Titre : Réducteur épicycloïdal comprenant au moins une pièce de transmission d'effort axial formant un chemin d'effort radialement excentré

Domaine technique

L'invention se rapporte à un réducteur épicycloïdal, par exemple pour actionneur de frein de parking électrique de véhicule automobile.

État de la technique antérieure Un frein de parking électrique conventionnel à étrier flottant est présenté dans le document FR 3 031 058 Al et sur la figure 1 du présent document.

De manière connue en soi, le frein de la figure 1 comprend un réducteur épicycloïdal dont le planétaire extérieur forme un piston 100 mobile en translation selon un axe longitudinal A100. Un couple d'entrée généré par un moteur électrique est transmis à ce piston 100 par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement 200, représenté isolément à la figure 2, et de trains épicycloïdaux montés en série. Un porte-satellite de sortie 300 de ce réducteur comprend un filetage externe qui coopère avec un filetage interne formé par une denture interne 400 du piston 100 de manière à transformer la rotation du porte- satellite 300 en translation du piston 100 selon l'axe longitudinal A100, une telle translation permettant de plaquer des plaquettes contre un disque de frein par coopération avec des doigts 500 de l'étrier disposés en regard du piston 100.

Dans ce réducteur conventionnel, l'arbre d'entraînement 200 porte un pignon planétaire 600 qui engrène avec des pignons satellites 700 d'un premier train. Le porte- satellite 900 de ce premier train porte un pignon planétaire 950 qui engrène avec des pignons satellites 970 d'un deuxième train. L'arbre d'entraînement 200 comprend une partie aval 800 traversant une ouverture du porte-satellite 900 et du pignon planétaire 950 de sorte qu'une extrémité de cette partie aval 800 soit logée dans une cavité du porte-satellite de sortie 300 en autorisant une rotation de l'arbre 200 par rapport aux porte-satellites 300 et 900 et par rapport au pignon planétaire 950. Dans cette configuration, l'application d'efforts mécaniques sur le piston 100 lors du freinage entraîne une reprise de ces efforts par l'arbre d'entraînement 200, ce qui peut entraîner un flambage de cet arbre 200.

Exposé de l'invention

Un but de l'invention est de limiter le risque de flambage de l'arbre d'entraînement d'un tel réducteur épicycloïdal, notamment afin de permettre une réduction de son diamètre.

Plus généralement, l'invention vise à réduire la masse et le coût d'un tel réducteur épicycloïdal.

A cet effet, l'invention a pour objet un réducteur épicycloïdal, ce réducteur comprenant :

- un arbre d'entraînement apte à être entraîné par un moteur en rotation autour d'un axe longitudinal, cet arbre d'entraînement comportant un pignon planétaire intérieur ayant pour axe de rotation ledit axe longitudinal,

- un planétaire extérieur pourvu d'une denture interne formant un filetage interne, ce planétaire extérieur étant fixe en rotation autour de l'axe longitudinal,

- un engrenage comportant un ou plusieurs porte-satellites et un ou plusieurs pignons satellites portés par ce ou ces porte-satellites,

- un cylindre configuré pour être entraîné en rotation autour de l'axe longitudinal par ledit engrenage lors de la rotation de l'arbre d'entraînement autour de cet axe longitudinal, ce cylindre comprenant un filetage externe coopérant avec le filetage interne du planétaire extérieur de sorte que la rotation de ce cylindre autour de l'axe longitudinal entraîne le planétaire extérieur en translation selon cet axe longitudinal.

Selon l'invention, l'arbre d'entraînement comporte un épaulement formant une couronne d'appui radialement à l'extérieur du pignon planétaire intérieur, et le réducteur comprend au moins une pièce de transmission d'effort axial interposée entre cette couronne d'appui et le cylindre de manière à transmettre des efforts axiaux exercés sur l'un parmi la couronne d'appui et le cylindre à l'autre parmi cette couronne d'appui et ce cylindre. L'au moins une pièce de transmission permet de reprendre les efforts axiaux exercés auxquels est soumis le réducteur, par exemple lors du freinage lorsque le réducteur appartient à un actionneur de frein, de manière à soulager l'arbre d'entraînement.

L'invention permet ainsi de réduire la masse et le coût de ce réducteur, par rapport à un réducteur conventionnel, en particulier en réduisant le diamètre des parties de l'arbre d'entraînement qui sont adjacentes à la couronne d'appui de cet arbre.

