FR3036350A1 - Ensemble servofrein - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ensemble servofrein (20) comprenant une crémaillère (26) déplaçable le long d'un premier axe (A). Un capteur (34) est accouplé à la crémaillère (26) pour détecter une force et un déplacement axial de celle-ci et délivrer en sortie un signal proportionnel aux force et déplacement détectés. Un sous-ensemble train épicycloïdal (54) est disposé autour d'un deuxième axe transversal au premier axe (A) et est accouplé à la crémaillère (26) pour la déplacer le long du premier axe (A) en réponse à une rotation de celui-ci. Une paire de moteurs (78, 86) est accouplée au sous-ensemble train épicycloïdal (54) pour le faire tourner et déplacer la crémaillère (26) le long du premier axe (A). Une unité de commande (94) est reliée électriquement au capteur (34) et aux moteurs (78, 86) pour commander la rotation du sous-ensemble train épicycloïdal (54) en réponse au signal provenant du capteur (34).

Description

1 ENSEMBLE SERVOFREIN L'invention concerne un ensemble servofrein pour fournir une force d'assistance dans un système de freinage. Les ensembles servofreins du type auquel appartient la présente invention fournissent de manière générale une assistance à la force entrée dans le maître-cylindre en plus de celle fournie par l'effort d'un conducteur appuyant sur la pédale de frein. Généralement, les ensembles servofreins sont fixés à une pédale de frein et à un maître-cylindre. De nombreux ensembles servofreins utilisent un boîtier creux et au moins un diaphragme pour créer des chambres de pression dans le boîtier. Les chambres de pression sont reliées à une source de vide (par exemple, une admission de moteur) à l'aide de soupapes de commande. Le diaphragme est couplé à un piston dans le maître-cylindre et la pression négative fournit une force d'assistance à la force entrée dans le maître-cylindre lorsque la pédale de frein est enfoncée. Des exigences d'émissions, des moteurs plus petits et une suralimentation peuvent considérablement réduire la pression négative qui peut être disponible pour un ensemble servofrein, de telle sorte que des pompes à vide peuvent également être utilisées. De plus, les véhicules hybrides et entièrement électriques peuvent ne pas fournir de pression négative constante. Les ensembles servofreins classiques peuvent également augmenter le poids des véhicules en raison de leur complexité et de l'utilisation d'éléments de grande dimension. Par conséquent, il existe encore un besoin important pour une solution fournissant une force d'assistance dans un système de freinage avec moins de pièces et qui peut être utilisé 3036350 2 sur des véhicules avec peu ou pas de pression négative disponible. La présente invention a pour objet un ensemble servofrein comprenant une crémaillère déplaçable le long 5 d'un premier axe. Au moins un capteur est accouplé à la crémaillère pour détecter une force et un déplacement axial de la crémaillère et délivrer en sortie un signal proportionnel à la force détectée et au déplacement détecté. Un sous-ensemble train épicycloïdal est disposé 10 autour d'un deuxième axe transversal au premier axe et accouplé à la crémaillère pour déplacer la crémaillère le long du premier axe en réponse à une rotation du sous-ensemble train épicycloïdal autour du deuxième axe. Un premier moteur est accouplé au sous-ensemble train 15 épicycloïdal pour faire tourner le sous-ensemble train épicycloïdal autour du deuxième axe pour déplacer la crémaillère le long du premier axe. Un second moteur est également accouplé au sous-ensemble train épicycloïdal pour faire tourner le sous-ensemble train épicycloïdal autour du 20 second axe pour déplacer la crémaillère le long du premier axe. Une unité de commande est reliée électriquement à l'au moins un capteur et aux premier moteur et second moteur pour commander une rotation du sous-ensemble train épicycloïdal et un mouvement axial de la crémaillère en 25 réponse au signal provenant de l'au moins un capteur. Ledit sous-ensemble train épicycloïdal peut comprendre un porte-satellites accouplé à ladite crémaillère et apte à tourner autour dudit deuxième axe, une pluralité de satellites peuvent être accouplés de façon 30 rotative audit porte-satellites, un planétaire peut engrener lesdits satellites et tourner autour dudit deuxième axe, une couronne dentée peut être disposée de façon annulaire autour et engrener lesdits satellites et 3036350 3 tourner autour dudit deuxième axe, et une roue dentée d'entraînement peut s'accoupler audit planétaire pour entraîner en rotation ledit planétaire. Ladite crémaillère peut comprendre une pluralité 5 de dents de crémaillère s'étendant à partir de celle-ci, ledit ensemble servofrein pouvant comprendre en outre un manchon accouplé audit porte-satellites dudit ensemble train épicycloïdal et ayant un extérieur définissant une pluralité de dents de manchon engrenant lesdites dents de 10 crémaillère pour déplacer ladite crémaillère le long dudit premier axe en réponse à une rotation dudit porte-satellites. L'ensemble servofrein peut comprendre en outre un premier pignon accouplé et entraîné par ledit premier 15 moteur et étant en prise avec ladite couronne dentée dudit ensemble train épicycloïdal, et un second pignon accouplé et entraîné par ledit second moteur et étant en prise avec ladite roue dentée d'entraînement dudit sous-ensemble train épicycloïdal pour faire tourner chacun dudit planétaire et 20 de ladite couronne dentée autour dudit deuxième axe. Ladite pluralité de satellites peut être une paire de satellites et ledit ensemble servofrein peut comprendre en outre un arbre principal s'étendant à travers ledit sous-ensemble train épicycloïdal le long dudit 25 deuxième axe. La présente invention a également pour objet un ensemble servofrein comprenant une crémaillère déplaçable le long d'un premier axe et au moins un capteur accouplé à la crémaillère pour détecter une force et un déplacement 30 axial de la crémaillère et délivrer en sortie un signal proportionnel à la force