Brevet FR3076518A1 — publié le 20190712

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un bloc hydraulique de servofrein électromécanique comprenant un module hydraulique entraîné par un moteur électrique pour alimenter le circuit de freinage en fonction de signaux de commande de freinage de la pédale de frein et/ou d'un système de freinage automatique, et ayant un cylindre recevant un piston guidé en translation et bloqué en rotation pour comprimer le liquide de frein dans la chambre du cylindre et une transmission à vis entraînée par le moteur électrique et activant le piston. Etat de la technique Les blocs hydrauliques de servofrein électromécanique tels que définis ci-dessus ont l'inconvénient d'être soumis à une usure importante du piston du fait de la liaison par broches entre le piston guidé en translation et son entraînement par une vis transformant le mouvement de rotation du moteur en un mouvement de translation. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un bloc hydraulique de servofrein électromécanique dont l'usure du piston est réduite, sans compliquer la réalisation du module hydraulique et du bloc hydraulique dans lequel il est intégré. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un bloc hydraulique du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le cylindre est formé d'une tête délimitant la chambre recevant le liquide de frein, munie des entrées de liquide de frein et des joints et d'un manchon de guidage so- lidarisé à la tête de cylindre et dont la surface intérieure est munie de rainures de guidage parallèles à l'axe du cylindre, le piston étant muni, près de l'extrémité de sa jupe, opposée au fond, d'une couronne dentée de forme homologue à celle des rainures du manchon pour être guidé en translation et bloqué en rotation. Le bloc hydraulique selon l'invention a l'avantage, grâce à la liaison par cannelures et dents de forme correspondante, sur le cylindre et sur le piston, d'assurer le blocage en rotation sans provoquer d'usure importante du fait de la répartition des efforts de blocage en ro- tation, régulièrement sur toute la périphérie du cylindre et du piston. 2 Cette réalisation est possible simplement, grâce à la division du cylindre sous la forme d'une tête délimitant la chambre recevant le liquide de frein avec les moyens d'alimentation et d'étanchéité de cette chambre dans la tête du cylindre et du manchon de guidage dont 5 la surface intérieure est une surface cylindrique circulaire munie de cannelures servant au guidage de la couronne dentée du piston. Cela permet une fabrication simple du cylindre, par exemple, par brochage puisque la tête de cylindre est séparée et ne sera assemblée qu'au manchon après l'usinage de celui-ci. 10 Suivant une autre caractéristique avantageuse, le man- chon de guidage comporte une couronne crantée, en saillie de la surface cylindrique de la tête de cylindre, pour être enfoncée de force dans le bord de l'alésage du bloc hydraulique, recevant le cylindre. La couronne crantée du manchon de guidage qui se solidarise par une sorte de ser- 15 tissage dans le bord de l'alésage du bloc hydraulique, permet un blo- cage en rotation efficace garantissant la fiabilité de ce blocage grâce à la répartition des efforts sur toute la périphérie. Cette couronne dentée est particulièrement simple à réaliser, d'autant plus qu'elle est portée par le manchon qui est une partie distincte de la tête de cylindre mais ensuite 20 solidarisée à celui-ci. Suivant une autre caractéristique avantageuse le piston reçoit la vis à billes avec son écrou et son noyau fileté, dont l'extrémité est engagée par une liaison par la forme dans le fond du piston pour être solidaire de celui-ci, en rotation et en translation, l'écrou de la vis à 25 billes étant porté par un roulement à billes dont la couronne extérieure est solidaire du manchon de guidage et dont la cage est formée par l'écrou. Cette forme de réalisation du piston simplifie considérablement l'assemblage. 