FR3096634A1 - Motoréducteur pour actionneur de frein à tambour, comprenant un taux de réduction de 30 A 210 - Google Patents

Abstract

La figure 2B représente un motoréducteur pour actionneur mécanique (7) de frein à tambour (1) de véhicule. Le motoréducteur comprend un moteur électrique (21) comprenant un arbre de sortie (24). Le motoréducteur comprend un réducteur (32) comportant un axe de sortie. Le réducteur (32) comprend un taux de réduction compris entre 30 et 210 entre l’arbre de sortie (24) du moteur électrique (21) et l’axe de sortie du réducteur (32). Figure pour l’abrégé : figure 2B

Description

Motoréducteur pour actionneur de frein à tambour, comprenant un taux de réduction de 30 A 210

L’invention se rapporte aux freins à tambour pour véhicule motorisé. Plus précisément, elle concerne un ensemble motoréducteur pour actionner les segments d'un frein à tambour, offrant un encombrement limité.

Il est connu du document FR3016015 d’implanter au sein d’un frein à tambour, un actionneur mécanique en plus de l’actionneur hydraulique prévu initialement. Un tel frein à tambour 1, représenté à la figure 1, comporte un plateau 2 de révolution d’axe AX équipé d’un premier et d’un deuxième segment en arc de cercles 4 et 3 mobiles radialement pour pouvoir être pressés contre la face interne cylindrique d’un tambour (non représenté).

Les segments 3 et 4 comportent chacun une âme 3a, 4a en tôle plane en forme de portion de couronne circulaire qui porte une garniture de frottement 3b, 4b, et sont montés diamétralement opposés avec leurs extrémités en appui à fois sur un cylindre de roue 6 hydraulique et sur un actionneur mécanique 7 portés par le plateau 2. Ces segments 3 et 4 sont en outre rappelés l’un vers l’autre par deux ressorts de rappel 8 et 9, et plaqués contre le plateau 2 chacun par un ressort 10, 11.

Une biellette de rattrapage d’usure 12 s’étend le long du cylindre de roue 6 en ayant une première extrémité en appui sur l’âme 3a du deuxième segment 3 et une seconde extrémité en appui sur l’âme 4a du premier segment 4.

Le cylindre de roue 6 est destiné à être actionné lors d'une utilisation du frein à tambour 1 selon un premier mode de fonctionnement dit "simplex", qui assure un freinage progressif particulièrement adapté pour freiner le véhicule en service. Il comprend une chambre hydraulique fermée à ses extrémités par deux pistons qui s’écartent l’un de l’autre lorsque la pression hydraulique augmente et pousse les extrémités associées des segments 3 et 4.

L’actionneur mécanique 7 assure quant à lui le freinage de stationnement et de secours en écartant les extrémités associées des segments pour assurer un blocage rapide et puissant des roues du véhicules selon un mode de fonctionnement dit "duo-servo", notamment quand le cylindre de roue 6 est inactif. Cet actionneur est entrainé par un moteur électrique 21 d’axe AY.

En pratique, l’une des difficultés associées à l’utilisation d’un actionneur mécanique réside dans la nécessité de convertir une vitesse rotation élevée associée à un faible couple du moteur électrique 21, en un faible déplacement avec un effort suffisant.

A cet effet, le document FR3016015 enseigne de prévoir un module de réduction qui transmet une rotation du moteur 21, plus précisément une rotation d’un pignon moteur d’axe AY entraîné directement par ce moteur, à l’actionneur mécanique 7. Ce module de réduction est centré sur l’axe AY et comprend plusieurs étages de trains épicycloïdaux d’axe AY afin d’assurer une démultiplication de vitesse suffisante entre sa sortie mesurée au niveau d’un pignon de sortie d’axe AY s’accouplant à l’actionneur mécanique 7 et son entrée mesurée au niveau du pignon moteur, c’est-à-dire un taux de réduction suffisant.

Néanmoins, le taux de réduction du module de réduction reste relativement faible. Le module de transmission est alors raccordé à un moteur électrique de forte puissance, couteux et encombrant, pour que le motoréducteur puisse satisfaire à toutes les conditions de freinage du véhicule motorisé ainsi qu’aux exigences légales concernant le freinage du véhicule.