détectée et au déplacement détecté. Un sous-ensemble train épicycloïdal est disposé autour d'un deuxième axe transversal au premier axe et 3036350 4 accouplé à la crémaillère pour déplacer la crémaillère le long du premier axe en réponse à une rotation du sous-ensemble train épicycloïdal autour du deuxième axe. Au moins un moteur est accouplé au sous-ensemble train 5 épicycloïdal pour faire tourner le sous-ensemble train épicycloïdal autour du deuxième axe pour déplacer la crémaillère le long du premier axe. Un sous-ensemble embrayage est disposé adjacent à la crémaillère et accouplé entre le sous-ensemble train épicycloïdal et la crémaillère 10 pour transférer de manière sélective un couple à partir de l'ensemble train épicycloïdal pour déplacer la crémaillère. Une unité de commande est reliée électriquement à l'au moins un capteur et l'au moins un moteur pour commander une rotation du sous-ensemble train épicycloïdal en réponse au 15 signal provenant de l'au moins un capteur. Ladite crémaillère peut comprendre une pluralité de dents de crémaillère s'étendant à partir de celle-ci et ledit ensemble servofrein peut comprendre en outre un manchon accouplé audit sous-ensemble embrayage et ayant un 20 extérieur définissant une pluralité de dents de manchon engrenant lesdites dents de crémaillère pour déplacer ladite crémaillère le long dudit premier axe en réponse à une rotation dudit ensemble train épicycloïdal. Ledit sous-ensemble embrayage peut comprendre un 25 tambour disposé autour et s'étendant le long et radialement à partir dudit deuxième axe et accouplé audit sous-ensemble train épicycloïdal, et un moyeu disposé autour et s'étendant le long et radialement à partir dudit deuxième axe et accouplé audit manchon pour venir en prise de 30 manière sélective avec ledit tambour et transférer un couple dudit tambour audit moyeu. Ledit sous-ensemble train épicycloïdal peut comprendre un porte-satellites accouplé audit tambour dudit 3036350 5 sous-ensemble embrayage et apte à tourner autour dudit deuxième axe, une pluralité de satellites peuvent être accouplés de façon rotative audit porte-satellites, un planétaire peut être en prise avec lesdits satellites et 5 tourner autour dudit deuxième axe, une couronne dentée peut être disposée de façon annulaire autour et être en prise avec lesdits satellites et tourner autour dudit deuxième axe, et une roue dentée d'entraînement peut s'accoupler audit planétaire pour entraîner en rotation ledit 10 planétaire. Ledit au moins un moteur peut comprendre un premier moteur et un second moteur, et ledit ensemble servofrein peut comprendre en outre un premier pignon accouplé et entraîné par ledit premier moteur et étant en 15 prise avec ladite couronne dentée dudit ensemble train épicycloïdal, et un second pignon accouplé et entraîné par ledit second moteur et étant en prise avec ladite roue dentée d'entraînement dudit sous-ensemble train épicycloïdal pour faire tourner chacun dudit planétaire et 20 de ladite couronne dentée autour dudit deuxième axe. Ledit premier moteur peut comprendre un premier arbre fixé audit premier pignon et apte à tourner autour d'un troisième axe généralement parallèle audit deuxième axe, ledit second moteur peut comprendre un second arbre 25 fixé audit second pignon et apte à tourner autour d'un quatrième axe généralement parallèle audit deuxième axe, ladite couronne dentée peut avoir une pluralité de dents de couronne internes s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de celle-ci et une pluralité de dents de bague 30 externes s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de celle-ci, ledit planétaire peut comprendre une pluralité de dents de planétaire s'étendant radialement à partir de celui-ci, ladite pluralité de satellites peuvent comprendre 3036350 6 des dents de satellite engrenant lesdites dents de couronne internes et lesdites dents de planétaire, ledit premier pignon peut avoir une pluralité de dents de premier pignon engrenant lesdites dents de couronne externes, ledit second 5 pignon peut avoir une pluralité de dents de second pignon, et ladite roue dentée d'entraînement peut comprendre une pluralité de dents d'entraînement engrenant lesdites dents de second pignon. De plus, la présente invention a pour objet un 10 procédé de fonctionnement d'un ensemble servofrein tel que défini ci-dessus, comprenant les étapes consistant à enfoncer une pédale de frein, déplacer et appliquer une force à une crémaillère en réponse au mouvement de la pédale de frein, détecter un déplacement et une force 15 correspondant au mouvement de la crémaillère avec un capteur, délivrer en sortie un signal proportionnel à la force et au déplacement détectés avec le capteur, entraîner de manière sélective un premier moteur et un second moteur en réponse au signal provenant du capteur, faire tourner un 20 sous-ensemble train épicycloïdal accouplé à la crémaillère avec le premier moteur et le second moteur, et déplacer la crémaillère axialement en réponse à la rotation du sous-ensemble train épicycloïdal. L'étape consistant à faire tourner un sous- 25 ensemble train épicycloïdal accouplé à la crémaillère avec le premier moteur et le second moteur peut comprendre faire tourner un premier pignon avec le premier moteur pour faire tourner une couronne dentée du sous-ensemble train épicycloïdal, et faire tourner un second pignon avec le 30 second moteur pour faire tourner une roue dentée d'entraînement et un planétaire du sous-ensemble train épicycloïdal, et le procédé peut comprendre en outre l'étape consistant à faire tourner une pluralité de 3036350 7 satellites avec la couronne dentée et le planétaire pour faire tourner un porte-satellites du sous-ensemble train épicycloïdal. L'étape consistant à déplacer une crémaillère 5 axialement en réponse à la rotation du sous-ensemble train épicycloïdal peut comprendre transmettre un couple de manière sélective d'un tambour d'un sous-ensemble embrayage à un moyeu du sous-ensemble embrayage et déplacer la crémaillère axialement en réponse à la rotation du moyeu.