Dans un mode de réalisation, l'au moins une pièce de transmission d'effort axial peut être en appui d'une part contre ladite couronne d'appui, de préférence par l'intermédiaire d'une rondelle de friction, et d'autre part contre l'un parmi le ou les porte-satellites de l'engrenage.

Dans un mode de réalisation, l'au moins une pièce de transmission d'effort axial peut comprendre une ou plusieurs ouvertures radiales, chacune de ces ouvertures radiales formant un logement pour un pignon satellite respectif de l'engrenage.

Dans un mode de réalisation, l'au moins une pièce de transmission d'effort axial peut comprendre des bras définissant entre eux lesdites ouvertures radiales.

Dans un mode de réalisation, l'engrenage peut comprendre un premier et un deuxième porte-satellite, le réducteur comprenant une première pièce de transmission d'effort axial interposée entre la couronne d'appui et le premier porte-satellite de manière à transmettre des efforts axiaux exercés sur l'un parmi la couronne d'appui et le premier porte-satellite à l'autre parmi cette couronne d'appui et ce premier porte-satellite, le deuxième porte-satellite formant une deuxième pièce de transmission d'effort axial interposée entre le premier porte-satellite et le cylindre de manière à transmettre des efforts axiaux exercés sur l'un parmi le premier porte-satellite et le cylindre à l'autre parmi ce premier porte-satellite et ce cylindre.

Dans un mode de réalisation, le réducteur peut comprendre une couronne dentée solidaire du planétaire extérieur en rotation autour de l'axe longitudinal, et le deuxième porte-satellite peut former une cage libre portant des pignons satellites qui engrènent à la fois avec une denture interne de la couronne dentée et avec une denture interne du cylindre, la denture interne de la couronne dentée comprenant un nombre de dents différent du nombre de dents de la denture interne du cylindre.

Dans un mode de réalisation, ladite deuxième pièce de transmission d'effort axial peut être en appui d'une part contre le premier porte-satellite, de préférence par l'intermédiaire d'une rondelle de friction, et d'autre part contre une face d'appui du cylindre, de préférence par l'intermédiaire d'une rondelle de friction.

L'invention a aussi pour objet un actionneur de frein électrique, cet actionneur comprenant un réducteur tel que défini ci-dessus et un moteur électrique configuré pour entraîner ledit arbre d'entraînement en rotation autour dudit axe longitudinal.

L'invention a aussi pour objet un frein à disque, de préférence à étrier flottant, tel qu'un frein de parking ou un frein de service, ce frein comprenant un actionneur tel que défini ci-dessus.

L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile, comprenant un frein à disque tel que défini ci-dessus.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, non limitative, qui suit.

Brève description des dessins

La description détaillée qui suit fait référence aux dessins annexés sur lesquels :

[Fig. 1] est une vue schématique partielle en perspective, en coupe longitudinale, d'un frein de parking électrique comprenant un réducteur épicycloïdal de type connu ;

[Fig. 2] est une vue schématique en perspective d'un arbre d'entraînement du réducteur du frein de la figure 1 ;

[Fig. 3] est une schématique partielle en coupe longitudinale d'un réducteur épicycloïdal conforme à l'invention ;

[Fig. 4] est une vue schématique en perspective d'une pièce de transmission d'effort axial du réducteur de la figure 3 ; [Fig. 5] est une vue schématique en perspective et en éclaté d'une partie du réducteur de la figure 3.

Description détaillée de modes de réalisation

Les figures 3 et 5 montrent un réducteur épicycloïdal 1 selon l'invention. Ce réducteur 1 peut être mis en œuvre dans le domaine automobile, par exemple au sein d'un frein électrique équipant un frein à disque, notamment du type à étrier flottant, ou plus généralement dans un actionneur électromécanique destiné à transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation.

En référence à la figure 3, le réducteur 1 comprend un planétaire extérieur 2 formant un piston mobile en translation selon un axe longitudinal Al. Ce piston 2 est immobilisé en rotation autour de cet axe longitudinal Al par tout moyen conventionnel, par exemple par insertion de pions - appartenant par exemple à un étrier de frein - dans des encoches correspondantes réalisées dans le piston 2.

Le déplacement du piston 2 en translation selon l'axe longitudinal Al est généré par un moteur électrique (non représenté) qui transmet un couple d'entrée à un arbre d'entraînement 3 du réducteur 1. Le mouvement de rotation de cet arbre 3 autour de l'axe Al est transformé en mouvement de translation du piston 2 via un engrenage et un organe de transformation de mouvement tels que décrits ci-après.

