FR3095398A1 - Générateur électromécanique de pression de frein pour un système hydraulique de frein de véhicule et son procédé de réalisation - Google Patents
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Abstract
Titre : Générateur électromécanique de pression de frein pour un système hydraulique de frein de véhicule et son procédé de réalisation Générateur comportant un dispositif d’entraînement à vis (40) entraînant un ensemble piston/cylindre (18) comprenant un écrou (72) entraîné par un moteur (38), une broche (84) avec un filetage (88) coopérant avec l’écrou (72), un piston (92), un boîtier (64) entourant la vis (84), l’écrou (72) et le piston (92). Un moyen de blocage en rotation (96, 100) de la broche (84) comporte un appui de couple (96) réalisé sur le piston (92) et pénétrant dans un évidement axial (100) du boîtier (64). Figure 3
Description
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un générateur électromécanique de pression de frein pour un système hydraulique de frein de véhicule et son procédé de réalisation.
De façon plus précise, l’invention se rapporte à un générateur électromécanique de pression de frein d’un système hydraulique de frein de véhicule comportant un dispositif d’entraînement à vis pour transformer le mouvement de rotation côté entraînement en un mouvement de translation pour actionner un ensemble piston/cylindre actionné pour générer la pression hydraulique de frein. Le dispositif d’entraînement à vis comprend un écrou entraîné en rotation par un moteur électrique, une broche avec un filetage coopérant avec l’écrou pour que la rotation de l’écrou déplace axialement la broche, un piston hydraulique de l’ensemble piston/cylindre, un boîtier de l’ensemble piston/cylindre qui entoure au moins partiellement la vis, l’écrou et le piston hydraulique, ainsi qu’un moyen de blocage en rotation qui bloque la broche pendant la rotation de l’écrou.
L’invention se rapporte également à un procédé de réalisation d’un tel générateur électromécanique de frein.
Etat de la technique
Un générateur électromécanique de pression de frein comprend un dispositif de transmission à vis pour convertir le mouvement de rotation appliqué en entrée, en un mouvement de translation pour générer la pression de frein.
En effet, pour freiner le véhicule automobile, la force exercée par le pied du conducteur ne suffit pas en général de sorte que les véhicules sont habituellement équipés d’un amplificateur de force de freinage. Les amplificateurs de force de freinage ou servofreins utilisent généralement la dépression générée par le moteur à combustion interne. La différence de pression entre la pression dans le moteur et la pression ambiante est utilisée pour appliquer une force amplifiée en plus de la force exercée par le pied du conducteur, sur la tige du piston de l’ensemble piston/cylindre.
Pour les concepts d’entraînement futurs des véhicules automobiles, il faut d’autres équipements pour générer la pression de frein car on ne dispose plus de la dépression pour actionner un servofrein à vide, classique. Pour y remédier, différents générateurs électromécaniques de pression de frein ont été développés.
Dans de tels systèmes, la force d’actionnement de l’ensemble piston/cylindre est générée par un moteur électrique. De tels générateurs électromécaniques de pression de frein peuvent non seulement fournir une force auxiliaire ou force d’assistance, mais également s’utiliser dans les systèmes de freins électriques en constituant le seul moyen fournissant la force d’actionnement. Pour cette raison, les générateurs électromécaniques de pression de frein sont particulièrement avantageux dans le cadre de la conduite autonome.
Le document WO 2017/045804 A1 décrit un amplificateur électromécanique de force de frein représenté à la figure 1. A la différence de celui-ci, l’invention concerne un générateur électromécanique de pression de frein qui peut appliquer une force de frein indépendamment de l’actionnement de la pédale de frein.
L’amplificateur de force de frein 1, connu comprend un écrou 2 et un moteur électrique non représenté qui fait tourner l’écrou 2 par l’intermédiaire d’un pignon droit 3. L’écrou 2 est en prise avec une vis (ou broche) 4 de sorte que la rotation de l’écrou 2 produit un mouvement de translation de la broche 4 le long de son axe 5. Pour que la broche 4 ne tourne pas pendant la rotation de l’écrou 2, l’amplificateur de force de frein 1 comporte un dispositif de palier 6 solidaire de la broche 4.