10 L'étape consistant à déplacer et appliquer une force à une crémaillère en réponse au mouvement de la pédale de frein peut comprendre déplacer et appliquer une force à une tringlerie de pédale en réponse au mouvement de la pédale de frein, et l'étape consistant à détecter un 15 déplacement et une force correspondant au mouvement de la crémaillère avec un capteur peut comprendre détecter un déplacement et une force correspondant au mouvement de la tringlerie de pédale avec le capteur. Ainsi, plusieurs avantages d'un ou plusieurs 20 aspects de l'ensemble servofrein sont qu'il peut être pour des véhicules ayant des moteurs plus petits, des moteurs diesel, des moteurs suralimentés, ainsi qu'avec les véhicules hybrides ou électriques. L'ensemble servofrein réduit également le poids global du véhicule, étant donné 25 qu'il peut être utilisé à la place de servofreins pression négative considérablement plus grand et plus complexe. Les forces appliquées à une pédale de frein fixée à l'ensemble servofrein sont encore appliquées au maître-cylindre s'il y a une perte de puissance électrique, 30 contrairement aux systèmes de freinage commande électrique. En d'autres termes, l'ensemble servofrein peut être reculé (c'est-à-dire, rétracté) hors tension.

3036350 8 D'autres avantages de la présente invention seront aisément appréciés à mesure qu'ils seront mieux compris avec référence à la description détaillée suivante, prise conjointement avec les dessins annexés.

5 Sur ces dessins : - la Figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble servofrein ; 10 - la Figure 2 est une vue de dessus de l'ensemble servofrein construit selon un mode de réalisation préféré de l'invention et illustrant un sous-ensemble train épicycloïdal ; et 15 - la Figure 3 est une vue de côté du sous-ensemble train épicycloïdal de l'ensemble servofrein de la Figure 2 ; - la Figure 4 est un organigramme illustrant des étapes de fonctionnement d'un mode de réalisation de l'ensemble 20 servofrein ; et - la Figure 5 est un organigramme supplémentaire illustrant des étapes de fonctionnement d'un mode de réalisation de l'ensemble servofrein.

25 Si l'on se réfère aux Figures, dans lesquelles des chiffres identiques indiquent des parties correspondantes dans les différentes vues, on peut voir qu'un ensemble servofrein 20 est généralement représenté 30 pour fournir une assistance à la force entrée dans un maître-cylindre de frein 22 au-delà de celle fournie par l'effort d'un conducteur enfonçant une pédale de frein 24. Bien que le mode de réalisation préféré de l'invention soit 3036350 9 destiné à être utilisé pour des véhicules terrestres, il devrait être apprécié que l'ensemble servofrein divulgué 20 peut être utilisé pour de nombreuses autres applications telles que, mais sans y être limité, l'utilisation dans 5 d'autres systèmes de frein ou lorsque cela est souhaitable pour accroître ou assister une force rectiligne entrée dans un système. Comme on peut mieux le voir sur la Figure 1, l'ensemble servofrein 20 comprend une crémaillère 26 mobile 10 et s'étendant le long d'un premier axe A. La crémaillère 26 comprend une première extrémité 28 et une seconde extrémité 30 et une surface externe. Une tringlerie de pédale 32 est fixée à et s'étend axialement à partir de la première extrémité 28 de la crémaillère 26 pour une liaison à la 15 pédale de frein 24. Au moins un capteur 34 est fixé à la tringlerie de pédale 32 pour détecter une force et un déplacement axial de la tringlerie de pédale 32 et délivrer en sortie un signal proportionnel à la force détectée et au déplacement détecté. Bien que le capteur 34 du mode de 20 réalisation préféré détecte des changements de déplacement et de force ou de déformation, il devrait être apprécié que l'ensemble servofrein 20 puisse être configuré pour comprendre ou utiliser d'autres capteurs 34 ou détecter diverses autres caractéristiques mécaniques ou électriques 25 associées pendant le fonctionnement. Une tige-poussoir 36 est fixée à et s'étend à partir de la seconde extrémité 30 de la crémaillère 26 pour engager le maître-cylindre 22. Un ressort de rappel 38 est disposé de façon annulaire autour de la tige-poussoir 36 et s'étend axialement entre le 30 maître-cylindre 22 et la seconde extrémité 30 de la crémaillère 26 pour appliquer une force contre la crémaillère 26 vers la tringlerie de pédale 32 (c'est-à-dire, il résiste à un mouvement de la crémaillère 26 vers 3036350 10 le maître-cylindre 22). La crémaillère 26 comprend une pluralité de dents de crémaillère 40 s'étendant radialement à partir de la surface externe et disposées le long de la crémaillère 26. Tandis que le mode de réalisation préféré 5 comprend une tringlerie de pédale 32, une tige-poussoir 36 et un ressort de rappel 38, d'autres modes de réalisation peuvent ne pas comprendre l'ensemble de ces éléments. Par exemple, la crémaillère 26 pourrait directement engager le maître-cylindre 22 et la crémaillère 26 pourrait être 10 directement fixée à la pédale de frein 24 de telle sorte qu'aucune tringlerie de pédale 32 ou tige-poussoir 36 n'est nécessaire. Comme illustré par la Figure 2, un sous-ensemble embrayage 42, désigné de manière générale, est disposé 15 adjacent à la crémaillère 26 et comprend un tambour 44 et un moyeu 46. Le tambour 44 est disposé autour de et s'étend le long de et radialement à partir d'un deuxième axe B transversal au premier axe A, et est apte à tourner autour du deuxième axe B. Le moyeu 46 est disposé autour de et 20 s'étend le long de et radialement à partir du deuxième axe B adjacent au tambour 44, et est apte à tourner autour du deuxième axe B pour venir en prise de manière sélective avec le tambour 44 et transférer un couple du tambour 44 au moyeu 46. Bien que le mode de réalisation préféré comprenne 25 un sous-ensemble embrayage 42, il devrait être apprécié que l'ensemble servofrein 20 peut également être actionné sans sous-ensemble embrayage 42. En d'autres termes, le sous-ensemble embrayage 42 est facultatif. De plus, il devrait être entendu que le sous-ensemble embrayage 42 peut être 30 choisi parmi un type quelconque d'embrayage tel que, mais sans y être limité, le type centrifuge, le type à multiples plaques ou le type magnéto-rhéologique.