Plus précisément, l'arbre d'entraînement 3 est dans cet exemple prévu pour être relié à un moteur électrique de manière à être entraîné en rotation autour de l'axe Al lorsque un arbre du moteur tourne autour de cet axe Al.

L'arbre d'entraînement 3 est pourvu d'un premier pignon planétaire intérieur 4 qui est solidaire de cet arbre 3 en rotation autour de l'axe Al. Dans cet exemple, le planétaire 4 est formé d'une seule pièce avec l'arbre 3.

Le planétaire extérieur 2 comprend une denture interne 5 formant d'une part des rainures longitudinales circonférentiellement espacées les unes des autres pour engrener avec des pignons satellites et, d'autre part, un filetage interne configuré pour coopérer avec un filetage externe dudit organe de transformation de mouvement (voir ci-après). Le réducteur 1 comprend un premier porte-satellite 6 ayant trois ouvertures 7 excentrées par rapport à l'axe Al à 120°, chacune de ces ouvertures 7 recevant un tourillon 8 portant un pignon satellite 9 respectif de manière à assurer un guidage en rotation de ce pignon satellite 9 (voir figure 5).

Les pignons satellites 9 engrènent à la fois avec le premier pignon planétaire intérieur 4 et avec lesdites rainures longitudinales formées par la denture interne 5 du planétaire extérieur 2 de sorte qu'une rotation autour de l'axe Al de l'arbre 3 et donc du planétaire 4 entraîne chaque pignon satellite 9 d'une part en rotation autour de son tourillon 8 et d'autre part le long d'une trajectoire circonférentielle autour de l'axe Al, entraînant par suite le premier porte-satellite 6 en rotation autour de l'axe Al.

Le réducteur 1 permet ainsi d'entraîner le premier porte-satellite 6 en rotation autour de l'axe longitudinal Al à une vitesse de rotation inférieure à la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 3.

Dans l'exemple des figures 3 et 5, le réducteur 1 comprend un deuxième étage de réduction dont l'entrée est constituée par un deuxième pignon planétaire intérieur 10 porté par le premier porte-satellite 6, ce planétaire 10 étant solidaire du porte-satellite 6 en rotation autour de l'axe Al. Dans cet exemple, le planétaire 10 est formé d'une seule pièce avec le porte-satellite 6.

Le réducteur 1 des figures 3 et 5 comprend un deuxième porte-satellite 11 formant une cage libre portant dans cet exemple trois pignons satellites 12. De manière connue en soi, la cage 11 présente une forme sensiblement tubulaire et est pourvue d'ouvertures radiales qui s'étendent chacune sur une portion axiale centrale de sorte que chaque ouverture radiale soit axialement délimitée, de part et d'autre, par une portion d'extrémité axiale respective de la cage. Chacune de ces ouvertures radiales forme un logement pour l'un des satellites 12. Pour porter les satellites 12 et assurer leur guidage en rotation, chaque ouverture est axialement traversée par un arbre respectif qui est relié à la cage en étant reçu dans un orifice correspondant de chacune des portions d'extrémité axiale de la cage. En référence à la figure 3, le réducteur 1 comprend une couronne dentée 13 comprenant des dents externes et des dents internes, les dents externes étant engagées dans lesdites rainures longitudinales formées par la denture interne 5 du planétaire extérieur 2 de sorte que la couronne 13 et le planétaire extérieur 2 soient solidaires l'un de l'autre en rotation autour de l'axe Al. Les dents internes de la couronne 13 sont configurées pour engrener avec les pignons satellites 12 en définissant des points de contact situés radialement à l'intérieur par rapport à la denture interne 5 du planétaire extérieur 2. Autrement dit, les dents internes de la couronne 13 sont configurées pour décaler radialement vers l'intérieur du réducteur 1 les rainures longitudinales formées par la denture interne 5 du planétaire extérieur 2.

Dans cet exemple, ce décalage radial est rendu nécessaire par le fait que les pignons satellites 12 engrènent également avec des dents formées dans une cavité de l'organe de transformation de mouvement 14, cette cavité ayant une dimension radiale inférieure à la dimension radiale intérieure du planétaire extérieur 2 (voir figure 3, et ci-après).

L'organe de transformation de mouvement 14 prend dans cet exemple la forme d'un cylindre comprenant un filetage externe 15 qui coopère avec le filetage interne formé par la denture interne 5 du planétaire extérieur 2. Il résulte de cette coopération qu'un déplacement du cylindre 14 en rotation autour de l'axe Al entraîne un déplacement du planétaire extérieur 2 en translation selon l'axe Al. Le cylindre 14 et le piston 2 forment ainsi un système vis-écrou réversible.