30 De façon avantageuse, le module hydraulique comporte un train épicycloïdal dont les satellites sont portés par l'écrou de la vis à bille et la couronne fixe du train épicycloïdal a une forme extérieure recevant solidairement en rotation un capot fixé à la couronne extérieure du roulement à billes. L'ensemble est ainsi bloqué en rotation et les ef- 3 forts de ce blocage en rotation sont transmis par la couronne dentée au bloc hydraulique logeant le module hydraulique. De façon avantageuse, près d'une extrémité, le manchon de guidage a une collerette de blocage formant un épaulement pour re- 5 cevoir par emmanchement le bord de la tête de cylindre, cette collerette portant la couronne crantée et près de l'autre extrémité, une collerette de montage sur laquelle est emmanché le bord en saillie de la couronne extérieure du roulement à billes portant l'écrou de la vis à billes. Cet assemblage du manchon de guidage et de la cou- 10 ronne extérieure du roulement à billes portant l'écrou de la vis à billes est une solution très avantageuse pour la réalisation et l'assemblage puisque cet ensemble est ensuite soudé par laser, par une soudure périphérique simple et rapide à réaliser. Il en est de même, de façon avantageuse, de la tête de cylindre et du manchon. 15 Suivant une autre caractéristique avantageuse la cou- ronne fixe du train épicycloïdal est munie de nervures axiales et le capot a des cavités allongées correspondant à ces nervures axiales pour les coiffer et se solidariser en rotation à la couronne extérieure du roulement à billes. 20 L'ensemble est ainsi bloqué en rotation grâce à la coopé- ration des nervures axiales et des cavités allongées et de l'emmanchement du capot sur la couronne extérieure fixe du roulement à billes, cet ensemble étant, solidarisé par une soudure périphérique faite au laser. 25 Le bloc hydraulique ainsi assemblé, constitue un en- semble extérieurement rigide, favorable à la transmission des efforts. Suivant une autre caractéristique avantageuse la tête de cylindre est emmanchée et soudée sur l'extrémité du manchon de guidage dont la collerette de montage est engagée dans la couronne exté- 30 rieure du roulement à billes à laquelle elle est soudée et le capot est engagé sur la couronne du roulement à laquelle il est soudé. En conclusion, le bloc hydraulique et son module hydraulique selon l'invention constituent une solution particulièrement simple et efficace pour résoudre le problème posé, à savoir le problème 35 de l'usure du piston des modules hydrauliques connus. 4 Dessins La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de bloc hydraulique de système de freinage électromécanique représenté dans les dessins annexés dans 5 lesquels : la figure 1 est une vue en coupe du bloc hydraulique coupé selon l'axe du module hydraulique engagé dans le bloc hydraulique, la figure lA est une vue en coupe du module hydraulique extraite de la vue en coupe de la figure 1, 10 la figure 2 est une vue éclatée du module hydraulique, les figure 3 et 4 sont deux vues montrant deux étapes successives d'assemblage du module hydraulique. Description de modes de réalisation de l'invention Selon les figures 1 et 1A, l'invention a pour objet un bloc 15 hydraulique 100 de servofrein électromécanique équipé d'un module hydraulique 200 entraîné par un moteur électrique non représenté, recevant les signaux de commande de freinage. Le module hydraulique 200 globalement de forme cylindrique, est engagé dans un alésage 101 muni de gorges et de conduites 20 102 d'alimentation et de distribution du liquide de frein entre le réser- voir de liquide de frein et le circuit de freinage en fonction des signaux de commande. Le module hydraulique 200 qui a la fonction d'un maître-cylindre activé par le moteur électrique se compose d'un cylindre formé 25 d'une tête 1 et d'un manchon de guidage 2. Le cylindre loge le piston 3 qui délimite la chambre 11 dans la tête de cylindre 1 en étant guidé dans la tête 1 et dans le manchon de guidage 2. Le piston 3 est commandé dans son mouvement selon l'axe XX par une transmission à vis à billes 4 reliée à l'axe de sortie du 30 moteur électrique par un train épicycloïdal 5. Dans le cylindre, la chambre 11 délimitée par la tête 1 et le piston 3 est fermée de manière étanche par deux joints 12 (appelés coupelles) tenus dans deux gorges de la tête de cylindre 1 et s'appuyant sur le piston 3 comme cela est connu. 