En outre, le moteur et le module de réduction sont logés ensemble dans un boitier cylindrique. L’association du moteur et du module de réduction impose de disposer l’axe du moteur parallèlement aux axes des trains épicycloïdaux, et l’axe du module de réduction parallèlement aux axes des roues dentées de l’actionneur mécanique. Il en résulte un encombrement important du motoréducteur.

Or l’espace disponible au niveau des roues est relativement réduit. En outre cet espace est très variable en taille et en forme suivant le modèle de véhicule. Il est alors souhaitable de disposer d’un motoréducteur d’encombrement réduit facilitant son intégration sur différents modèles de véhicule.

C’est par conséquent un but de la présente invention d’offrir un motoréducteur, par exemple pour actionner un frein de parking d’un frein à tambour, présentant une architecture le rendant adaptable à des espaces disponibles de forme et de taille variables, tout en limitant son coût, en respectant les exigences légales et en permettant des conditions d’utilisation extrêmes du frein à tambour.

A cet égard, l’invention a pour objet un motoréducteur pour un actionneur mécanique de frein à tambour de véhicule. Le motoréducteur comporte un moteur électrique comprenant un arbre de sortie, et un réducteur comprenant un axe de sortie.

Selon l’invention, le motoréducteur est configuré pour présenter un taux de réduction compris entre 30 et 210 entre l’arbre de sortie du moteur électrique et un moyen d’accouplement du réducteur et de l’actionneur. Ce taux de réduction correspond au rapport de la vitesse de rotation d’arbre de sortie du moteur, en entrée du réducteur, sur la vitesse de rotation en entrée de l’actionneur. Le taux de réduction du motoréducteur est par exemple sensiblement compris entre 30 et 210 entre l’arbre de sortie du moteur électrique et la sortie du réducteur.

Grâce au taux de réduction du motoréducteur selon l’invention, il est possible de raccorder un moteur électrique de plus faible puissance au réducteur. Du fait de sa faible puissance, le moteur électrique est moins encombrant. Il est également moins coûteux. Le moteur électrique peut également être sans balais.

Or, le volume du motoréducteur est lié en grande partie au volume du moteur électrique. La diminution du volume du moteur électrique entraine une réduction du volume du motoréducteur, bien qu’elle soit partiellement compensée par une augmentation du volume du réducteur.

Par ailleurs, la liberté de forme et d’agencement du réducteur dans un véhicule est supérieure à celle du moteur électrique. La diminution du volume du moteur électrique, y compris au détriment du volume du réducteur, offre donc une plus grande liberté de forme et d’agencement du motoréducteur dans un véhicule.

Le motoréducteur selon l’invention présente donc un volume réduit, un coût plus faible, une plus grande liberté de forme et d’agencement dans un véhicule, tout en offrant de bonnes performances de freinage du véhicule et en se conformant aux exigences légales concernant le freinage du véhicule.

L’invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non.

Selon une particularité de réalisation, le motoréducteur comprend un renvoi d’angle qui comprend un engrenage à roue plate entre l’axe de sortie du réducteur et l’actionneur mécanique pour frein à tambour.

L’actionneur peut alors être disposé en continuité du train d’engrenages et le motoréducteur peut offrir une forme encore plus facilement intégrable dans un véhicule.

Selon une autre particularité de réalisation, le motoréducteur comprend un renvoi d’angle qui comporte un engrenage à roue plate entre l’arbre de sortie du moteur électrique et le réducteur.

Le moteur peut alors être disposé en continuité du train d’engrenages et le motoréducteur peut offrir une forme encore plus facilement intégrable dans un véhicule.

Selon une particularité de réalisation, le réducteur comporte des engrenages étagés à engrènement tangentiel. Chaque engrenage étagé comporte chacun une roue dentée et un pignon coaxiaux superposés et solidaires entre eux en rotation, les engrenages étagés étant montés mobiles en rotation autour d’axes de rotation parallèles entre eux.

Grâce à la structure du réducteur, la disposition des engrenages les uns par rapport aux autres est relativement libre. La forme générale du réducteur peut alors être adaptée à la configuration de l’espace disponible. Le réducteur peut par exemple avoir une forme relativement rectiligne, une forme courbe, voire une forme en S. La structure d’un tel réducteur offre une certaine liberté dans le choix de la forme extérieure du motoréducteur

En outre, le réducteur peut être avantageusement relativement fin et plat dans la direction des axes des pignons et roues dentées. Ainsi il peut être disposé dans des espaces réduits.

