Domaine de l'invention

La présente invention se rapporte à un dispositif d'actionnement de système de freinage commandé par la pédale de frein et/ ou un moyen . de gestion du freinage tel qu'un système d'assistance de conduite pour alimenter les circuits de frein en liquide de frein sous pression.

Etat de la technique

De façon caractéristique, les dispositifs de freins électriques assistés nécessitent une forme de transmission permettant de convertir le mouvement angulaire d'un moteur électrique en un mouvement linéaire pour appliquer une force et déplacer un ou plusieurs pistons dans un générateur de pression hydraulique tel qu'un maître-cylindre. ^'

Les dispositifs de vis à billes sont considérés de manière gérié- raie pour de telles applications. Toutefois les composants' d'un tel dispositif de transmission à vis à billes sont très rigides en charge et à cause des nombreuses tolérances dimensionnelles dans le système, ils ne permettent pas de régler le plan de guidage du piston du maître-cylindre dans son alésage pour rester dans des tolérances radiales étroites et permettre d'assurer la fonction de génération de pression pendant une durée de vie. L'amplitude des contraintes latérales exercées par le piston sur l'alésage et les forces de réaction exercées sur la transmission à billes fatiguent prématurément la transmission et ne lui permettent pas de durer efficacement et/ ou de garantir la fiabilité du système de freinage.

But de l'invention

La présente invention a pour but de développer un dispositif de transmission mécanique pour un système de freinage électrique améliorant la transmission du mouvement entre le moteur d'entraînement et le piston (piston primaire) du générateur de pression alimentant le ou les circuits de frein tel que le maître-cylindre simple ou maître-cylindre tandem.

Exposé et avantages de l'invention

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'actionnement de système de freinage commandé par la pédale de frein

FEUI LLE INCORPOREE PAR RENVOI (REGLE 20.6) et/ ou un moyen de gestion du freinage pour alimenter les circuits de freins en liquide de frein sous pression, comprenant : un maître- cylindre relié aux circuits de freins et comportant un piston primaire, un moteur électrique commandé pour une action de freinage, une transmission à vis/écrou à billes pour transformer le mouvement de rotation du moteur électrique en un mouvement de translation du piston, l'écrou bloqué en translation autorisant son avancée en mode dégradé et libre en rotation étant entraîné par le moteur, la vis étant libre en translation mais bloquée en rotation, une biellette libre étant appuyée entre le fond du piston et la vis pour transmettre la poussée de la vis au piston.

La souplesse de la liaison ou interface entre le piston du maître-cylindre (le piston primaire) et la vis qui pousse le piston primaire permet de compenser tous les décalages parallèles ou inclinés de l'axe de la vis de l'entraînement par vis à billes et l'axe de l'alésage du maître-cylindre et de son piston primaire sur lequel est appuyée la vis. Cette réalisation est particulièrement simple et ne détériore pas le rendement de la transmission.

De façon avantageuse, l'écrou bloqué en translation peut avancer en mode dégradé ce qui permet de freiner même si le moteur commandant / assistant la manœuvre de freinage est défaillant. L'écrou est bloqué en translation dans le sens de son recul.

Suivant une autre caractéristique, le dispositif d'actionnement, caractérisé en ce que la biellette libre comporte des extrémités en forme de rotule coopérant respectivement avec une coupelle à rotule réalisée dans le fond du piston et une coupelle à rotule réalisée dans la vis.

Cet appui de la biellette libre par ses deux extrémités ayant une forme de rotule dans des coupelles respectives favorisent le mouvement de la biellette libre et son positionnement dans la position la plus appropriée entre le fond du piston primaire et la vis.

De façon très avantageuse, la vis est en forme de manchon ouvert côté tourné vers le piston et dont le fond est muni de la coupelle à rotule. Cette forme de réalisation permet de tenir la biellette libre dans le manchon de la vis qui est de longueur légèrement infé- rieure à celle de la biellette même en position inclinée de sorte que le manchon de la vis ne touche en aucun cas le fond du piston primaire et ne réduit la liberté de mouvements de la vis par rapport au piston primaire dans la direction transversale par rapport à l'axe de l'alésage recevant le piston primaire. En effet, comme indiqué, le manchon de la vis recevant la biellette est légèrement plus court que la biellette pour que sa rotule côté piston dépasse du manchon sans que le manchon ne vienne au contact avec le fond du piston.