Ladite cavité du cylindre 14 est configurée pour recevoir une partie de la cage 11 de sorte que les pignons satellites 12 engrènent par une première partie axiale de ceux-ci avec les dents formées dans cette cavité.

La couronne dentée 13 est axialement adjacente au cylindre 14 de sorte que les pignons satellites 12 engrènent par une deuxième partie axiale de ceux-ci avec les dents internes de la couronne 13.

Grâce à une telle configuration, la rotation du planétaire 10 autour de l'axe Al entraîne chaque pignon satellite 12 d'une part en rotation autour de son axe de rotation propre et d'autre part le long d'une trajectoire circonférentielle autour de l'axe Al, entraînant par suite la cage libre 11 en rotation autour de l'axe Al.

Si le nombre de dents internes de la couronne dentée 13 était identique au nombre de dents formées dans la cavité du cylindre 14, la rotation du planétaire 10 autour de l'axe Al n'entraînerait pas le cylindre 14 en rotation autour de cet axe Al. En effet, les dents du cylindre 14 seraient dans ce cas axialement alignées avec les dents internes de la couronne 13 de sorte que les pignons satellites 12 se contenteraient de rouler dans la denture du cylindre 14 lors de leur rotation.

Dans cet exemple, la couronne dentée 13 présente par conséquent un nombre de dents internes inférieur au nombre de dents formées dans la cavité du cylindre 14, ce qui permet d'obtenir un taux de réduction de vitesse relativement important.

Le réducteur 1 permet ainsi d'entraîner le cylindre 14 en rotation autour de l'axe longitudinal Al à une vitesse de rotation inférieure à la vitesse de rotation du pignon planétaire 10 et a fortiori de l'arbre d'entraînement 3.

Le réducteur 1 réduit ainsi la vitesse de rotation en augmentant le couple.

L'invention permet de reprendre les efforts axiaux appliqués dans ce réducteur 1, par exemple lorsque le piston 2 exerce un effort de freinage.

A cet effet, le réducteur 1 comprend une pièce de transmission d'effort 16 telle que représentée à la figure 4.

Dans cet exemple, la pièce 16 présente une forme sensiblement tubulaire définissant une ouverture centrale 19 dimensionnée pour être traversée par l'arbre d'entraînement 3 et permettre une rotation relative de l'arbre 3 par rapport à cette pièce 16.

Dans ce mode de réalisation, la pièce de transmission d'effort 16 comprend une première partie 17 circonférentiellement pleine sous forme d'anneau, et une deuxième partie comportant trois bras 18 s'étendant axialement et définissant entre eux des ouvertures radiales formant chacune un logement pour un pignon satellite 9 respectif.

Pour assurer la reprise des efforts, l'arbre d'entraînement 3 comprend un épaulement 20 formant une couronne d'appui radialement à l'extérieur du pignon planétaire intérieur 4. La pièce 16 est interposée entre cette couronne d'appui formée par l'épaulement 20 de l'arbre 3 et le porte-satellite 6 de manière à transmettre des efforts axiaux exercés sur le porte-satellite 6 à la couronne d'appui 20, ou de la couronne d'appui 20 au porte- satellite 6, en évitant que ces efforts axiaux ne transitent par la partie radialement centrale de l'arbre 3, en particulier la partie de l'arbre 3 située axialement de part et d'autre de l'épaulement 20. Il en résulte une limitation significative voire une annulation du risque de flambage de l'arbre d'entraînement 3 lors de l'utilisation du réducteur 1.

Plus précisément, ladite première partie 17 de la pièce de transmission d'effort 16 forme une face d'appui 21 venant en appui contre une face d'appui 22 formée par la couronne d'appui 20, par l'intermédiaire d'une rondelle de friction 23. Les bras axiaux 18 de la pièce de transmission d'effort 16 définissent quant à eux une face d'appui 24 venant en appui contre une face d'appui 25 du porte-satellite 6.

La rondelle de friction 23 permet de limiter l'usure de la couronne d'appui 20 et de la pièce de transmission d'effort 16 lors de la rotation relative de ces pièces l'une par rapport à l'autre.

Par ailleurs, lesdites portions d'extrémité axiale de la cage libre 11 forment chacune une face d'appui 26, l'une venant en appui contre une face d'appui 27 du porte-satellite 6, par l'intermédiaire d'une rondelle de friction 28, l'autre venant en appui contre une face d'appui formée par le fond de ladite cavité du cylindre 14, par l'intermédiaire d'une rondelle de friction 29.

