Brevet FR3040957A1 — publié le 20170317

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un système d'assistance de freinage électromécanique, susceptible de fonctionner en mode autonome, géré par une unité de gestion et entraîné par un moteur électrique coopérant avec un maître-cylindre et ayant, suivant l'axe d'actionnement xx : un piston d'assistance relié au moteur d'entraînement, un piston plongeur dont une extrémité peut agir sur le maître-cylindre, en parallèle au piston d'assistance, son autre extrémité étant reliée à la tige de commande elle-même reliée à la pédale de frein, le piston plongeur étant poussé par le piston d'assistance pour tirer la tige de commande. Le système d'assistance de freinage s'applique à un maître-cylindre commandé soit par une action sur la pédale de frein, de manière assistée ou directe sans assistance, soit par une action auto- nome demandée par l'unité de gestion du système de freinage en fonc- tion de paramètres ou d'événements détectés, relevant en général de la sécurité. Etat de la technique Selon l'état de la technique le piston d'assistance s'appuie contre le piston plongeur pendant la phase d'assistance au cours du freinage de sorte que le piston plongeur tire la tige de commande et la pédale de frein. L'avancée du piston plongeur déclenche l'assistance de sorte qu'il ne s'appuie plus contre le disque de réaction. Dans les conditions normales cette avancée n'est pas perçue par le conducteur puisque celui-ci demande le freinage par son action sur la pédale de freins. Lorsque son appui cède, la pédale revient à sa position neutre. Si un obstacle se trouve sous la pédale de freins, par exemple un objet tombé qui arrive par hasard sous la pédale, le conducteur perçoit cette résistance et remédie à l'incident. En cas de freinage autonome, le freinage par l'assistance est déclenché par l'unité de gestion du système de freinage sans que le conducteur n'appuie sur la pédale de freins qui est tirée par le piston plongeur pendant la durée de l'action. Cela constitue un signal haptique pour le conducteur si son pied est sur la pédale de freins. Mais si le pied du conducteur ou un obstacle arrivent sous la pédale de freins, le 3040957 2 pied risque d'être écrasé ou blessé. Si l'obstacle est résistant, comme l'assistance au freinage continue, cela risque d'abîmer les composants du système de freinage, par exemple le moteur électrique qui, tout en étant alimenté, est bloqué en rotation. 5 But de l'invention La présente invention a pour but d'améliorer la sécurité des systèmes d'assistance de freinage électromécanique entraînés par un moteur électrique et susceptibles de fonctionner en mode autonome. Exposé et avantages de l'invention 10 A cet effet, la présente invention a pour objet un système d'assistance de freinage électromécanique du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort intermédiaire combiné à une butée de compression, limitant la compression du ressort à une force de compression prédéterminée, supérieure à la réaction de la pédale de 15 frein dans des conditions normales de fonctionnement de l'assistance de freinage, le ressort intermédiaire et sa butée de compression étant interposés entre le piston plongeur et le piston d'assistance, le ressort intermédiaire transmettant la poussée du piston d'assistance au piston plongeur tirant la pédale dans des conditions normales de freinage, le 20 piston d'assistance poussant le piston plongeur par la butée de com- pression lorsque la réaction du piston plongeur dépasse la force de compression prédéfinie, un détecteur de contact détectant le contact entre le piston d'assistance, la butée et le piston plongeur, ce détecteur étant relié à l'unité de gestion du système de freinage. 25 Le système d'assistance selon l'invention a l'avantage d'être protégé en cas de fonctionnement en mode autonome et blocage de la pédale de frein par un obstacle. La situation est détectée par l'unité centrale qui traite la situation pour y remédier sans poursuivre, du moins provisoirement, la poussée exercée sur le piston intermédiaire 30 et la traction conséquente de la tige de commande et de la pédale de freins. On évite ainsi un incident, notamment un accident en cas de pied qui se trouverait sous la pédale de freins au moment de l'actionnement autonome du système de freinage ou encore la destruction d'un ou plusieurs composants du système d'assistance en cas 35 d'obstacle incompressible rencontré par la pédale de freins et poursuite 3040957 3 du mouvement de traction, c'est-à-dire de compression par le système d'assistance. Suivant une caractéristique