicule comportant une fonction de contrôle de la pression des freins comprenant une pompe générant une 15 pression hydraulique, comme une fonction d'antiblocage des roues « ABS », une fonction d'antipatinage de ces roues « ASR », ou une fonction de contrôle de la stabilité du véhicule « ESP », en cas de défaillance de la commande hydraulique par la pédale de frein 2, on peut quand même effectuer un freinage à partir de cette information seule représentant la 20 volonté du conducteur, en utilisant cette pression hydraulique générée par la pompe. La figure 3 présente un secteur denté 30 comprenant des dentures tournées radialement vers l'axe A du pivot supérieur 6 de la pédale de frein 2, le pignon de sortie 32 étant disposé de ce même côté pour transmettre de 25 la même manière son couple à la pédale. On a alors un fonctionnement similaire avec une disposition du pignon de sortie 32 du motoréducteur 34 un peu différente, qui peut être choisie pour résoudre des problèmes d'encombrement. REVENDICATIONS1 - Dispositif d'assistance électrique pour un système de freinage d'un véhicule automobile, commandé par une pédale de frein (2) pivotant autour d'un axe (A), qui agit par une tige d'actionnement (12) sur un maître-cylindre de commande hydraulique (16) du circuit de freinage, caractérisé en ce qu'il comporte un pignon de sortie (32) d'un motoréducteur électrique (34), qui engrène avec un secteur angulaire denté (30) lié à la pédale de frein (2), ce secteur comprenant un centre sensiblement ajusté sur l'axe de pivotement de la pédale (A). 2 - Dispositif d'assistance électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le secteur denté (30) est disposé radialement à l'extérieur de la fixation (10) de la tige d'actionnement (12), par rapport à l'axe de pivotement de la pédale (A). 3 - Dispositif d'assistance électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dents du secteur denté (30) sont tournées radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de pivotement de la pédale (A). 4 - Dispositif d'assistance électrique selon l'une quelconque des 20 revendications précédentes, caractérisé en ce que le motoréducteur électrique (34) comporte un réducteur du type cycloïdal. 5 - Dispositif d'assistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pédale de frein (2) comporte un capteur d'effort (40) sur le patin de frein (8). 25 6 - Dispositif d'assistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de pression hydraulique (42) sur la sortie du maître-cylindre (20). 7 - Dispositif d'assistance électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motoréducteur (34) 30 comporte une réduction donnant au moteur électrique une vitesse supérieure à environ 10 000trs/mn. 3029478 9 8 - Procédé de contrôle d'un système de freinage comprenant un dispositif d'assistance électrique selon la revendication 5, ce système étant équipé d'une fonction de contrôle de la pression des freins comprenant une pompe générant une pression hydraulique, caractérisé en ce qu'en cas de 5 défaillance de la commande hydraulique par la pédale de frein (2), il effectue avec cette fonction un freinage à partir de l'information venant du capteur d'effort (40) sur le patin de frein (8). 9 - Véhicule automobile équipé d'un système de freinage à commande hydraulique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'assistance 10 électrique réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 - Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une motorisation hybride comprenant des temps de roulage avec le moteur thermique à l'arrêt, ou une motorisation électrique.