Le dispositif de palier 6 comporte un étrier 6a dont les bords viennent dans deux paliers lisses 6b. Les paliers lisses 6b circulent sur des corps de tirants 7 parallèles à l’axe 5 de la broche. Ce dispositif de palier 6 permet à la broche 4 de se déplacer dans la direction axiale tout en étant bloquée en rotation.
But de l’invention
La présente invention a pour but de développer un générateur électromécanique de pression de frein comportant un dispositif d’entraînement à vis permettant un blocage en rotation plus efficace.
Exposé et avantages de l’invention
A cet effet, l’invention a pour objet un générateur électromécanique de pression de frein du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le dispositif d’entraînement à vis comprend un écrou entraîné en rotation par un moteur électrique, une broche avec un filetage coopérant avec l’écrou pour que la rotation de l’écrou déplace axialement la broche, un piston hydraulique de l’ensemble piston/cylindre, un boîtier de l’ensemble piston/cylindre qui entoure au moins partiellement la vis, l’écrou et le piston hydraulique, ainsi qu’un moyen de blocage en rotation qui bloque en rotation la broche pendant la rotation de l’écrou, ce générateur étant caractérisé en ce que le moyen de blocage en rotation comporte un appui de couple réalisé sur le piston hydraulique et pénétrant dans un évidement axial du boîtier, cet évidement réalisant une surface de glissement pour l’appui de couple du piston hydraulique.
L’invention a également pour objet un procédé de réalisation d’un tel générateur électromécanique de pression de frein caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes consistant à relier les deux parties constituant le boîtier par une liaison par la matière et réaliser des évidements orientés dans la direction axiale et ayant des surfaces de glissement, les évidements et les surfaces de glissement s’étendant sur les parties du boîtier et formant avec les appuis de couple du piston hydraulique, un moyen de blocage en rotation du piston hydraulique et de la broche.
En d’autres termes, l’invention a pour objet un générateur électromécanique de pression de frein pour un système de frein hydraulique d’un véhicule. Le générateur électromécanique de pression de frein comprend au moins un dispositif d’entraînement à vis pour transformer le mouvement de rotation, côté entraînement, en un mouvement de translation pour générer la pression de frein. Le dispositif de transmission à vis comprend à cet effet un écrou à vis entraîné en rotation par un moteur électrique, une broche (ou vis) coopérant avec le filetage de l’écrou pour que la rotation de l’écrou axiale déplace la broche, le piston hydraulique entourant au moins partiellement la broche et l’écrou dans la direction radiale en étant relié solidairement en rotation à la broche, la rotation de l’écrou produisant le déplacement axial du piston.
Le dispositif de transmission à vis est un entraînement à vis ou broche simple dans lequel l’écrou est en contact direct avec la vis (ou broche), l’entraînement peut comporter une vis à billes. L’entraînement à vis à billes est une transmission avec des billes entre la vis et l’écrou. Les deux parties ont chacune une rainure hélicoïdale qui forme par combinaison un tube hélicoïdal commun, rempli de billes. La liaison par la forme dans la vis, transversalement à la ligne hélicoïdale n’est plus faite par la simple transmission entre l’écrou et le corps de la vis, mais par l’intermédiaire des billes.
Le dispositif de transmission à vis comprend en outre un boîtier qui entoure au moins partiellement le piston hydraulique et constitue un cylindre hydraulique avec un évidement de forme axiale dans le cylindre hydraulique réalisant un moyen de blocage en rotation pour des appuis de couple sur le piston hydraulique ; ce blocage en rotation bloque le piston hydraulique et la broche lorsque l’écrou tourne. De façon préférentielle, le boîtier est composé de deux parties reliées par une liaison par la matière. L’évidement qui traverse les parties de boîtier constitue une surface de glissement axiale continue et sans liaison (sans soudure) pour les appuis de couple du piston hydraulique.
Selon l’invention, la rotation est un mouvement autour de l’axe de la broche. La rotation de l’écrou entraîné produit le coulissement axial de la broche de sorte que le mouvement de rotation du moteur électrique, c’est-à-dire le mouvement de l’écrou, est transformé en un mouvement de translation de la broche. La rotation est bloquée par les appuis de couple qui absorbent le couple produit par le mouvement de rotation.