Suivant, une caractéristique avantageuse, la vis est reliée au piston par une liaison en forme de joint d'Oldham entre le fond du piston et le manchon de la vis.

Cette liaison solidarise en rotation la vis et le piston, ce dernier étant lui-même bloqué en rotation pour bloquer en rotation la vis et permettre son vissage par l'écrou. Cette liaison permet avantageusement d'absorber le décalage axial éventuel de la vis par rapport à l'axe du piston.

Suivant une caractéristique avantageuse, la liaison en forme de joint d'Oldham est une liaison comprenant :

- un premier guide diamétral, porté par le fond du piston orienté dans une première direction passant par l'axe du piston,

un second guide, diamétral, porté par l'extrémité du manchon de la vis, orienté dans la seconde direction perpendiculaire à l'axe de la vis et passant par celui-ci, et

- un organe de transmission muni d'un premier guide complémentaire, d'axe, pour coopérer en coulissement avec le premier guide et un second guide complémentaire, d'axe, pour coopérer en coulissement avec le second guide de la vis,

* les deux directions d'axe étant orthogonales,

* cet organe de transmission étant monté flottant entre la base de la vis sur les deux guides.

Cette réalisation a l'avantage de combiner la coupelle recevant l'extrémité en forme de rotule de la biellette et le guidage orthogonal nécessaire à la solidarisation en rotation entre le piston et la vis malgré d'éventuels défauts d'alignement de l'axe de la vis par rapport à l'axe du piston du maître-cylindre . Cette réalisation est particulièrement avantageuse grâce à la pièce particulière constituée par la base avec le premier guide et la coupelle, pièce qui est combinée par sertissage au fond du piston. L'ensemble est d'une réalisation et d'un montage très simples.

Suivant une autre caractéristique, le premier guide est un relief rectangulaire diamétral, de direction D l passant par l'axe du piston et perpendiculaire à celui-ci et le premier guide complémentaire de l'organe de transmission est un logement rectangulaire recevant le premier guide en coulissement et permettant le mouvement dans la di- rection D 1.

Suivant une autre caractéristique, le deuxième guide est une découpe ouverte diamétrale dans l'extrémité du manchon de la vis et le deuxième guide complémentaire est formé de deux doigts en position diamétrale d'orientation D2 pour se loger dans l'encoche respective de la vis.

En résumé, le dispositif d'actionnement du système de freinage selon l'invention a l'avantage d'être d'une réalisation particulièrement simple, facilitant la transmission du mouvement d'entraînement du piston primaire à partir du moteur électrique d'assistance sans in- duire de contrainte de guidage dans le piston primaire.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples du dispositif d'actionnement de système de freinage représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'ensemble très simplifié, partiellement par blocs d'un système d'actionnement de système de freinage commandé selon l'invention,

- la figure 2 est un schéma très simplifié d'une variante du dispositif d'actionnement de la figure 1 ,

- la figure 3 est une vue éclatée d'une liaison piston /vis solidaires en rotation.

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 C1, C2 en étant activé par un moteur électrique 20 commandé par une 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 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 1 1 de son cylindre logeant le piston (piston primaire) 12 ; dans le cas d'un maître-cylindre tandem, le piston secondaire n'est pas représenté.

Par convention, le piston 12 est appelé piston primaire bien que le maître-cylindre 1 0 puisse être un maître-cylindre simple ou un maître -cylindre tandem, c'est-à-dire alimentant un seul circuit de frein ou deux circuits de frein C l , C2 en parallèle.

L'axe XX de l'alésage 1 1 est aussi l'axe du piston 12.

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 , fixe en rotation, coopérant avec un écrou 32 par une liaison à billes 33.