3036350 11 Un manchon 48 ayant une forme généralement cylindrique et un extérieur et définissant un alésage disposé au centre et s'étendant à travers le manchon 48 le long du deuxième axe B est accouplé au moyeu 46.

5 L'extérieur du manchon 48 définit une pluralité de dents de manchon 50 s'étendant radialement à partir de l'extérieur. Les dents de manchon 50 engrènent les dents de crémaillère 40 pour déplacer la crémaillère 26 le long du premier axe A en réponse à une rotation du moyeu 46 et du manchon 48 10 autour du deuxième axe B. Un arbre principal 52 s'étend à travers le sous-ensemble embrayage 42 et le manchon 48 le long du deuxième axe B. Un sous-ensemble train épicycloïdal 54, désigné de manière générale, est disposé autour du deuxième axe B 15 et est accouplé au tambour 44 du sous-ensemble embrayage 42 pour faire tourner le manchon 48 et déplacer la crémaillère 26 le long du premier axe A en réponse à une rotation du sous-ensemble embrayage 42 et du sous-ensemble train épicycloïdal 54 autour du deuxième axe B. Le sous-ensemble 20 train épicycloïdal 54 comprend un porte-satellites 56 disposé de façon coulissante sur l'arbre principal 52 adjacent et fixé au tambour 44 et apte à tourner autour du et s'étendant le long du et radialement à partir du deuxième axe B. Le porte-satellites 56 comprend une paire 25 d'arbres de satellite 58 qui s'étendent en parallèle au deuxième axe B. Une pluralité de satellites 60 (Figure 3) sont fixés aux et tournent autour des arbres de satellite 58. Cependant, dans le mode de réalisation préféré, une paire de satellites 60 sont utilisés, il devrait être 30 entendu que le sous-ensemble train épicycloïdal 54 pourrait comprendre à la place un plus grand ou un plus petit nombre de satellites 60. Les satellites 60 ont chacun une pluralité de dents de satellite 62 s'étendant radialement 3036350 12 partir de ceux-ci. Le sous-ensemble train épicycloïdal 54 comprend également un planétaire 64 ayant une pluralité de dents de planétaire 66 (Figures 2 et 3) s'étendant radialement à partir de celui-ci. Le planétaire 64 est 5 disposé de façon coulissante sur l'arbre principal 52 et est apte à tourner autour du deuxième axe B. Le sous-ensemble train épicycloïdal 54 comprend également une couronne dentée 68 disposée de façon annulaire autour des satellites 60. La couronne dentée 68 a une pluralité de 10 dents de couronne internes 70 (Figures 2 et 3) s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de celle-ci, et une pluralité de dents de couronne externes 72 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de celle-ci. La couronne dentée 68 est apte à tourner autour du deuxième 15 axe B. Les dents de couronne internes 70 de la couronne dentée 68 engrènent les dents de satellite 62 pour déplacer les satellites 60 en réponse à la couronne dentée 68 tournant autour du deuxième axe B. Le sous-ensemble train épicycloïdal 54 comprend en outre une roue dentée 20 d'entraînement 74 ayant une pluralité de dents d'entraînement 76 s'étendant radialement à partir de celle-ci. La roue dentée d'entraînement 74 est accouplée au planétaire 64 et est disposée de façon coulissante sur l'arbre principal 52 pour entraîner en rotation le 25 planétaire 64 autour du deuxième axe B. Un premier moteur 78 est disposé adjacent à la couronne dentée 68 et a un premier arbre 80 apte à tourner autour de et s'étendant le long d'un troisième axe C généralement parallèle au deuxième axe B. Bien que le 30 troisième axe C soit généralement parallèle au deuxième axe B dans le mode de réalisation préféré, il devrait être apprécié que d'autres configurations du premier moteur 78, du tambour 44, du moyeu 46, du manchon 48 et de la 3036350 13 crémaillère 26 peuvent être utilisées en variante. Un premier pignon 82 est fixé au premier arbre 80 du premier moteur 78 et a une pluralité de dents de premier pignon 84 engrenant les dents de couronne externes 72 pour faire 5 tourner la couronne dentée 68 autour du deuxième axe B en réponse au premier arbre 80 et au premier pignon 82 tournant autour du troisième axe C. Un second moteur 86 est disposé adjacent à la roue dentée d'entraînement 74 et a un second arbre 88 apte 10 à tourner autour de et s'étendant le long d'un quatrième axe D généralement parallèle au deuxième axe B. Un second pignon 90 est fixé au second arbre 88 du second moteur 86 et a une pluralité de dents de second pignon 92 engrenant les dents d'entraînement 76 pour faire tourner la roue 15 dentée d'entraînement 74 et le planétaire 64 autour du deuxième axe B en réponse au second arbre 88 et au second pignon 90 tournant autour du quatrième axe D. Tandis que le quatrième axe D est généralement parallèle au deuxième axe B dans le mode de réalisation préféré, il devrait être 20 apprécié que d'autres configurations du second moteur 86, du tambour 44, du moyeu 46, du manchon 48 et de la crémaillère 26 peuvent être utilisées en variante. Par exemple, le second pignon 86 pourrait à la place être une vis sans fin, de telle sorte que le second moteur 86 et le 25 quatrième axe D sont disposés généralement parallèlement au premier axe A. Comme décrit ci-dessus, le mode de réalisation préféré