Les parties du boîtier constituent des éléments réalisés indépendamment l’un de l’autre et reliés par une liaison par la matière pour forme le boîtier. Les parties de boîtier sont, de préférence, en aluminium. La surface de glissement est une surface qui convient tout particulièrement pour permettre le glissement des appuis de couple. Les surfaces de glissement sont continues, c’est-à-dire qu’elles traversent les deux parties de boîtier. De plus, les surfaces de glissement sont sans soudure, ce qui signifie que la liaison par la matière ne réalise aucune transition perturbatrice de la surface de glissement entre les deux parties de boîtier. Cela réduit l’usure des appuis de couple et augmente la fiabilité du générateur électromécanique de pression de frein.
Selon l’état de la technique, pour réduire l’usure à la jonction perturbatrice, on insère des rails complémentaires alors que les surfaces de glissement selon l’invention sont réalisées directement par l’évidement, ce qui rend inutile la mise en place de rails complémentaires. On évite ainsi une opération consistant à insérer des rails de glissement dans l’évidement. Ainsi, le générateur électromécanique de pression de frein selon l’invention, est plus efficace, plus simple et plus économique à fabriquer.
Selon un développement préférentiel de l’invention, les appuis de couple ont un patin de contact dans la zone de contact avec la surface de glissement et ils s’appuient par ces patins sur les surfaces de glissement, le patin de contact étant en une matière différente de celle du piston hydraulique. Un patin de contact au sens de l’invention est un élément appliqué sur l’appui de couple et qui vient au contact direct avec la surface de glissement. De façon préférentielle, le patin de contact entoure complètement l’appui de couple. Le patin de contact permet ainsi de choisir une matière pour le piston hydraulique qui ne dépend pas de propriétés de glissement. La matière du patin de contact est avantageusement choisie pour garantir une bonne combinaison de glissement entre la matière de la surface de glissement et celle du patin de contact.
Selon un développement préférentiel de l’invention, le patin de contact est réalisé en matière plastique. Le patin de contact peut être surmoulé ou collé à l’appui de couple. Ainsi, ce patin de contact se réalise de manière simple et économique. De plus, la matière plastique est une matière légère et économique. On dispose d’un choix très important de matières plastiques ayant des propriétés particulières permettant ainsi de choisir la matière plastique la plus appropriée pour l’utilisation envisagée.
De façon préférentielle, l’extrémité axiale côté extérieur du boîtier, comporte un matage de manière à fixer le palier de l’écrou de vis dans la direction axiale entre un appui de boîtier et le matage. Le matage en mécanique est une liaison par la force et la forme entre deux pièces. Cette liaison est réalisée par formage plastique. Ce formage de la zone du bord d’une pièce permet de réaliser une liaison solidaire.
Une telle zone de bord est prévue à l’extrémité, côté axial, du boîtier. Cette zone de bord du boîtier a une épaisseur de matière permettant le matage. Le matage bloque axialement le palier appuyé contre l’épaulement du boîtier sans nécessiter de pièce supplémentaire dans le boîtier. Le matage se réalise de manière simple et économique pendant la fabrication.
Selon un développement avantageux, l’extrémité radialement extérieure de l’évidement a une partie arrondie. L’évidement au sens de l’invention est une zone n’ayant pas de coin. Cela signifie que la zone est réalisée à l’extrémité radiale extérieure de l’évidement avec un arrondi. Cet arrondi s’oppose à un effet de coincement. De plus, un tel évidement avec un arrondi se réalise de manière plus simple et plus économique par fraisage.
L’invention a également pour objet un procédé de réalisation d’un tel générateur électromécanique de pression de frein comme cela a été déjà développé. Le procédé comprend les étapes consistant à réaliser une liaison par la matière entre les deux parties du boîtier, à développer une cylindre hydraulique s’étendant sur les parties du boîtier et qui reçoit une broche ou vis, un écrou et un piston hydraulique ; on réalise des évidements continus avec des surfaces de glissement dans la région du cylindre hydraulique avec une orientation axiale et les évidements et les surfaces de glissement traversent les parties de boîtier et constituent ainsi en réunion, des appuis de couple pour le piston hydraulique assurant un blocage en rotation du piston hydraulique et de la broche. Ce procédé permet d’obtenir les avantages déjà cités, du générateur électromécanique de pression de frein.
