Brevet FR3037374A1 — publié le 20161216

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un dispositif d'actionnement de système de freinage assisté commandé par la pédale de frein et/ou un système d'assistance de conduite pour alimenter les circuits de freins en liquide de frein sous pression. De tels systèmes de freins existent sous de multiples formes de réalisation. But de l'invention La présente invention a pour but de simplifier la réalisa- tion d'un dispositif d'actionnement par moteur électrique d'un système de freinage assisté et d'en augmenter l'efficacité pour l'action de freinage direct exercé par le conducteur sur la pédale de frein et actionnant directement le piston primaire en cas de défaillance de l'assistance par moteur électrique. Exposé et avantages de l'invention A cet effet la présente invention a pour objet un dispositif d'actionnement de système de freinage assisté du type défini ci-dessus caractérisé en ce que dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une transmission vis/écrou à billes pour transmettre le mouvement de rota- tion du moteur électrique au piston primaire par un mouvement de translation, l'écrou étant bloqué en translation par rapport au maître-cylindre et entraîné en rotation par le moteur, la vis étant solidaire du piston primaire, le piston primaire comportant une came engagée dans un chemin de came réalisé dans l'alésage et imposant un mouvement de rotation au piston primaire et à la vis, ce mouvement se combinant au mouvement de rotation de l'écrou pour générer le mouvement de translation de la vis et du piston primaire. Le dispositif d'actionnement selon l'invention a l'avantage de démultiplier ou de multiplier le mouvement fourni par le moteur électrique à l'écrou et ainsi au piston primaire 12 en fonction de la courbe de montée en pression que l'on veut réaliser avec le maître-cylindre. Suivant une caractéristique avantageuse, le chemin de came est un chemin hélicoïdal ayant un pas différent de celui du file- tage de la vis à bille. 3037374 2 Ce chemin peut avoir une structure de chemin hélicoïdal très localement et ainsi dans le cas d'un chemin de came de forme globalement hélicoïdale, on peut faire varier le pas de manière continue ou discontinue le long du chemin de came et chaque segment pourra être 5 assimilé à un segment de chemin hélicoïdal. Si le chemin hélicoïdal (localement hélicoïdal) est de même sens que celui du filetage de la transmission à billes, les deux mouvements s'ajoutent au mouvement de translation de la vis commandée par la seule rotation de l'écrou puisque le mouvement de tran- 10 slation de la vis se traduit par le déplacement de la came dans le chemin de came induisant ainsi un mouvement de pivotement du piston 12 et de la vis 31 qui avancent ainsi dans l'écrou 32 si les deux sens sont identiques et qui reculent si les deux sens sont opposés. Suivant une caractéristique avantageuse le chemin de 15 came se compose d'une partie initiale correspondant au début du mou- vement du piston primaire par un chemin droit parallèle à l'axe de l'alésage se poursuivant par un chemin de type au moins partiellement hélicoïdal et produisant alors le mouvement de rotation du piston et celui de la vis solidaire en translation et en rotation du piston. 20 Dans le cas d'un chemin de came composé de plusieurs éléments de préférence répartis suivant une symétrie en rotation autour de l'axe de l'alésage et ayant des formes identiques, la came est également composée de plusieurs éléments homologues engagés dans les éléments de chemin de came de façon à diviser les efforts de réaction 25 appliquées par le piston sur les cames et les chemins de came. Globalement, le dispositif de transmission selon l'invention offre l'avantage d'une très grande souplesse de fonctionnement et d'une fabrication relativement simple. La souplesse de fonctionnement permet de s'adapter aux paramètres du système de freinage 30 (les circuits de frein) et à ceux du moteur électrique d'entraînement. Enfin, comme la pédale de frein peut s'appuyer directement sur la vis et pousser ainsi directement le piston primaire sans être exposée aux effets de multiplication ou de démultiplication de la transmission à billes, le système de frein conserve toutes ses possibilités de 35 fonctionnement de secours en cas de défaillance de la partie assistance 3037374 3 du système de frein, et notamment du moteur électrique assurant l'assistance. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 5 plus détaillée à l'aide d'un exemple de dispositif d'actionnement de sys- tème de freinage représenté dans le dessin annexé dans lequel : la figure unique est un schéma d'ensemble par blocs d'un système d'actionnement de système de freinage à piston asservi selon l'invention, 10 Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un dispositif d'actionnement de système de freinage 1 selon l'invention, se composant d'un maître-cylindre 10 fournissant du liquide de frein sous pression aux circuits de freins Cl, C2 en étant activé par un moteur électrique 20 commandé par une 15 unité de commande 40 selon la demande de freinage du conducteur (pédale de frein 42) ou du système d'assistance de conduite 45 qui est par exemple un système ESP. Le conducteur traduit sa demande de freinage par son action sur la pédale de frein 42. Cette action est détectée par un capteur 41 transmettant un signal de freinage SC à l'unité de 20 commande 40 combinée au système d'assistance 45 pour commander le moteur électrique 20. Le maître-cylindre 10 n'est représenté que schématique- ment par l'alésage 11 de son cylindre logeant le piston (piston primaire) 12 ; dans le cas d'un maître-cylindre tandem, le piston secondaire n'est 25 pas représenté. Le piston 12 est appelé "piston primaire" bien que le maître-cylindre 10 puisse être un maître-cylindre simple ou un maître-cylindre tandem, c'est-à-dire un générateur de liquide sous pression alimentant un seul circuit de frein ou séparément deux circuits de frein Cl, C2 en parallèle. 30 Le moteur 20 entraîne le piston 12 par une transmission 30 convertissant son mouvement de rotation en un mouvement de translation pour pousser le piston 12. La transmission 30 est une transmission à vis à bille formée d'une vis 31, coopérant avec un écrou 32 par une liaison à billes 33. 3037374 4 La vis 31 est reliée solidairement au piston 12 par une fixation 312 reliant ces deux éléments solidairement en rotation et en translation. L'écrou 32 est entraîné en rotation par le moteur élec- 5 trique 20, par une liaison mécanique 34 telle qu'un engrenage ; la péri- phérie de l'écrou 32 peut comporter une denture droite (parallèle à l'axe) et la sortie du moteur électrique, un pignon engrenant avec cette denture droite. L'écrou 32 s'appuie solidairement en translation contre le fond 111 du cylindre 11 par un palier de rotation 112 pour faire avan- 10 cer ou reculer la vis 31 et ainsi le piston 12 qui lui-même commande le piston secondaire comme cela est connu des maîtres-cylindres tandem. Le dispositif d'actionnement 1 représenté de manière très simplifiée à la figure peut comporter un maître-cylindre simple ou un maître-cylindre tandem. Dans sa combinaison avec le maître-cylindre, 15 le piston primaire 12 pousse avec une force amplifiée par rapport à celle appliquée sur la pédale de frein 42 et transmise directement à la vis 31, par exemple en cas de défaillance de l'actionneur ; cette force est alors celle appliquée directement par la pédale de frein 42 sur le piston primaire 12. 20 Pour le mode dégradé, en cas de défaillance du moteur, la poussée à partir de la pédale est possible car l'écrou 32 peut avancer grâce à une liaison de translation solidaire en translation entre la transmission 34 du mouvement du moteur 20 et l'écrou 32 ; cette liaison est par exemple sous la forme de cannelures extérieures de l'écrou 25 pour le solidariser en rotation par rapport à la liaison de transmission 34 et un rappel par un ressort de l'écrou 32 contre le palier 112 du fond 111. L'alésage 11 du maître-cylindre comporte dans la partie logeant le piston primaire 12 un chemin de came 13 recevant une came 30 123 portée par la paroi 121 du piston 12. Ce chemin de came 13 orienté globalement dans la direction longitudinale de l'alésage force la came 123 et par suite le piston 12 est forcé de pivoter autour de l'axe suivant la pente de la came à l'endroit du contact entre le chemin de came 13 et la came 123. Le chemin de came a, par exemple un tracé hélicoïdal ou 35 est composé d'une succession de tracés hélicoïdaux de pentes et de pas 3037374 5 différents ou encore un tracé hélicoïdal de pas variable. La came 123 qui suit ce tracé hélicoïdal de préférence en forme de chemin de guidage en couloir, a la forme d'un ergot cylindrique de section arrondie par exemple ronde ou elliptique de façon que sa ou ses surfaces latérales 5 offrent la plus grande surface de contact possible avec la ou les parois du chemin de came pour les différentes pentes rencontrées par la came suivant qu'il s'agit d'un tracé hélicoïdal à pas variables ou à pas continus ou de segment de tracés hélicoïdaux ou d'une succession de segments droits ou de segments courbes. 