comprend la roue dentée d'entraînement 74 accouplée au planétaire 64 et entraînée par le second moteur 86, 30 cependant il devrait être apprécié que le sous-ensemble train épicycloïdal 54 pourrait être configuré d'autres manières telles que, mais sans y être limité, l'entraînement du porte-satellites 56 et l'accouplement du 3036350 14 planétaire 64 au tambour 44 afin d'obtenir un rapport de transmission différent de celui résultant de la configuration du mode de réalisation préféré. De façon similaire, il devrait être entendu que, bien que le mode de 5 réalisation préféré utilise deux moteurs 78, 86, l'ensemble servofrein 20 pourrait à la place être actionné avec uniquement le premier moteur 78, uniquement le second moteur 86, ou avec plus de deux moteurs 78, 86. Il devrait également être apprécié que le planétaire 64, la couronne 10 dentée 68, les satellites 60, la roue dentée d'entraînement 74 et les pignons 82, 90 peuvent être redimensionnés ou configurés pour comprendre un plus grand ou un plus petit nombre de dents en engrènement pour fournir l'amplitude appropriée de mouvement de la crémaillère 26 en conséquence 15 d'un mouvement des arbres 80, 88 des moteurs 78, 86. De plus, l'un quelconque parmi le planétaire 64, la couronne dentée 68 ou les satellites 60 peut être immobilisé ou configure pour être fixe pour obtenir des rapports de transmission supplémentaires du sous-ensemble train 20 épicycloïdal 54. Une unité de commande 94 est reliée électriquement au capteur 34 (Figure 1) et au premier moteur 78 et au second moteur 86 pour commander la rotation du premier arbre 80 du premier moteur 78 et pour commander 25 la rotation du second arbre 88 du second moteur 86 en réponse au signal provenant du capteur 34. L'unité de commande 94 peut également être configurée pour commander le sous-ensemble embrayage 42. Dans un mode de réalisation, l'un ou les deux moteurs 78, 86 peuvent être entraînés à 30 une vitesse optimale, puis l'unité de commande 94 peut commander au besoin le sous-ensemble embrayage 42 pour déplacer la crémaillère 26.

3036350 15 Les servofreins électriques existants peuvent utiliser un moteur électrique conjointement avec un entraînement à engrenage sans utiliser d'embrayage pour permettre au servofrein de maintenir une position de 5 déplacement. Cependant, en raison de la nature de certains entraînements à engrenage, cette configuration est généralement difficile pour reculer (c'est-à-dire, se rétracter) sans puissance. Pour se rétracter lorsque le pied du conducteur est levé de la pédale de frein 24, des 10 ressorts de compression à forte raideur peuvent être ajoutés à ces servofreins. En plus de la force de recul fournie par le ressort, le moteur électrique peut encore avoir besoin d'être entraîné en sens inverse pour autoriser une rotation d'entraînement à vis sans fin dans le sens 15 opposé chaque fois qu'une rétractation de la tige-poussoir 36 est nécessaire. Par conséquent, de telles configurations peuvent conduire à des difficultés de freinage dans le cas où aucune puissance électrique n'est disponible pour le servofrein.

20 En raison de l'accouplement mécanique direct de la pédale de frein 24 à la tige-poussoir 36 par l'intermédiaire de la crémaillère 26, des modes de réalisation de l'ensemble servofrein 20 décrit ici continueront de fonctionner sans puissance électrique. Dans 25 des conditions où les moteurs 78, 86 ne sont pas alimentées ou si l'ensemble servofrein 20 perd de la puissance électrique, l'ensemble servofrein 20 peut continuer de fonctionner comme système de frein manuel « non assisté » et une force appliquée par l'intermédiaire de la pédale de 30 frein 24 sera toujours appliquée au maître-cylindre 22. Le sous-ensemble embrayage 42 du mode de réalisation préféré désaccouple la crémaillère 26 du sous-ensemble train épicycloïdal 24 pendant une opération de relâchement de 3036350 16 frein ou hors tension, autorisant la tige-poussoir 36 à se rétracter sous une force moindre. Par conséquent, l'ensemble servofrein 20 fonctionne sans puissance électrique d'une façon similaire au fonctionnement de 5 servofreins basés sur pression négative lorsqu'il y a une perte de pression négative. Par conséquent, l'ensemble servofrein 20 a un avantage par rapport aux systèmes de purement à freinage satisfait 10 existantes intégrée. commande électrique, du aux exigences de normes de sécurité qui imposent un fonctionnement fait qu'il automobile sécurité L'unité de commande 20 détecte et interprète provenant du capteur 34 (par 94 de l'ensemble servofrein continuellement le signal exemple, une force et/ou un 15 déplacement et/ou une déformation) et fournit une sortie de tension et de courant individuelle à chacun des moteurs 78, 86 qui, à leur tour, entraînent des côtés opposés du sous-ensemble train épicycloïdal 54 pour fournir la quantité appropriée d'assistance, ou un taux d'assistance, au 20 maître-cylindre 22 et au système de freinage du véhicule. Par la commande de chacun des moteurs 78, 86 à des vitesse, ou tours par minute (tr/min), et sens spécifiques, la vitesse (c'est-à-dire, tr/min) de la sortie du sous-ensemble train épicycloïdal 54 peut être maintenue à zéro.