De manière avantageuse, on réunit les parties de boîtier formant le boîtier par une soudure par friction réalisant une liaison par la matière. Le soudage par friction génère l’énergie de friction non par le mouvement relatif des deux partenaires d’assemblage, mais à l’aide d’un outil tournant, résistant aux frottements. La zone entre les deux parties de boîtier est chauffée par l’outil rotatif de façon que les deux parties de boîtier s’assemblent par une liaison par la matière. Ce procédé de soudage ne nécessite ni matériau supplémentaire, ni gaz protecteur. En plus, cette liaison par soudage se fait à une température relativement basse ce qui réduit les déformations des parties de boîtier.
Selon un autre développement avantageux, l’extrémité, côté axial, du boîtier est matée après la mise en place d’un palier recevant l’écrou de vis de sorte que le palier est ainsi tenu dans la direction axiale. Ce procédé de matage est associé aux avantages déjà évoqués.
L’invention a également pour objet un véhicule équipé d’un tel générateur électromécanique de pression de frein pour un système hydraulique de frein. Ce véhicule bénéficie des avantages déjà cités du générateur électromécanique de pression de frein. Selon un développement préférentiel, le véhicule est à fonctionnement automatisé ou totalement autonome.
Présentation des dessins
La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d’un générateur électromécanique de pression de freinage représenté dans les dessins annexés dans lesquels :
Description du mode de réalisation de l’invention
La figure 2 est un schéma d’un système de frein hydraulique 10 de véhicule comportant un générateur électromécanique de pression de frein 14. Le système de frein hydraulique 10 comprend le générateur électromécanique de pression de frein 14. Ce générateur de pression de frein 14 comprend une unité piston/cylindre 18 alimentée en liquide de frein à partir d’un réservoir de liquide de frein 22.
L’unité piston/cylindre 18 est commandée par la pédale de frein 26 actionnée par le conducteur et la course de pédale qui en résulte est mesurée par un capteur de course de pédale 30 dont le signal est transmis à un appareil de commande 34.
Bien que la figure 2 montre le principe d’un amplificateur de force de freinage, on mesure ici principalement la course de la pédale de frein à l’aide du capteur de course de pédale 30. On peut également générer une pression de freinage sans la course de la pédale de frein de sorte que le véhicule pourra également être freiné en mode autonome.
A partir de la course de pédale de frein, mesurée, l’appareil de commande 34 génère, un signal de commande du moteur électrique 38 du générateur de pression de frein 14. Le moteur électrique 38 relié à une transmission (non représentée) du générateur de pression de frein 14, amplifie la force de freinage fournie par la pédale de frein 26 dans le cas d’un système découplé, en fonction du signal de commande. Pour cela, en fonction de l’actionnement de la pédale de frein 26, le moteur électrique 38 commande le dispositif de transmission à vis 40 du générateur de pression de frein 14 pour transformer le mouvement de rotation du moteur électrique 38 en un mouvement de translation.
L’actionnement de la pédale de frein 26 met sous pression le liquide de frein de l’unité piston/cylindre 18 à l’aide du générateur de pression de frein 14. Cette pression de frein mesurée est transmise par une conduite de frein 42 à l’unité hydraulique de frein 46. L’unité hydraulique de frein 46 qui n’est représentée ici que sous la forme d’un boîtier, applique par différentes soupapes et autres composants un programme de stabilité, par exemple, électronique, ESP. L’unité hydraulique du frein 46 est en plus reliée à au moins une installation de frein de roue 50, ce qui permet, par un circuit correspondant de soupapes, d’appliquer une force de frein à l’installation de frein de roue 50.
La figure 3 est une vue en coupe d’un exemple de réalisation du dispositif de transmission à vis 40 selon l’invention du générateur électromécanique de force de freinage 14. Le dispositif de transmission à vis 40 comprend un boîtier 64 formé de deux moitiés 64a, 64b (voir figure 4). Le boîtier 64 réalisé en métal constitue un cylindre hydraulique en forme de pot 68.