10 Le chemin de came 13 peut également être constitué par plusieurs chemins de came élémentaires 13a, 13b répartis de préférence de manière symétrique en rotation autour de l'axe de l'alésage et ayant des profils identiques pour coopérer avec autant d'éléments de came 123a, 123b dans des positions homologues, symétriques en rota- 15 tion autour de l'axe du piston. Ces différentes combinaisons chemin de came / came coopèrent ainsi en parallèle globalement comme s'il s'agissait d'un seul ensemble chemin de came / came, mais divisant les efforts de réaction sensiblement par le nombre de telles combinaisons. Le mouvement de pivotement imposé au piston 12 par le 20 chemin de came 13 / came 123 est transmis intégralement à la vis 31 qui est, comme indiqué, solidaire en rotation et en translation du piston par l'intermédiaire de la fixation 312 de sorte que les deux mouvements de rotation, celui de la vis 31 et celui de l'écrou 32 entraînés par le moteur électrique 20 s'additionnent et donnent un mouvement de rotation 25 en résultant qui est transformé en mouvement de translation de la vis 31 et du piston primaire 12. Pour simplifier l'explication globale de cette combinaison de mouvements, on considèrera que le chemin de came 13 (13a, 13b) correspond à un chemin hélicoïdal, au moins très localement. Ainsi, se- 30 lon l'invention, le chemin de came 13 aura un pas de sens opposé ou de même sens que le filetage de la transmission à vis 30. Le pas du chemin de came pourra être égal ou différent de celui du filetage de la transmission à vis 30. A cela il n'y a que l'exception d'un même pas mais de sens opposé pour le chemin de came 13 et le filetage de la transmission à vis 3037374 6 30 car dans ce cas, les deux mouvements s'annuleraient et le piston 12 tournerait mais resterait immobile en translation. Si le chemin de came 13 a le même sens que celui du file- tage de la transmission 30 les deux mouvements hélicoïdaux s'ajoutent 5 alors que dans le cas contraire si les filetages sont de sens opposés, les deux mouvements se retranchent. Enfin, il est également possible que localement le chemin de came 13 présente un segment parallèle à l'axe de l'alésage et dans ce cas, le piston primaire 12 déplacé par la transmission 30 effectuera un 10 mouvement rectiligne sans mouvement de rotation de sorte que seul le pas du filetage de la transmission 30 imposera le mouvement de translation D du piston primaire 12. Il est possible de combiner différentes formes de chemins de came 13 pour avoir un mouvement variable du piston 12 et ainsi une 15 sorte de multiplication ou démultiplication du mouvement. Par exemple, au début de la phase de compression par le piston 12, il est intéressant d'avoir un mouvement relativement rapide puisque l'effort rencontré par le piston 12 est réduit alors qu'en fin de compression, l'effort à fournir est important aussi est-il intéressant de démultiplier le mouvement en 20 réduisant le mouvement d'avancée produit par le seul écrou 32 par un mouvement d'amplitude moindre, mais de sens opposé induit par le chemin de came 13, de façon que le moteur électrique 20 fournisse globalement un couple relativement constant ou variant faiblement dans la plage de freinage. 25 Ces différentes considérations s'appliquent à un chemin de came 13 simple ou un chemin de came composé de plusieurs éléments de chemin de came 13a, 13b... et d'autant d'éléments de came 123a, b. 30 3037374 7 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Dispositif d'actionnement de système de freinage 10 Maître-cylindre 5 11 Cylindre / Alésage 111 Fond de l'alésage 112 Palier de rotation 12 Piston 121 Paroi 10 122 Fond du piston 123 Came 123a Elément de came 123b Elément de came 13 Chemin de came 15 13a, 13b Eléments de chemin de came 20 Moteur électrique 30 Transmission à vis à billes 31 Vis 312 Fixation 20 32 Ecrou 33 Billes / liaison à billes 34 Liaison mécanique Unité de commande 41 Capteur de demande de freinage 25 42 Pédale de frein 43 Tige de commande Système d'assistance de conduite 30