particulièrement intéressante le piston d'assistance est en forme de manchon axial solidaire d'un 5 étrier de blocage en rotation pour son guidage en translation, le man- chon ayant une surface extérieure munie d'un filet pour coopérer avec un écrou fixe en translation mais libre en rotation, ayant intérieurement un filet complémentaire de celui du piston d'assistance qu'il reçoit et portant extérieurement un pignon relié au moteur d'entraînement, 10 l'extrémité avant du piston plongeur a une base d'entraînement pour être poussé par le piston d'assistance, la butée de compression est portée par la base d'entraînement à une certaine distance de l'axe pour former un intervalle annulaire autour du corps du piston plongeur devant le piston d'assistance, le ressort intermédiaire est en forme de res- 15 sort Belleville logé dans l'intervalle annulaire et dépassant axialement de la butée de compression pour recevoir le piston d'assistance et transmettre sa poussée au piston plongeur, avant que le piston d'assistance n'arrive en contact avec la butée de compression lorsque la réaction du piston plongeur dépasse la force de compression prédéfinie 20 du ressort intermédiaire. Cette forme de réalisation est particulièrement avantageuse par sa simplicité puisque la butée de compression est intégrée aux éléments de guidage qui constituent eux-mêmes un sous-ensemble du piston plongeur puisque constitués par des éléments séparés, logés 25 dans les orifices des doigts de la base d'entraînement du piston plon- geur. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le détec- teur de contact est un détecteur de course différentielle détectant la course différentielle du piston plongeur et du piston d'assistance. 30 Suivant une autre caractéristique avantageuse le piston d'assistance transmet la poussée d'assistance au maître-cylindre par un piston intermédiaire appliqué contre le disque de réaction de la tige de poussée du maître-cylindre, ce piston intermédiaire ayant une jupe cylindrique, axiale, logeant la base d'entraînement du piston plongeur et 35 les éléments de guidage du piston plongeur logés dans les paliers de 3040957 4 guidage de l'étrier du piston d'assistance, le piston intermédiaire portant le détecteur de course différentielle détectant la course entre le piston d'assistance et le piston plongeur. Suivant une autre caractéristique particulièrement avan- 5 tageuse, la butée de compression est constituée par un élément en relief de chaque élément de guidage de la base d'entraînement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de système d'assistance de freinage 10 électromécanique représenté dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe axiale de la partie principale d'un système d'assistance de freinage électromécanique selon l'invention, la figure 2 dans ses parties 2A, 2B, 2C représente trois coupes axiales analogues à celles de la figure 1, mais simplifiées, de trois 15 états caractéristiques : - la figure 2A montre le système d'assistance au repos, - la figure 2B montre le système d'assistance en mode normal d'assistance, - la figure 2C montre le système d'assistance de freinage en mode 20 autonome en cas de blocage de la pédale de frein, la figure 3 dans ses parties 3A, 3B, 3C montre des agrandissements de figures 2A, 2B, 2C respectives, en demi-coupe axiale de l'intervalle entre l'étrier du piston d'assistance et la base du piston plongeur avec le ressort intermédiaire dans les différentes positions. 25 Description d'un mode de réalisation de l'invention Par convention, dans les différentes figures, les parties représentées sont orientées par rapport à l'axe xx du système d'assistance, la partie avant (AV) étant à gauche, la partie arrière (AR) à droite. 30 Les qualificatifs "avant" et "arrière" utilisés dans la des- cription relèvent de cette convention d'orientation. Selon la figure 1, le dispositif d'assistance de freinage dont seules les parties les plus importantes pour la description de l'invention sont représentées, agit sur le maître-cylindre de façon com- 35 mandée par la pédale de frein avec assistance ou directement si 3040957 5 l'assistance est défaillante ou encore de façon autonome si l'unité de gestion du système de freinage l'impose pour des raisons de sécurité ou autre en fonction de données recueillies par des capteurs ou contraintes imposées de l'extérieur. 5 Le système d'assistance se compose d'une tige de com- mande 1 reliée à la pédale de freins et à un piston plongeur 2 agissant sur la tige de poussée 3 par l'intermédiaire du disque de réaction 31, constituant ainsi la chaîne cinématique directe entre la pédale de frein et le maître cylindre. 