Le dispositif d’entraînement à vis 40 comprend un écrou 72 monté dans le boîtier 64 par un palier 76. Une extrémité axiale de l’écrou 72 de cet exemple de réalisation porte une roue d’entraînement 80 reliée solidairement en rotation à l’écrou 72. Cette roue d’entraînement 80 entraîne l’écrou 72 par le moteur électrique 38 non représenté. L’écrou 72 tourne ainsi autour de son axe longitudinal.
L’écrou 72 entoure une broche 84 en prise par un filetage 88 avec l’écrou 72. La broche 84 est solidaire en rotation du piston hydraulique 92 et le boîtier 64 forme un moyen de blocage en rotation 96, 100 de sorte que la rotation de l’écrou 72 permet au tiroir 84 et au piston hydraulique 92 d’effectuer un mouvement axial. Le piston hydraulique 92 effectue ainsi une course de piston.
Le moyen de blocage en rotation 96 du piston hydraulique 92 de cet exemple de réalisation se fait à l’aide de deux appuis de couple 96 qui sont radialement en saillie et dépassant extérieurement le restant du piston hydraulique 92. Les deux appuis de couple 96 font entre eux un angle de 180°. Le moyen de blocage en rotation 100 du boîtier 64 est réalisé dans deux évidements 100, orientés axialement et dans lesquels pénètrent les appuis de couple 96 de sorte que le piston hydraulique 92 et l’écrou de broche 72 sont bloqués en rotation.
Les évidements 100 forment des surfaces de glissement 104 orientées dans la direction axiale et contre lesquelles viennent les appuis de couple 96. Les évidements 100 ont une extrémité radialement extérieure avec un arrondi 108. La rotation de l’écrou 72 fait glisser les appuis de couple 96 dans la direction axiale sur les surfaces de glissement 104 des évidements 100. Les appuis de couple 96 ont une zone de contact avec la surface de glissement 104 des patins de contact 112 dont les caractéristiques de glissement sont améliorées. Dans cet exemple de réalisation, les patins de contact 112 sont en matière plastique.
Le palier 76 par lequel l’écrou 72 est monté dans le boîtier 64 se trouve entre un épaulement de boîtier 116 et l’extrémité axialement extérieure 120 du boîtier 64 dans la direction axiale du boîtier. Cette extrémité axiale 120, côté extérieur, du boîtier 64 comporte un matage 124 pour tenir le palier 76 dans la direction axiale entre l’épaulement de boîtier 116 et le matage 124. Ce matage 124 est réalisé après la mise en place du palier 76.
La figure 4 est une vue en perspective d’un exemple de réalisation du boîtier 64 du dispositif de transmission à vis 40 du générateur électromécanique de pression de freinage 14. Pour expliciter les caractéristiques, dans cette figure, l’écrou 72, la broche 84, le palier 76 et le piston hydraulique 92 ont été supprimés. Cette figure montre le matage 124 réalisé après la mise en place du palier 76.