5 L'avant du piston 3 est guidé dans les couronnes de guidage 13 réalisées dans la tête 1 et son arrière est guidé dans le manchon 2 dont la surface intérieure est munie de rainures longitudinales 21 parallèles à l'axe XX pour recevoir les dents de la couronne dentée 5 31 à l'extrémité du piston 3, autour de son ouverture, de sorte que le piston est solidaire en rotation du manchon 2 lui-même solidaire en ro- tation de la tête de cylindre 1 comme cela sera développé ensuite. Le manchon de guidage 2 a un bord avec une collerette de blocage 22 ayant un épaulement 221 recevant par emmanchement le 10 bord 15 de forme complémentaire de la tête de cylindre 1. Cet assem- blage est soudé par laser. Au-delà de l'épaulement 221 recevant le bord 15 de la tête de cylindre 1, la collerette 22 a une couronne crantée 222 pour son assemblage par sertissage dans le débouché de l'alésage 101 au mon- 15 tage du module hydraulique 200. L'autre extrémité du manchon 2 a une collerette de montage 23 formant un épaulement 231. Le piston 3 est actionné par une transmission à vis à billes 4 reliée à l'arbre de sortie du moteur électrique par un train épi-cycloïdal 5. 20 La transmission à vis à billes 4 se compose d'un noyau fi- leté 41 coopérant avec un écrou 42 par l'intermédiaire de billes 43 en circulation. La zone d'interaction 44 entre le noyau fileté 41 et l'écrou 42 se limite à la zone qui reste commune entre le noyau et l'écrou lorsque le noyau est déplacé au maximum vers la droite selon la figure 1. 25 L'écrou 42 qui reste fixe en translation selon l'axe XX, a un filetage limi- té à cette zone 44 (figure 1) qui est aussi la zone de circulation des billes. Le noyau fileté 41 est relié par son extrémité 411 au fond 32 du piston par une liaison par la forme solidarisant ces deux élé- 30 ments, en rotation et en translation autour de l'axe XX. L'écrou 42 est en forme de manchon fileté à l'avant dans la zone 44 (pour recevoir les billes). L'écrou 42 est logé librement dans le piston 3 et son extrémité dépassant du piston 3 forme la partie intérieure 451 d'un rou- 35 lement à billes 45. La couronne extérieure 452 de ce roulement à billes 6 45 est emmanchée sur l'épaulement 231 de la collerette de montage 23 du manchon. La liaison entre le moteur électrique et la transmission à vis est faite par un train épicycloïdal 5 accolé à la couronne 451 de 5 l'écrou 42. Les satellites 52 sont montés sur des axes portés par la cou- ronne 451 faisant partie du roulement à billes 45 ; la couronne 451 constitue ainsi le porte-satellites du train épicycloïdal 5. Le pignon central 51 est porté par l'axe non représenté du moteur électrique. Les satellites 52 roulent dans une couronne dentée fixe 53 reliée par un capot 10 54 à la couronne 452 du roulement et ainsi au manchon de guidage 2 lui-même solidaire du bloc hydraulique 100. La vue éclatée de la figure 2 permet de mieux voir la forme des composants du module hydraulique 200 et du bloc hydraulique 100. 15 Le bloc hydraulique 100 se compose d'un corps parallélé- pipédique muni de l'alésage 101 et de perçages 102 recevant les différents équipements pour la distribution de liquide de frein en fonction de la commande vers le circuit de freinage. Le bloc 100 est alimenté en liquide de frein à partir d'un 20 réservoir non représenté, installé sur le dessus 103. Il reçoit les ordres de freinage de la pédale de freins arrivant avec ses accessoires de détection de mouvement dans le perçage du côté arrière du bloc 100, c'est-à-dire le côté par lequel le bloc hydraulique 100 est fixé à la platine du véhicule séparant l'enceinte du moteur et l'habitacle. 