La vis 31 est bloquée en rotation soit par rapport au piston 12 lui-même bloqué en rotation ou en rotation forcée. La vis 31 peut également être bloquée en rotation par une liaison mécanique sortant de l'alésage 1 1 à travers l'ouverture 1 12 laissée dans le fond 1 1 1 du cylindre de l'alésage 1 1 pour laisser passer la tige de commande 43 venant de la pédale de frein 42 et permettant de pousser directement sur la vis 31 elle-même appuyée contre le piston primaire 12 pour un freinage par action directe en cas de défaillance du freinage assisté par le moteur 20.

Pour ce freinage de secours (mode dégradé), l'écrou 32 est libre en translation par rapport au fond 1 1 1 de l'alésage, en restant solidaire en rotation de la liaison 34 du moteur 20 qui, elle, est par exemple en forme de cannelures sur la surface extérieure de l'écrou 32 avec rappel de l'écrou contre le fond 1 1 1 par un ressort non représenté.

L'écrou 32 entraîné en rotation par le moteur électrique 20, par une liaison mécanique telle qu'un engrenage 34 s'appuie contre le fond 1 1 1 du cylindre 1 1 pour faire avancer ou reculer la vis 31 et ainsi le piston 12 qui lui-même commande l'éventuel piston secondaire par compression isostatique du liquide de frein comme cela est connu des maître s - cyli nd re s tandem.

La vis 31 s'appuie contre le fond 122 du piston 12 par l'intermédiaire d'une biellette 35 dont les deux extrémités 351 , 352 s'appuient respectivement contre le fond 122 du piston 12 et contre la vis 31.

Selon le mode de réalisation, la biellette 35 a ses deux extrémités 351, 352 en forme de rotule venant respectivement dans une coupelle à rotule 123 réalisée dans le fond 122 du piston 12 pour l'extrémité 351 et pour l'autre extrémité 352, dans une coupelle 313 de la vis 31. La vis 31 est de préférence une vis creuse formée d'un manchon 31 1 ouvert du côté du piston 12 et dont le fond 312 est muni de la coupelle à rotule 313 de sorte que cette liaison par la biellette 35 permet d'absorber les jeux inévitables de décalage axial X1X 1 et d'inclinaison axiale X2X2 entre d'une part, l'axe XX de l'alésage 1 1 du maître- cylindre 10 et aussi l'axe de son piston 12 et d'autre part, l'axe X1 X1 ou X2X2 de la vis 31 de la transmission 30.

La figure 1 montre schématiquement le décalage de l'axe de la vis 35 décalée suivant l'axe X1X1 parallèle à l'axe XX ou encore suivant l'axe X2X2 incliné par rapport à l'axe XX du fait des jeux inévitables de la construction et de l'entraînement de l'écrou 321 par le moteur électrique 20. La vis 31 de préférence formée du manchon 31 1 porte extérieurement le filetage 314 de la liaison par vis à billes 33. Comme ce manchon 31 1 est ouvert côté tourné vers le fond 122 du piston 12, la biellette 35 est logée sur sa plus grande longueur dans le manchon 31 1 et n'en dépasse que légèrement car la partie du manchon 31 1 au-delà du fond 312 est de longueur légèrement inférieure à celle de la biellette 35. Ainsi, quelle que soit son inclinaison selon les défauts d'alignement entre le piston 12 et la vis 31 , la biellette 35 ne dépasse que légèrement par son extrémité 351 du manchon 31 1 ; réciproquement, quelle que soit la position d'inclinaison de la biellette 35, le manchon 311 ne touche pas le fond 122 du piston 12 de sorte que le décalage du manchon 31 1 n'a pas d'influence sur la précision de la transmission du mouvement de poussée de la vis 31 au piston 12 du maître-cylindre 10.

Le dispositif d'actionnement 1 est représenté de manière très simplifiée à la figure 1. Il peut comporter un maître-cylindre simple ou un maître-cylindre tandem. Dans sa combinaison avec le maître- cylindre, 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 ac Lionne ur ; cette force est alors celle appliquée directement par la pédale de frein 42 sur le piston primaire 12.