En d’autres termes, on réalise un module de réduction comportant une cascade de pignons et de roues dentées, avantageusement formés par des engrenages étagés, pouvant être déployés selon des formes très variées pour s’adapter à la géométrie de l’espace disponible.

Le faible encombrement du motoréducteur, la liberté de choix de la forme du réducteur et la liberté d’agencement du motoréducteur dans un véhicule motorisé sont d’autant plus intéressants que le réducteur tend à présenter un volume important du fait de son taux de réduction élevé.

Selon une particularité de réalisation, le réducteur comporte uniquement des engrenages étagés.

Selon une particularité de réalisation, les engrenages étagés sont au moins en partie alternés de sorte que le motoréducteur présente une forme générale sensiblement plate.

Selon une particularité de réalisation, l’arbre de sortie du moteur électrique est orthogonal aux axes de rotation autour desquels sont aptes à tourner les engrenages étagés.

Selon une particularité de réalisation, l’axe de sortie du réducteur est parallèle aux axes de rotation autour desquels sont montés libres en rotation les engrenages étagés.

Le réducteur peut comporter une platine et les axes autour desquels les engrenages étagés sont montés libres en rotation, peuvent être solidaires de la platine.

Dans un exemple de réalisation, la platine comporte au moins deux portions disposées dans des plans parallèles distincts.

Le motoréducteur comporte avantageusement un boitier comprenant une première partie formant un fond et une deuxième partie formant un couvercle, la platine étant disposée dans le fond du boîtier.

Par exemple, le réducteur comporte entre quatre à six engrenages étagés.

L’invention porte aussi sur un frein à tambour pour véhicule motorisé. Le frein à tambour comporte un tambour, un plateau, deux segments, un actionneur mécanique au moins partiellement fixé sur le plateau, et un motoréducteur tel que défini ci-dessus.

Selon une particularité de réalisation, le motoréducteur est monté sur le plateau de sorte que, les axes de rotation autour desquels sont montés libres en rotation les engrenages étagés sont parallèles à l’axe de révolution du tambour.

Selon une particularité de réalisation, l’actionneur mécanique est configuré pour faire fonctionner le frein à tambour dans un mode de type duo servo. Le taux de réduction est compris entre 30 et 70 entre l’arbre de sortie du moteur électrique et le moyen d’accouplement du réducteur et de l’actionneur. Le taux de réduction du motoréducteur est par exemple sensiblement compris entre 30 et 70 entre l’arbre de sortie du moteur électrique et la sortie du réducteur, notamment un axe de sortie du réducteur ou un élément de transmission en sortie du réducteur.

Le taux de réduction est relativement faible pour permettre un blocage rapide et puissant des roues du véhicule lorsque le frein à tambour a un fonctionnement dit "duo-servo".

Selon une particularité de réalisation, l’actionneur mécanique est configuré pour faire fonctionner le frein à tambour dans un mode de type simplex. Le taux de réduction du motoréducteur est compris entre 70 et 210 entre l’arbre de sortie du moteur électrique et le moyen d’accouplement du réducteur et de l’actionneur. Le taux de réduction du motoréducteur est par exemple sensiblement compris entre 70 et 210 entre l’arbre de sortie du moteur électrique et la sortie du réducteur.

Le taux de réduction est relativement élevé de sorte à assurer un freinage progressif qui est particulièrement adapté pour freiner le véhicule en freinage de service, lorsque le frein à tambour fonctionne dans un mode de type dit "simplex".

Selon une particularité de réalisation, le frein à tambour est configuré pour immobiliser un véhicule motorisé d’au moins 3500 kg sur une pente à 30%, lorsqu’il est monté sur le véhicule.

Le frein à tambour et en particulier le motoréducteur respectent alors les exigences légales qui correspondent à des conditions extrêmes de freinage.

La présente invention a également pour objet un procédé de réalisation d’un motoréducteur tel que décrit ci-dessus comportant :
- la fabrication de la platine et des axes solidairement à la platine,
- la mise en place des engrenages étagés autour des axes,
- la fourniture d’un boîtier comportant un fond et un couvercle,
- la mise en place de la platine munie des engrenages étagés dans le fond du boitier,
- la mise en place du couvercle du boîtier.