25 Le module hydraulique 200 mettant le liquide hydrau- lique en pression est assemblé séparément et engagé transversalement dans l'alésage 101 du bloc 100 entre ses côtés latéraux 104 pour être en communication avec les conduites 102. Selon la vue éclatée à la figure 2, la tête de cylindre 1 est 30 munie de gorges périphériques 14 avec des perçages de communication pour l'échange de liquide de frein entre la chambre 11 du cylindre, le réservoir et le circuit de freinage. Le manchon de guidage 2 laisse apparaître intérieurement les rainures longitudinales 21 et extérieurement la couronne cran- 35 tée 222 et l'épaulement 221 sur la collerette de blocage 22 et au-delà, la 7 collerette de montage 23. Le piston 3 a son côté ouvert bordé par la couronne dentée 31 de forme homologue à celle des rainures longitudinales 21 du manchon de guidage 2. Les composants de la transmission à vis 4 n'apparaissent 5 que partiellement dans cette vue éclatée : le noyau fileté 41 par son ex- trémité 411 dépassant du cylindre de l'écrou 42 dont n'apparait que, de l'autre côté, la couronne 451 portant les trois axes 521 sans les satellites 52 représentés séparément. Un support 55 à trois branches 551 munies de perçages 10 est porté par les axes 521. Ce support reçoit un palier lisse 552 pour soutenir l'extrémité de l'axe du moteur, au-delà du pignon central 51. Le support 55 et l'extrémité de l'axe pénètrent librement dans le dégagement 412 du noyau 411 lorsque le noyau est dans sa position reculée comme celle représentée aux figures 1, 1A. 15 La couronne extérieure 452 couvre les billes 43 et en grande partie la couronne intérieure 451. Les satellites 52 sont alignés sur les axes 521 cachant ici le pignon central 51. La couronne dentée fixe 53, dans laquelle roulent les satellites 52, est munie extérieurement de nervures axiales 531 pour rece- 20 voir le capot 54 dont les cavités allongées 541 coiffent les nervures 531 et venir par le bord 542 sur la couronne extérieure 452 de la transmission à vis 4. Les composants décrits ci-dessus s'assemblent selon l'axe XX du module hydraulique 200 (figures 3 et 4). 25 La première étape d'assemblage consiste à réunir le man- chon de guidage 2 à la tête 1 pour former le cylindre par emmanchement et soudage périphérique des parties emmanchées. Puis, dans une deuxième étape, ou parallèlement, le piston 3 est engagé solidairement sur le noyau 41 de la transmission à vis 30 4 de façon à appliquer la couronne extérieure fixe 452 sur l'épaulement 231 de la collerette 23 du manchon 2 et puis être soudée. Ensuite on met en place les satellites 52 du train épicycloïdal 5 sur les axes 521 portés par la couronne 452. On coiffe avec le capot 54 que l'on soude sur la couronne fixe 53 du train épicycloïdal. Le 35 module hydraulique 200 ainsi terminé est ensuite engagé par un mon- 8 tage serré dans l'alésage 101 du bloc hydraulique 100 en enfonçant la couronne crantée 222 du manchon de guidage 2 dans la face 104 du bloc 100 pour ainsi solidariser le module hydraulique 200 au bloc hydraulique 100. 5 Ensuite on installe le moteur autour de la partie du mo- dule hydraulique 200 en saillie du côté latéral 104 et on fixe le boîtier à cette face, l'axe du moteur étant engagé dans le pignon central 51 du train épicycloïdal 5. 10 NOMENCLATURE 100 Bloc hydraulique 101 Alésage 102 Perçages et conduites 5 103 Dessus 104 Côté latéral 200 Module hydraulique 1 Tête de cylindre 11 Chambre 10 12 Joints 13 Couronne intérieure de guidage 14 Gorges périphériques 15 Bord d'assemblage 2 Manchon de guidage 15 21 Rainures 22 Collerette de blocage 221 Epaulement 222 Couronne crantée 23 Collerette de montage 20 231 Epaulement 3 Piston 31 Couronne dentée 32 Fond 4 Transmission à vis à billes 25 41 Noyau fileté 411 Extrémité 412 Dégagement 42 Ecrou 43 Billes 30 44 Zone d'interaction 45 Roulement à billes 451 Couronne intérieure 452 Couronne extérieure /porte-satellites 5 Train épicycloïdal 35 51 Pignon central 10 52 Satellite 521 Axe 53 Couronne fixe 531 Nervures axiales 54 Capot 541 Cavités allongées 542 Bord du capot 55 Support d'axe