Le moteur électrique 20 est activé en fonction de la demande de freinage par le conducteur (qui pousse la pédale de frein 42) et dont le déplacement est détecté par le capteur 4 1 ou encore par le système d'assistance de conduite 45, par exemple le système ESP agissant automatiquement sur l'unité centrale 40 selon les nécessités et les besoins de freinage. La liaison par la biellette 35 désolidarise l'axe XX du piston et l'axe X1X1 ou X2X2 de la vis 31 de sorte que les jeux inévitables de fabrication et de montage qui peuvent se traduire par un décalage parallèle des deux axes ou par l'inclinaison de l'axe de la vis 31 par rapport à l'axe XX du cylindre 1 1 et du piston 12 ne génèrent pas de contraintes non symétriques s 'exerçant sur le piston et qui, non seulement détérioreraient le fonctionnement, mais surtout réduiraient la durée de vie du maître cylindre.

La figure 2 montre une variante de réalisation du dispositif 1 ' pour assurer le blocage en rotation du piston primaire 12 et garan- tir le blocage en rotation de la vis 31. Dans ce mode de réalisation les éléments identiques à ceux du mode de réalisation de la figure 1 portent les mêmes références et leur description ne sera pas systématiquement reprise. Pour cela, le cylindre 1 1 côté alésage, a une rainure 13 recevant un ergot 124 solidaire du piston primaire 12. La rainure 13 est droite, parallèle à l'axe XX de l'alésage 1 1. La vis est fixe en rotation par rapport au piston par une liaison 14 réalisée par exemple par une broche avec une fourchette permettant le mouvement axial (axe X1X1 ou X2X2) de la vis 31 par rapport à l'axe XX du piston 12.

La figure 3 montre un mode de réalisation de la liaison 14 reliant le fond 122 du piston 12 (non représenté dans cette figure 3) et la vis 31. La liaison 14 est formée d'une base 125 munie d'un moyen de liaison, d'un organe de transmission 140 et d'un moyen de liaison appartenant à la vis 31 .

La base 125 selon le présent mode de réalisation est une pièce réalisée dans le fond 122 ou rapportée à celui-ci. Elle est alors réalisée séparément du piston 31 pour y être intégrée, par exemple par sertissage.

La base 125 est une pièce en forme de plaque dont le bord 125a est muni d'un moletage, par exemple une denture droite pour être sertie en étant enfoncée dans un logement de forme appropriée du fond 12. Elle porte sur sa face 125b le moyen de liaison de la base. Ce moyen est le premier guide 141 en forme de relief rectangulaire orienté dans la direction Dl . Les côtés 141a, parallèles du guide 141 , coopèrent avec un guide complémentaire de l'organe de liaison 140. Les deux autres côtés 141b forment par exemple des butées de fin de course dans la direction D 1.

La base 125 est munie de la coupelle 123 avec des enfoncements 123a de retenue de l'extrémité 351 en forme de rotule de la biellette 35 ; lorsque la rotule est engagée dans la coupelle 123, ces enfoncements 123a viennent derrière la rotule de façon à la retenir dans la coupelle.

La coupelle 123 bénéficie de l'épaisseur du premier guide 141 et de la plaque de la base 125.

Le moyen de liaison de la vis 31 est un second guide 142 constitué par deux découpes ouvertes 142a dans des positions diamétralement opposées par rapport à l'axe de la vis 31 et débouchant de son manchon 31 1 à l'opposé du fond 312. Les deux découpes ouvertes 142a forment un chemin de guidage pour la direction D2. L'organe de transmission 140 est une pièce en forme de couronne traversée par la biellette 35 et reliant la base 125 à la vis 31 pour les solidariser en rotation tout en permettant le mouvement axial XX/X1X1 déjà évoqué ci-dessus.

L'organe de transmission 140 a une face 140a tournée vers la base 125 avec un logement rectangulaire n'apparaissant pas dans cette figure formant un premier guide complémentaire pour recevoir le premier guide 141 qui sera bloqué dans la direction D2 perpendiculaire à la direction D l mais libre en translation dans la direction D l ; cette translation possible est suffisante pour absorber les décalages axiaux sans que le logement rectangulaire ne soit nécessairement limité ; il peut être débouchant et constituer ainsi une rainure.