25 Par conséquent, la tige-poussoir 36 est maintenue à un déplacement spécifique et constant, sous tension. Lorsque le conducteur relâche la pédale de frein 24, partiellement ou entièrement, le sous-ensemble embrayage 42 et les moteurs 78, 86 peuvent être commandés 30 pour autoriser la rétractation de la tige-poussoir 36 en raison de la force du ressort de rappel 38. Cependant, le sous-ensemble embrayage 42 et les moteurs 78, 86 peuvent également être commandés pour assister de manière active la 3036350 17 rétractation de la tige-poussoir 36 à partir du maître-cylindre 22. En d'autres termes, le sens des moteurs 78, 86 peut être inversé et un couple transféré par l'intermédiaire des engrenages 60, 64, 68, 74, 82, 90 pour 5 déplacer de manière active la crémaillère 26 à l'opposé du maître-cylindre 22 et vers la tringlerie de pédale 32. L'ensemble servofrein 20 tel que divulgué est apte à réagir et à fournir une amplification ou une assistance de freinage en fractions de seconde. En raison 10 de cela, l'ensemble servofrein 20 pourrait être utilisé pour appliquer des impulsions de pression variables au maître-cylindre 22 et au reste du système de frein à peu près de la même manière que les systèmes de freinage antiblocage (ABS) distribuent des impulsions de pression 15 aux freins à chaque roue. Ces impulsions de pression pourraient être obtenues par utilisation de l'unité de commande 94 de l'ensemble servofrein 20 pour commuter la puissance électrique aux moteurs 78, 86 à une fréquence élevée (par exemple, une période d'approximativement 20 ms) 20 ou par embrayage et désembrayage rapides du sous-ensemble embrayage 42. Par conséquent, l'ensemble servofrein 20 pourrait être utilisé pour réduire le poids d'un système de freinage en prenant la place d'éléments de système de frein généralement utilisés pour l'ABS tels que, mais sans y être 25 limité, une pompe ABS. De plus, l'ensemble servofrein 20 peut fournir un actionnement de frein sans entrée de conducteur par l'intermédiaire de la pédale de frein 24. Ainsi, l'ensemble servofrein 20 pourrait être couplé à d'autres systèmes 30 existants déjà dans un véhicule, tels que, mais sans y être limité, des systèmes de proximité d'objet (par exemple, régulateur de vitesse actif), des systèmes de détection de vol, le frein de stationnement ou des éléments d'aide au 3036350 18 démarrage en côte. Ces systèmes actionnent généralement le système de freinage sans entrée de conducteur, de telle sorte que l'ensemble servofrein 20 peut être utilisé pour assister le fonctionnement ou remplacer des éléments de ces 5 systèmes. Un procédé de fonctionnement d'un ensemble servofrein 20 est également divulgué. Le procédé comprend les étapes consistant à, en 100, enfoncer la pédale de frein 24 et, en 102, déplacer et appliquer une force à la 10 crémaillère 26 en réponse au mouvement de la pédale de frein 24. Plus spécifiquement, en 104, déplacer et appliquer une force à la tringlerie de pédale 32 en réponse au mouvement de la pédale de frein 24. Le procédé se poursuit en 106, par détecter un déplacement et une force à 15 partir du mouvement de la crémaillère 26 avec le capteur 34. Etant donné que le capteur 34 peut en fait être fixé à la tringlerie de pédale 36, cette étape peut être définie en outre en 108, détecter un déplacement et une force à partir du mouvement de la tringlerie de pédale 32 avec le 20 capteur 34. L'étape suivante, en 110, consiste à délivrer un signal proportionnel à la force et au déplacement détectés avec le capteur 34. Ensuite, en 112, entraîner de manière sélective le premier moteur 78 et le second moteur 86 en réponse au signal provenant du capteur 34, et en 114 25 faire tourner le sous-ensemble train épicycloïdal 54 accouplé à la crémaillère 26 avec le premier moteur 78 et le second moteur 86. En particulier, l'étape 114 consistant à faire tourner le sous-ensemble train épicycloïdal 54 accouplé à la crémaillère 26 avec le premier moteur 78 et 30 le second moteur 86 peut comprendre, en 116, faire tourner un premier pignon 82 avec le premier moteur 78 pour faire tourner une couronne dentée 68 du sous-ensemble train épicycloïdal 54 et, en 118, faire tourner un second pignon 3036350 19 90 avec le second moteur 86 pour faire tourner une roue dentée d'entraînement 74 et un planétaire 64 du sous-ensemble train épicycloïdal 54. L'étape en 114 consistant faire tourner le sous-ensemble train épicycloïdal 54 5 accouplé à la crémaillère 26 avec le premier moteur 78 et le second moteur 86 peut également comprendre, en 120, faire tourner une pluralité de satellites 60 avec la couronne dentée 68 et le planétaire 64 pour faire tourner un porte-satellites 56 du sous-ensemble train épicycloïdal 10 54. Le procédé se poursuit en 122 par déplacer la crémaillère 26 axialement en réponse à la rotation du sous-ensemble train épicycloïdal 54. En particulier, l'étape en 122 consistant à déplacer la crémaillère 26 axialement en réponse à la rotation du sous-ensemble train épicycloïdal 15 54 peut comprendre, en 124, transmettre un couple de manière sélective du tambour 44 du sous-ensemble embrayage 42 au moyeu 46 du sous-ensemble embrayage 42 et, en 126, déplacer la crémaillère 26 (et la tige-poussoir 36) axialement en réponse à la rotation du moyeu 46.