La figure montre le boîtier 64 composé d’une première partie 64a et d’une seconde partie 64b. La seconde partie 64b du boîtier est reliée à la première partie 64a du boîtier par une liaison par la matière, par exemple, par soudage par friction. Après avoir relié entre elles les deux parties 64a, 64b du boîtier, on réalise le vérin hydraulique 68 et les évidements 100 avec les surfaces de glissement 104, par exemple, par fraisage. La liaison par la matière entre les deux parties de boîtier 64a, 64b réalise ainsi la surface de glissement 104 continue et sans soudure. On évite ainsi d’avoir à installer un rail de sorte qu’il suffit de mettre en place les patins de contact 112 sur les appuis de couple 96.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
10 Système de frein hydraulique
14 Générateur de pression de frein
18 Ensemble piston/cylindre
22 Réservoir de liquide de frein
26 Pédale de frein
30 Capteur de course de pédale
34 Dispositif de commande
38 Moteur électrique
40 Dispositif de transmission à vis
42 Conduite de frein
46 Circuit de frein hydraulique
50 Dispositif de frein de roue
64 Boîtier
64a,64b Parties de boîtier
72 Ecrou
76 Palier
80 Pignon d’entraînement
84 Vis
92 Piston hydraulique
96 Moyen de blocage en rotation/appui de couple
100 Moyen de blocage en rotation du boîtier
104 Surface de glissement
108 Extrémité arrondie
112 Patin de contact
116 Epaulement du boîtier
120 Extrémité côté extérieur du boîtier
124 Matage
Claims (10)
- Générateur électromécanique de pression de frein (14) pour un système hydraulique de frein (10) de véhicule comportant un dispositif d’entraînement à vis (40) pour transformer un mouvement de rotation côté entraînement, en un mouvement de translation et ayant un ensemble piston/cylindre (18) actionné par le dispositif d’entraînement à vis (40) pour générer la pression hydraulique de frein,
le dispositif d’entraînement à vis (40) comprenant :
un écrou (72) entraîné en rotation par un moteur électrique (38),
une broche (84) dont le filetage (88) coopère avec l’écrou (72) pour que la rotation de l’écrou (72) déplace axialement la broche (84),
un piston hydraulique (92) de l’ensemble piston/cylindre (18),
un boîtier (64) de l’ensemble piston/cylindre (18) qui entoure au moins partiellement la vis (84), l’écrou (72) et le piston hydraulique (92),
un moyen de blocage en rotation (96, 100) bloquant en rotation la broche (84) pendant la rotation de l’écrou (72),
générateur caractérisé en ce que
le moyen de blocage en rotation (96, 100) comporte un appui de couple (96) réalisé sur le piston hydraulique (92) et pénétrant dans un évidement axial (100) du boîtier (64), cet évidement (100) réalisant une surface de glissement (104) pour l’appui de couple (96) du piston hydraulique (92). - Générateur électromécanique de pression de frein (14) selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le boîtier (64) comprend deux parties de boîtier (64a, 64b) reliées l’une à l’autre par une liaison par la matière, les évidements (100) occupant les parties de boîtier (64a, 64b) et la surface de glissement (104) étant continue et sans soudure dans la direction axiale. - Générateur électromécanique de pression de frein (14) selon la revendication 1 ou la revendication 2,
caractérisé en ce que
les appuis de couple (96) comportent un patin de contact (112) dans la zone de contact avec la surface de glissement (104), les appuis de couple (96) venant en contact par le patin contre la surface de glissement (104), le patin de contact (112) étant en une matière différente de celle du piston hydraulique (92). - Générateur électromécanique de pression de frein (14) selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
le patin de contact (112) est en une matière plastique. - Générateur électromécanique de pression de frein (14) selon l’une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
l’extrémité axiale extérieure (120) du boîtier (64) comporte un matage (124) pour bloquer dans la direction axiale, le palier (76) de l’écrou de broche (72) entre le matage (124) et l’épaulement de boîtier (116). - Générateur électromécanique de pression de frein (14) selon l’une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
l’extrémité radialement extérieure de l’évidement (100) comporte un arrondi (108). - Procédé de réalisation d’un générateur électromécanique de pression de frein (14) selon l’une des revendications 1 à 6,
selon lequel le procédé comprend les étapes suivantes consistant à :
relier les deux parties de boîtier (64a, 64b) constituant le boîtier (64) par une liaison par la matière, et
réaliser des évidements (100) orientés dans la direction axiale et ayant des surfaces de glissement (104), les évidements (100) et les surfaces de glissement (104) étant réalisés sur les parties de boîtier (64a, 64b) et formant avec les appuis de couple (96) du piston hydraulique (92), le moyen de blocage en rotation (96, 100) du piston hydraulique (92) et de la broche (84). - Procédé selon la revendication 7,
caractérisé en ce que
les parties de boîtier (64a, 64b) constituant le boîtier (64) sont reliées l’une à l’autre par une liaison par la matière réalisée par soudage par friction. - Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8,
caractérisé en ce qu’
après mise en place d’un palier (76) recevant l’écrou de broche (84), on mat l’extrémité axialement extérieure (120) du boîtier (64) pour tenir le palier (76) dans la direction axiale. - Véhicule comportant un générateur électromécanique de pression de frein (14) pour son système de frein hydraulique (10) selon l’une des revendications 1 à 6.
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