10 Le système d'assistance qui assure l'aide au freinage ou le freinage autonome, indépendamment d'une action sur la pédale de freins, agit sur la tige de poussée 3 par un piston intermédiaire 4 en plus ou en parallèle à l'action sur la pédale de frein mais entraînant la pédale de frein dans son mouvement d'avancée par la tige de poussée 3. 15 Les moyens du système d'assistance se composent du piston plongeur 2 dont l'extrémité avant 23 est munie d'une base d'entraînement 21 formée de branches en croix portant des éléments de guidage 22. Le piston plongeur 2 est poussé par un piston d'assistance 5 formé d'un manchon axial 51 traversé librement par le corps du pis- 20 ton plongeur 2 suivant l'axe xx et dont la surface extérieure est munie d'un filet 511 pour coopérer avec un écrou 6 bloqué en translation, vissé sur ce filet 511 et portant solidairement en rotation, un pignon 61 relié au moteur électrique fournissant l'assistance lorsqu'il est activé. Le pignon 61 de l'écrou 6 est porté par un roulement à 25 billes 62 installé dans l'ouverture axiale 71 du boîtier 7 du système et recevant le manchon-soufflet 72. L'écrou 6, bloqué en translation (selon l'axe xx) fait avan- cer ou reculer par vissage, le piston d'assistance 5 dont l'extrémité avant est muni d'un étrier 52 de guidage en translation et de blocage en 30 rotation par deux paliers sur deux tiges de guidage symétriques (devant et derrière le plan de la figure 1) parallèles à l'axe xx. Cet étrier 52 a des orifices 521 formant des paliers de guidage recevant chacun un élément de guidage 22 porté par la base 21 du piston plongeur. Le déplacement relatif, limité, du piston plongeur 2 3040957 6 par rapport au piston d'assistance 5 se fait avec les éléments de guidage 22 engagés dans les paliers de guidage 521 de l'étrier. L'étrier 52 est en appui sur le piston intermédiaire 4 lui- même en appui sur le disque de réaction 31. Le piston intermédiaire 4 5 est en forme de couronne 41 traversée dans l'axe xx par l'avant 23 du piston plongeur 2 qui peut s'appuyer sur le disque de réaction 31. La couronne 41 du piston intermédiaire 4 s'appuie sur le disque de réaction pour transmettre normalement l'effort d'assistance. La couronne 41 du piston intermédiaire 4 porte une jupe cylindrique 42 contre le bord 10 de laquelle s'appuie l'étrier 52 pour transmettre sa poussée. Dans les conditions normales d'assistance, le piston plongeur 2 ne touche le disque de réaction 31 qu'au début d'une action de freinage et dès que l'assistance est activée, le piston plongeur 2 se sépare du disque de réaction 31 tout en suivant le mouvement, comme 15 cela est connu selon le principe de fonctionnement des systèmes d'assistance de freinage. Selon l'invention, un ressort intermédiaire 8 combiné à une butée de compression 81 est interposé entre le piston d'assistance 5 et le piston plongeur 2. 20 Le ressort intermédiaire 8 transmet la poussée du piston d'assistance 5 au piston plongeur 2, en parallèle à la transmission de la poussée d'assistance au maître-cylindre par le piston intermédiaire 4, le disque de réaction 31 et la tige de poussée 3. Le piston plongeur 2 peut aussi pousser sur le disque de réaction 31 en parallèle ou seul, si le 25 système d'assistance est défaillant. Le ressort intermédiaire 8 et sa butée de compression 81 définissent un seuil d'une force de compression supérieure à la réaction que la pédale de frein oppose normalement à l'avancée du piston plongeur 2. Lorsque cette réaction générée par un obstacle que rencontre la 30 pédale de frein à son enfoncement par la traction du piston plongeur 2, dépasse ce seuil, le piston d'assistance 5 s'appuie contre le piston plongeur 2 par l'intermédiaire de la butée de compression 81. Si l'obstacle est incompressible, le système d'assistance continue de tirer sur le piston plongeur 2 et la pédale avec une force 35 croissante. Mais cette situation est détectée par un détecteur de contact 3040957 7 9. Le détecteur 9 comporte une puce 91 par exemple une puce de capteur Hall, installée sur le piston d'assistance 5 et détectant le déplacement d'un aimant 92 aligné dans la direction de l'axe xx et porté par la base d'entraînement 21 du piston plongeur 2. Le capteur 9 fonctionnant 5 comme un détecteur de course différentielle constate le contact, par exemple un, entre le piston d'assistance 5 et le piston plongeur 2 pour lancer une procédure de mise en sécurité. Selon un mode de réalisation avantageux, l'aimant 92 est une matière plastique avec inclusion de magnétite, surmoulée à la base 10 21. Selon le mode