20 Bien entendu, de nombreuses modifications et variantes de la présente invention sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus et peuvent être réalisées autrement que spécifiquement décrits, tout en restant dans le cadre de la présente invention. 25

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 - Ensemble servofrein (20), caractérisé par le fait qu'il comprend : - une crémaillère (26) déplaçable le long d'un premier axe (A), - au moins un capteur (34) accouplé à ladite crémaillère (26) pour détecter une force et un déplacement axial de ladite crémaillère (26) et délivrer en sortie un signal proportionnel à la force détectée et au déplacement détecté, un sous-ensemble train épicycloïdal (54) disposé autour d'un deuxième axe (B) transversal audit premier axe (A) et accouplé à ladite crémaillère (26) pour déplacer ladite crémaillère (26) le long dudit premier axe (A) en réponse à une rotation dudit sous-ensemble train épicycloïdal (54) autour dudit deuxième axe (B), un premier moteur (78) accouplé audit sous-ensemble train épicycloïdal (54) pour faire tourner ledit sous- ensemble train épicycloïdal (54) autour dudit deuxième axe (B) pour déplacer ladite crémaillère (26) le long dudit premier axe (A), un second moteur (86) accouplé audit sous-ensemble train épicycloïdal (54) pour faire tourner ledit sous-ensemble train épicycloïdal (54) autour dudit deuxième axe (B) pour déplacer ladite crémaillère (26) le long dudit premier axe (A), et une unité de commande (94) reliée électriquement audit au moins un capteur (34) et auxdits premier moteur (78) et second moteur (86) pour commander une rotation dudit sous-ensemble train épicycloïdal (54) et un mouvement axial de ladite crémaillère (26) en réponse au signal provenant dudit au moins un capteur (34). 3036350 21 2 Ensemble servofrein (20) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit sous-ensemble train épicycloïdal (54) comprend un porte-satellites (56) accouplé à ladite crémaillère (26) et apte 5 à tourner autour dudit deuxième axe (B), une pluralité de satellites (60) sont accouplés de façon rotative audit porte-satellites (56), un planétaire (64) engrène lesdits satellites (60) et tourne autour dudit deuxième axe (B), une couronne dentée (68) est disposée de façon annulaire 10 autour et engrène lesdits satellites (60) et tourne autour dudit deuxième axe (B), et une roue dentée d'entraînement (74) s'accouple audit planétaire (64) pour entraîner en rotation ledit planétaire (64). 3 Ensemble servofrein (20) selon la 15 revendication 2, caractérisé par le fait que ladite crémaillère (26) comprend une pluralité de dents de crémaillère (40) s'étendant à partir de celle-ci, ledit ensemble (20) comprenant en outre un manchon (48) accouplé audit porte-satellites (56) dudit ensemble train 20 épicycloïdal (54) et ayant un extérieur définissant une pluralité de dents de manchon (50) engrenant lesdites dents de crémaillère (40) pour déplacer ladite crémaillère (26) le long dudit premier axe (A) en réponse à une rotation dudit porte-satellites (56). 25 4 Ensemble servofrein (20) selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un premier pignon (82) accouplé et entraîné par ledit premier moteur (78) et étant en prise avec ladite couronne dentée (68) dudit ensemble train épicycloïdal (54), et un 30 second pignon (90) accouplé et entraîné par ledit second moteur (86) et étant en prise avec ladite roue dentée d'entraînement (74) dudit sous-ensemble train épicycloïdal 3036350 22 (54) pour faire tourner chacun dudit planétaire (64) et de ladite couronne dentée (68) autour dudit deuxième axe (B). 5 - Ensemble servofrein (20) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le 5 fait que ladite pluralité de satellites (60) est une paire de satellites (60) et ledit ensemble servofrein (20) comprend en outre un arbre principal (52) s'étendant à travers ledit sous-ensemble train épicycloïdal (54) le long dudit deuxième axe (B). 10 6 Ensemble servofrein (20) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un sous-ensemble embrayage (42) disposé adjacent à ladite crémaillère (26) et accouplé entre ledit sous-ensemble train épicycloïdal (54) et ladite crémaillère (26) pour 15 transférer de manière sélective un couple à partir dudit ensemble train épicycloïdal (54) pour déplacer ladite crémaillère (26). 7 Ensemble servofrein (20) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite 20 crémaillère (26) comprend une pluralité de dents de crémaillère (40) s'étendant à partir de celle-ci et ledit ensemble servofrein (20) comprend en outre un manchon (48) accouplé audit sous-ensemble embrayage (42) et ayant un extérieur définissant une pluralité de dents de manchon 25 (50) engrenant lesdites dents de crémaillère (40) pour déplacer ladite crémaillère (26) le long dudit premier axe (A) en réponse à une rotation dudit ensemble train épicycloïdal (54). 8 Ensemble servofrein (20) selon la 30 revendication 7, caractérisé par le fait que ledit sous-ensemble embrayage (42) comprend un tambour (44) disposé autour et s'étendant le long et radialement à partir dudit deuxième axe (B) et accouplé audit sous-ensemble train 3036350 23 épicycloïdal (54), et un moyeu (46) disposé autour et s'étendant le long et radialement à partir dudit deuxième axe (B) et accouplé audit manchon (48) pour venir en prise de manière sélective avec ledit tambour (44) et transférer 5 un couple dudit tambour (44) audit moyeu (46). 