La face 140b tournée vers la vis 31 est munie d'un second guide complémentaire formé par deux doigts 144 en relief, de forme complémentaire de celle des découpes 142a de la vis 31 pour se loger dans celles-ci, de manière libre en coulissement dans la direction D2.

Les orientations Dl de la rainure et D2 des doigts 144 sont orthogonales de sorte que l'orientation relative du piston 12 (sa base 125) et de la vis 31 est orthogonale. La liaison 14 fonctionne comme un joint d'Oldham et permet d'absorber les défauts d'alignement des axes tout en solidarisant en rotation la vis 31 et le piston 12, c'est- à-dire permettant ainsi de bloquer en rotation la vis 31 pour permettre sa translation par l'écrou tournant.

Dans l'exemple ci-dessus, la liaison mobile dans la direction D l est formée d'une partie en relief 141 sur la base 125 et d'une partie en creux dans la face 140a de l'organe de transmission 140. Mais l'organisation inverse, partie en creux/ partie en relief, est également possible. Il en est de même de la liaison entre l'organe 140 et la vis 31 .

De façon générale, la liaison 14 décrite ci-dessus se compose d'un premier guide 141 porté par le fond 122 du piston 12, soit réalisé directement dans le fond, soit comme pièce rapportée, par exemple sertie. Ce premier guide est d'orientation diamétrale et correspond à une première direction D l passant par l'axe du piston 12. La liaison comporte également un second guide 142 porté par l'extrémité du manchon 31 1 de la vis 31. Ce second guide diamétral est orienté dans une seconde direction D2 passant par l'axe de la vis 31 et perpendiculaire à cet axe.

L'organe de transmission 140 de cette liaison 14 est muni d'un premier guide complémentaire, diamétral, d'axe Dl pour coopérer en coulissement avec le premier guide 141. Il comporte également un second guide complémentaire 144, diamétral, d'axe D2, pour coopérer en coulissement avec le second guide 142 de la vis. Les deux directions Dl et D2 sont orthogonales et l'organe de transmission 140 monté flot- tant entre la base 125 et la vis 31 sur les deux guides 141 , 142.

De façon plus particulière et comme déjà indiqué, le premier guide 141 est une partie en relief, de forme rectangulaire, d'orientation diamétrale et de direction D l et le guide complémentaire de l'organe de transmission 140 est formé par un logement rectangu- laire ou une rainure diamétrale, recevant le premier guide et permettant le mouvement de coulissement relatif dans la direction D 1.

Le deuxième guide est dans l'exemple, une découpe ouverte 142, diamétrale, réalisée dans l'extrémité du manchon 31 1 de la vis 31 , c'est-à-dire formée par deux découpes dans des positions diamé- traies. Le second guide complémentaire 144 est formé de deux doigts en position diamétrale, d'orientation D2 pour se loger dans les deux découpes 142a de la vis 31.

NOMENCLATURE

1 Dispositif d'actionnement de système de freinage

10 Maître-cylindre

11 Alésage

111 Fond de l'alésage

112 Couverture

12 Piston

121 Paroi

122 Fond du piston

123 Coupelle à rotule

123a Enfoncement de retenue

124 Ergot

125 Base

125a Moletage

125b Face tournée vers l'organe de transmission

13 Rainure

14 Liaison

140 Organe de transmission

140a Face tournée vers la base 125

140b Face tournée vers la vis 31

141 Premier guide transversal

142 Deuxième guide transversal

142a Découpe ouverte

144 Deuxième guide complémentaire de l'organe de transmission 140

20 Moteur électrique

30 Transmission

31 Vis

311 Manchon

312 Fond

313 . Coupelle

314 Filetage

32 Ecrou

33 Billes

FEUILLE INCORPOREE PAR RENVOI (REGLE 20.6) 34 Liaison mécanique du moteur 20

35 Biellette

351 Extrémité de la. biellette

352 Extrémité de la biellette

40 Unité de commande

41 Capteur de demande de freinage

42 Pédale de frein

43 Tige de commande

45 Système d'assistance de conduite

XX Axe de l'alésage

X1X1, X2, X2 Axe de la vis

C 1C2 Circuit de freins

D1 D2 Directions orthogonales