de réalisation représenté, la butée de compression 81 est intégrée aux éléments de guidage 22 qui sont munis d'une cale formant la butée 81 limitant le rapprochement de la base d'entraînement 21 contre l'étrier 52, à un intervalle de longueur axiale 15 déterminée et ainsi la compression du ressort 8 à la force de compres- sion du seuil. Le ressort intermédiaire 8 en forme de ressort Belleville ayant des caractéristiques de ressort déterminées, est logé dans le volume annulaire entre la butée 81 formée par les cales et le piston plon- 20 geur 2. Ce ressort 8 a une longueur axiale supérieure à la dimension axiale du volume annulaire de la butée de compression 81 de façon à être en saillie par rapport à la butée 81 du côté tourné vers l'étrier 52. Dans ce mode de réalisation le ressort intermédiaire est fixé au piston plongeur 2 contre un épaulement périphérique 232 formé 25 par une réduction de diamètre 231 de l'extrémité avant 23 du piston plongeur. Le ressort 8 est serré par la base d'entraînement 21 elle-même sertie 233 sur l'extrémité avant 23 de section réduite du piston plongeur 2. En principe, la butée de compression 81 pourrait être 30 réalisée différemment ou être portée par l'étrier 52 puisque sa fonction est de définir une limite de compression du ressort intermédiaire 8 au-delà de laquelle le piston d'assistance 5 appuie directement sur le piston plongeur 2 et l'entraîne ainsi. En résumé, selon ces modes de réalisation de l'invention 35 décrits ci-dessus, la transmission de la poussée du piston d'assistance 3040957 8 5 au piston plongeur 2 se fait par l'intermédiaire de l'étrier 52 et de la base d'entraînement 21 qui sont, par définition des parties respectivement du piston d'assistance 5 et du piston plongeur 2. La figure 1 montre le système d'assistance au repos. 5 Dans cette position, l'étrier 52 est en appui contre la collerette 63 de l'écrou 6, les éléments de guidage 22 sont également en appui contre cette collerette 63 de sorte que l'écartement entre l'étrier 52 et la base d'entraînement 21 est maximum. Le ressort intermédiaire 8 n'est pas en appui. 10 Cette position de repos est aussi représentée dans la fi- gure 2A et dans son agrandissement de la figure 3A comme étant l'une des positions de référence pour la description de la mise en oeuvre du dispositif de sécurité constitué par le ressort intermédiaire. La figure 3A met notamment en évidence la longueur axiale ARO du ressort intermé- 15 diaire 8 au repos et la longueur axiale AB de la butée de compression montrant la différence des longueurs ARO>AB. Les figures 2B, 3B montrent l'état du ressort intermé- diaire 8, des pistons 2 et 5 en mode normal d'assistance, l'étrier 52 touchant le ressort intermédiaire 8 pour pousser le piston plongeur 2 par 20 sa base 21 et tirer la pédale de frein. Dans cette phase de fonctionne- ment, l'étrier ne touche pas la butée 81. Les figures 2C, 3C montrent l'état critique du système d'assistance en mode autonome, un obstacle bloquant la pédale de frein et ainsi l'avancée du piston plongeur 2 si bien que le piston d'assistance 25 5 continue d'avancer ou de pousser et comprime de ressort intermé- diaire 8 au-delà du seuil de compression ; il vient en appui contre la butée 81 transmettant ainsi la poussée d'assistance pour comprimer l'obstacle sous la pédale de freins. Cet effort n'est pas transmis au maître-cylindre. Le détecteur de contact 9 détecte cet état et transmet 30 l'information à l'unité centrale du système de freinage pour arrêter la poussée exercée sur le piston plongeur 2 et traiter l'incident. L'invention évite ainsi toute surcharge appliquée à la chaîne cinématique entre le piston d'assistance et la pédale de frein et ainsi tout accident qui serait lié à la poursuite de la compression avec 3040957 9 traction sur la tige de commande et enfoncement forcé de la pédale de frein. 5 3040957 10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Tige de commande 2 Piston plongeur 5 21 Base d'entrainement 22 Elément de guidage 23 Extrémité avant 231 Réduction de diamètre 232 Epaulement périphérique 10 3 Tige de poussée 31 Tige de réaction 4 Piston intermédiaire 41 Couronne 42 Jupe 15 5 Piston d'assistance 51 Manchon axial 511 Filet 52 Etrier 521 Orifice formant un palier de guidage 20 6 Ecrou 61 Pignon 62 Roulement à billes 63 Collerette 7 Boîtier 25 71 Ouverture axiale 72 Manchon - Soufflet 8 Ressort intermédiaire 81 Butée 9 Détecteur 30 91 Capteur Hall 92 Aimant REVENDICATIONS1°) Système d'assistance de freinage électromécanique, susceptible de fonctionner en mode autonome, géré par une unité de gestion et entraîné par un