9 - Ensemble servofrein (20) selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit sous-ensemble train épicycloïdal (54) comprend un porte-satellites (56) accouplé audit tambour (44) dudit sous- 10 ensemble embrayage (42) et apte à tourner autour dudit deuxième axe (B), une pluralité de satellites (60) sont accouplés de façon rotative audit porte-satellites (56), un planétaire (64) est en prise avec lesdits satellites (60) et tourne autour dudit deuxième axe (B), une couronne 15 dentée (68) est disposée de façon annulaire autour et est en prise avec lesdits satellites (60) et tourne autour dudit deuxième axe (B), et une roue dentée d'entraînement (74) s'accouple audit planétaire (64) pour entraîner en rotation ledit planétaire (64). 20 10 - Ensemble servofrein (20) selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit ensemble servofrein (20) comprend en outre un premier pignon (82) accouplé et entraîné par ledit premier moteur (78) et étant en prise avec ladite couronne dentée (68) dudit ensemble 25 train épicycloïdal (54), et un second pignon (90) accouplé et entraîné par ledit second moteur (86) et étant en prise avec ladite roue dentée d'entraînement (74) dudit sous-ensemble train épicycloïdal (54) pour faire tourner chacun dudit planétaire (64) et de ladite couronne dentée (68) 30 autour dudit deuxième axe (B). 11 - Ensemble servofrein (20) selon la revendication 4 ou 10, caractérisé par le fait que ledit premier moteur (78) comprend un premier arbre (80) fixé 3036350 24 audit premier pignon (82) et apte à tourner autour d'un troisième axe (C) généralement parallèle audit deuxième axe (B), ledit second moteur (86) comprend un second arbre (88) fixé audit second pignon (90) et apte à tourner autour d'un 5 quatrième axe (D) généralement parallèle audit deuxième axe (B), ladite couronne dentée (68) a une pluralité de dents de couronne internes (70) s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de celle-ci et une pluralité de dents de bague externes (72) s'étendant radialement vers 10 l'extérieur à partir de celle-ci, ledit planétaire (64) comprend une pluralité de dents de planétaire (66) s'étendant radialement à partir de celui-ci, ladite pluralité de satellites (60) comprennent des dents de satellite (62) engrenant lesdites dents de couronne 15 internes (70) et lesdites dents de planétaire (66), ledit premier pignon (82) a une pluralité de dents de premier pignon (84) engrenant lesdites dents de couronne externes (72), ledit second pignon (90) a une pluralité de dents de second pignon (92), et ladite roue dentée d'entraînement 20 (74) comprend une pluralité de dents d'entraînement (76) engrenant lesdites dents de second pignon (92). 12 - Procédé de fonctionnement d'un ensemble servofrein (20) tel que défini à l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes 25 consistant à : - enfoncer une pédale de frein (24), - déplacer et appliquer une force à une crémaillère (26) en réponse au mouvement de la pédale de frein (24), - détecter un déplacement et une force correspondant au 30 mouvement de la crémaillère (26) avec un capteur (34), - délivrer en sortie un signal proportionnel à la force et au déplacement détectés avec le capteur (34), 3036350 25 - entraîner de manière sélective un premier moteur (78) et un second moteur (86) en réponse au signal provenant du capteur (34), - faire tourner un sous-ensemble train épicycloïdal (54) 5 accouplé à la crémaillère (26) avec le premier moteur (78) et le second moteur (86), et - déplacer la crémaillère (26) axialement en réponse à la rotation du sous-ensemble train épicycloïdal (54). 13 - Procédé selon la revendication 12, 10 caractérisé par le fait que l'étape consistant à faire tourner un sous-ensemble train épicycloïdal (54) accouplé à la crémaillère (26) avec le premier moteur (78) et le second moteur (86) comprend faire tourner un premier pignon (82) avec le premier moteur (78) pour faire tourner une 15 couronne dentée (68) du sous-ensemble train épicycloïdal (54), et faire tourner un second pignon (90) avec le second moteur (86) pour faire tourner une roue dentée d'entraînement (74) et un planétaire (64) du sous-ensemble train épicycloïdal (54), et par le fait que le procédé 20 comprend en outre l'étape consistant à faire tourner une pluralité de satellites (60) avec la couronne dentée (68) et le planétaire (64) pour faire tourner un porte-satellites (56) du sous-ensemble train épicycloïdal (54). 14 - Procédé selon la revendication 12 ou 13, 25 caractérisé par le fait que l'étape consistant à déplacer une crémaillère (26) axialement en réponse à la rotation du sous-ensemble train épicycloïdal (54) comprend transmettre un couple de manière sélective d'un tambour (44) d'un sous-ensemble embrayage (42) à un moyeu (46) du sous-ensemble 30 embrayage (42) et déplacer la crémaillère (26) axialement en réponse à la rotation du moyeu (46). 15 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que l'étape 3036350 26 consistant à déplacer et appliquer une force à une crémaillère (26) en réponse au mouvement de la pédale de frein (24) comprend déplacer et appliquer une force à une tringlerie de pédale (32) en réponse au mouvement de la 5 pédale de frein (24), et par le fait que l'étape consistant à détecter un déplacement et une force correspondant au mouvement de la crémaillère (26) avec un capteur (34) comprend détecter un déplacement et une force correspondant au mouvement de la tringlerie de pédale (32) avec le 10 capteur (34).