Le taux de réduction du réducteur du motoréducteur est déterminé d’après le mode de fonctionnement souhaité du motoréducteur.

La présente invention a enfin pour objet un procédé de réalisation d’un frein à tambour à actionnement électromécanique comportant :
- la réalisation d’un frein à tambour,
- la réalisation d’un motoréducteur selon le procédé de réalisation tel que décrit ci-dessus,
- la mise en place du motoréducteur de sorte que l’engrenage étagé en sortie du réducteur entraîne via un renvoi d’angle une roue dentée de l’actionneur mécanique,
- la fixation du motoréducteur sur le plateau du frein à tambour.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

, déjà décrite, est une vue en perspective d’un frein à tambour à actionneur de frein de parking électrique selon une conception générale connue,

est une vue en perspective d’un frein à tambour muni d’un motoréducteur selon un premier exemple de réalisation de la présente invention, le tambour et le couvercle du boîtier du motoréducteur n’étant pas représentés,

est une vue en perspective du frein de la figure 2A sur laquelle l’actionneur mécanique est visible ainsi que le renvoi d’angle entre le réducteur et l’actionneur mécanique,

est une vue détaillée du renvoi d’angle en sortie du moteur du motoréducteur qui est représenté à la figure 2B,

est une vue de côté du renvoi d’angle en sortie du moteur qui est représenté à la figure 3,

est une représentation en perspective du montage du motoréducteur et du frein à tambour sur le châssis d’un véhicule, le tambour étant omis,

illustre le fonctionnement de l’actionneur mécanique du frein à tambour lorsque le véhicule est à l’horizontale et sensiblement immobile,

illustre le fonctionnement de l’actionneur mécanique du frein à tambour lorsque le frein à tambour est soumis à un couple dans le sens antihoraire,

illustre le fonctionnement de l’actionneur mécanique du frein à tambour lorsque le frein à tambour est soumis à un couple dans le sens horaire,

est une vue en perspective d’un frein à tambour muni d’un motoréducteur selon un deuxième exemple de réalisation de la présente invention, le tambour et le couvercle du boîtier du motoréducteur n’étant pas représentés.

Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d’une figure à l’autre.

Le frein à tambour 1 du premier mode de réalisation comporte un actionneur mécanique 7 de frein de parking électrique. Il présente une conception générale du même type que celle qui a été décrite précédemment pour un frein à tambour de structure connue. Par soucis de concision, la description de la conception générale du frein à tambour 1 en référence à la figure 1 n’est pas reprise ici.

Les figures 2A et 2B représentent en perspective un exemple avantageux d’un motoréducteur MR1 selon l’invention associé au frein à tambour 1 selon le premier mode de réalisation.

Le motoréducteur MR1 comporte un moteur électrique 21 et un module de transmission ou réducteur 32.

Dans l’exemple représenté, le moteur électrique 21 et son arbre de sortie 24 s’étendent le long d’axe AY et l’axe de sortie du réducteur 32 s’étend selon un axe orthogonal à l’axe AY.

Dans cet exemple, le module de transmission est prévu pour s’étendre parallèlement au plateau 2.

La chaîne cinématique du module de transmission se présente sous la forme d’une réduction dite composée dans lequel les éléments d’engrenage se présentent sous la forme d’un train linéaire d’engrenages étagés à contact extérieur, de préférence au nombre de quatre à six. Dans l’exemple des figures 2A et 2B, on dénombre cinq engrenages étagés 34, 35, 36, 37 et 38.

Les engrenages étagés 34, 35, 36 et 37 comprennent respectivement un premier étage sous la forme d’une roue dentée 34a, 35a, 36a, 37a et un second étage sous la forme d’un pignon 34b, 35b, 36b, 37b lié rigidement à la roue dentée correspondante avec un diamètre inférieur à celle-ci. L’engrenage 38 comporte une roue dentée 38a et un pignon 38b.