moteur électrique coopérant avec un maître-cylindre et ayant, suivant l'axe d'actionnement xx : un piston d'assistance relié au moteur d'entraînement, un piston plongeur dont une extrémité peut agir sur le maître-cylindre, en parallèle au piston d'assistance, son autre extrémité étant reliée à la tige de commande elle-même reliée à la pédale de frein, le piston plongeur étant poussé par le piston d'assistance pour tirer la tige de commande, système d'assistance caractérisé en ce qu'il comporte : A) un ressort intermédiaire (8) combiné à une butée de compression (81), limitant la compression du ressort (8) à une force de compres- sion prédéterminée, supérieure à la réaction de la pédale de frein dans des conditions normales de fonctionnement de l'assistance de freinage, le ressort intermédiaire (8) et sa butée de compression (81) étant interposés entre le piston plongeur (2) et le piston d'assistance (5), le ressort intermédiaire (8) transmettant la poussée du piston d'assistance (5) au piston plongeur (2) tirant la pédale dans des conditions normales de freinage, le piston d'assistance (5) poussant le piston plongeur (2) par la butée de compression (81) lorsque la réaction du piston plongeur (2) dépasse la force de compression prédéfinie, B) un détecteur de contact (9) détectant le contact entre le piston d'assistance (5), la butée (81) et le piston plongeur (2), ce détecteur étant relié à l'unité de gestion du système de freinage. 2°) Système d'assistance de freinage électromécanique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que - le piston d'assistance (5) est en forme de manchon axial (51) solidaire d'un étrier (52) de blocage en rotation pour son guidage en translation, le manchon (51) ayant une surface extérieure munie 3040957 12 d'un filet (511) pour coopérer avec un écrou fixe en translation mais libre en rotation, ayant intérieurement un filet complémentaire de celui du piston d'assistance qu'il reçoit et portant extérieurement un pignon relié au moteur d'entraînement, 5 - l'extrémité avant (23) du piston plongeur (2) a une base d'entraînement (21) pour être poussée par le piston d'assistance, - la butée de compression est potée par la base d'entraînement à une certaine distance de l'axe (xx) pour former un intervalle annulaire autour du corps du piston plongeur (2) devant le piston 10 d'assistance (5), - le ressort intermédiaire (8) est en forme de ressort Belleville logé dans l'intervalle annulaire et dépassant axialement de la butée de compression (81) pour recevoir le piston d'assistance (5) et transmettre sa poussée au piston plongeur (2), avant que le pis- 15 ton d'assistance (5) n'arrive en contact avec la butée de compres- sion (81) lorsque la réaction du piston plongeur (2) dépasse la force de compression prédéfinie du ressort intermédiaire (8). 3°) Système d'assistance de freinage électromécanique selon la revendi- 20 cation 1, caractérisé en ce que le détecteur de contact (9) est un détecteur de course différentielle détectant la course différentielle du piston plongeur (2) et du piston d'assistance (5). 25 4°) Système d'assistance de freinage électromécanique selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que le détecteur de contact (9) est formé d'un capteur Hall (91) porté par le piston d'assistance (5) et coopérant avec un aimant (92) orienté dans la 30 direction de l'axe (xx) et porté par la base (21) du piston plongeur (2). 5°) Système d'assistance de freinage électromécanique selon la revendication 4, caractérisé en ce que 3040957 13 l'aimant (92) est une matière plastique avec inclusion de magnétite, surmoulé à la base (21). 6°) Système d'assistance de freinage électromécanique selon la revendi- 5 cation 2, caractérisé en ce que le piston d'assistance (5) transmet la poussée d'assistance au maître-cylindre par un piston intermédiaire (4) appliqué contre le disque de réaction (31) de la tige de poussée (3) du maître-cylindre, ce piston in- 10 termédiaire (4) ayant une jupe cylindrique (42), axiale, logeant la base d'entraînement (21) du piston plongeur (2) et les éléments de guidage (22) du piston plongeur (2) logés dans les paliers de guidage (521) de l'étrier (52) du piston d'assistance (5), le piston intermédiaire (4) portant le détecteur de course différentielle (9) détectant la course entre le pis- 15 ton d'assistance (5) et le piston plongeur (2). 7°) Système d'assistance de freinage électromécanique selon la revendication 6, caractérisé en ce que 20 la butée de compression (81) est constituée par un élément en relief de chaque élément de guidage (22) de la base d'entraînement (21). 25