La cage libre 11, interposée entre le porte-satellite 6 et le cylindre 14, forme ainsi une deuxième pièce de transmission d'effort axial permettant de transmettre au porte- satellite 6 des efforts axiaux exercés sur le cylindre 14, ou réciproquement de transmettre au cylindre 14 des efforts axiaux exercés sur le porte-satellite 6.

Les rondelles de friction 28 et 29 permettent de limiter l'usure du porte-satellite 6, de la cage libre 11 et de l'organe 14 lors de la rotation relative de ces pièces l'une par rapport aux autres. Le mode de réalisation de la figure 3 permet ainsi de transmettre des efforts axiaux exercés sur le cylindre 14 - par exemple lorsque le piston 2 est soumis à un effort de freinage - à la couronne d'appui 20 par l'intermédiaire de deux pièces de transmission d'effort axial 11 et 16 interposées entre la couronne d'appui 20 et le cylindre 14, tout en évitant que le chemin de ces efforts axiaux ne passe par l'axe longitudinal Al et donc par les parties de l'arbre d'entraînement 3 de diamètre relativement faible au regard du diamètre de son épaulement 20. Cette fonction de transmission d'effort par chemin d'efforts excentré est également assurée dans l'autre sens, c'est-à-dire lorsque des efforts axiaux sont appliqués sur la couronne d'appui 20. Dans ce dernier cas, les deux pièces de transmission d'effort axial 11 et 16 permettent de transmettre au cylindre 14 des efforts axiaux appliqués sur le couronne d'appui 20.

La description qui précède est donnée à titre d'exemple et n'est aucunement limitative. Par exemple, dans des modes de réalisation non représentés, le réducteur 1 peut comprendre un unique étage de réduction. Dans ce cas, le porte-satellite 6 ne comprend pas le deuxième pignon planétaire intérieur 10 et est directement relié au cylindre 14 de sorte que le cylindre 14 et le porte-satellite 6 soient solidaires l'un de l'autre en rotation autour de l'axe Al. Bien entendu, le réducteur 1 ne comprend pas dans un tel mode de réalisation à un étage de réduction la cage libre 11, les satellites 12 et les rondelles de friction 28 et 29. Dans un autre exemple de réalisation non représenté, le réducteur 1 comprend un deuxième étage de réduction différent de celui donné en exemple à la figure 3. Par exemple, les satellites 12 sont portés non pas par la cage libre 11 mais directement par l'organe 14. Pour assurer la reprise des efforts axiaux entre le porte-satellite 6 et cet organe 14, le réducteur 1 peut dans ce cas comprendre une pièce supplémentaire de transmission d'effort axial similaire à la pièce 16 et interposée entre le porte-satellite 6 et l'organe 14.

Nomenclature

A100 axe longitudinal

100 planétaire extérieur / piston 200 arbre d'entraînement

300 porte-satellite de sortie

400 denture interne du planétaire extérieur

500 doigts d'étrier

600 pignon planétaire

700 pignons satellites

800 partie aval de l'arbre d'entraînement

900 porte-satellite de premier train

Al axe longitudinal

1 réducteur épicycloïdal

2 planétaire extérieur / piston

3 arbre d'entraînement

4 premier pignon planétaire intérieur

5 denture interne du planétaire extérieur

6 premier porte-satellite

7 ouvertures pour tourillons du premier porte-satellite

8 tourillons du premier porte-satellite

9 pignons satellites du premier porte-satellite

10 deuxième pignon planétaire intérieur

11 deuxième porte-satellite / cage libre / deuxième pièce de transmission d'effort axial

12 pignons satellites du deuxième porte-satellite

13 couronne dentée

14 cylindre / organe de transformation de mouvement / vis

15 filetage externe du cylindre

16 (première) pièce de transmission d'effort axial

17 première partie / partie pleine de la pièce de transmission d'effort axial

18 deuxième partie / bras de la pièce de transmission d'effort axial

19 ouverture centrale de la pièce de transmission d'effort axial

20 épaulement / couronne d'appui de l'arbre d'entraînement 21 face d'appui de la pièce de transmission d'effort axial

22 face d'appui de la couronne d'appui

23 rondelle de friction

24 face d'appui de la pièce de transmission d'effort axial 25 face d'appui du premier porte-satellite

26 faces d'appui du deuxième porte-satellite

27 face d'appui du premier porte-satellite

28 rondelle de friction

29 rondelle de friction