Les engrenages étagés 34, 35, 36, 37 et 38 sont prévus chacun pour être montés à rotation autour d’un axe distinct fixe AX34, AX35, AX36, AX37 et AX38, chacun de ces axes étant parallèles entre eux et disposés dans cet ordre suivant la direction de la réduction, i.e. depuis le pignon moteur jusqu’à l’actionneur mécanique 7. Ils sont notamment dimensionnés de façon à ce que le pignon formant la sortie d’un engrenage engrène dans la roue dentée de l’engrenage suivant, avec la roue dentée 34a formant l’élément d’entrée de la chaîne cinématique, tandis que le pignon 38b forme l’élément de sortie de cette chaîne. Les axes physiques AX34, AX35, AX36, AX37 et AX38 sont schématisés par les axes géométriques.

De manière générale, le frein 1 comprend un taux de réduction compris entre 30 et 210 entre l’arbre de sortie 24 du moteur électrique 21 et l’entrée de l’actionneur 7. Plus précisément, le taux de réduction est compris entre 30 et 210 entre l’arbre de sortie 24 du moteur électrique et la roue dentée 50 de l’engrenage de transmission 52 qui transmet la rotation du réducteur 32 à l’actionneur 7. Le taux de réduction du motoréducteur est élevé, ce qui permet d’utiliser un moteur électrique 21 de faible puissance, peu encombrant et peu coûteux.

L’agencement du moteur électrique 21 est moins libre que celui du réducteur étagé 32. Or le volume du moteur électrique 21 représente la majorité du volume du motoréducteur. Par conséquent, le taux de réduction du réducteur 32 permet de réduire le volume du motoréducteur et offre une grande liberté de forme et d’agencement du motoréducteur. La liberté de forme et d’agencement du motoréducteur est d’autant plus importante que le la liberté de forme et d’agencement du réducteur 32 est supérieure à celle du moteur électrique 21.

La mise en œuvre d’un réducteur 32 sous la forme d’un train à engrenages étagées offre une grande liberté dans la forme que peut prendre le réducteur pour un taux de réduction déterminé. En effet, la disposition relative des axes des engrenages étagés est libre, seules étant fixées les distances entre les axes assurant un engrènement tangentiel d’un pignon et d’une roue dentée. Par conséquent, le train d’engrenages peut présenter une forme plus ou moins déployée et ainsi peut être adapté au mieux à l’environnement disponible autour de la roue. Dans l’exemple représenté, les axes des engrenages sont disposés sensiblement le long d’un arc ce cercle, cet arc de cercle pouvant présenter un rayon de courbure plus ou moins important. En effet le train d’engrenages peut être plus ou moins déroulé tout en conservant le taux de réduction. Dans d’autres exemples de réalisation, les axes des engrenages sont disposés le long d’une courbe en S ou le long d’une droite.

En outre, la mise en œuvre d’engrenages étagés permet de réduire la longueur de la chaîne de réduction et donc de réduire le porte-à-faux du moteur qui pourrait être dommageable à long terme pour le fonctionnement du motoréducteur et donc du frein.

Néanmoins, un module de transmission comportant des pignons et des roues dentées simples engrenant des engrenages étagés ne sort pas du cadre de la présente invention.

En outre, une ou plusieurs roues folles peuvent être ajoutées au sein de la chaîne de réduction sans modifier le rapport de réduction, par exemple pour allonger la chaîne de réduction en vue de déporter davantage le moteur.

De manière très avantageuse et comme cela est représenté sur les figures 2A et 2B, tout ou partie des engrenages étagés est alterné. Sur la figure 2A, les pignons 35b et 37b sont du même côté que la roue dentée 36a. Ainsi, le réducteur peut être relativement plat et fin, ce qui lui permet de pouvoir être plus facilement intégré le long du tambour. Le motoréducteur a une épaisseur comprise par exemple entre 1 cm et 8 cm, de préférence entre 1,5 cm et 5 cm, de manière encore préférée entre 2 cm et 3 cm, par exemple une épaisseur égale à 2,5 cm.

La liberté de forme et d’agencement du réducteur 32 est d’autant plus intéressante que le volume du réducteur 32 est important du fait de son taux de réduction élevé.

Sur la figure 5, on peut voir le motoréducteur logé entre le plateau 2 du frein à tambour auquel il est fixé et le châssis C du véhicule automobile. On constate que la forme plate et allongée du motoréducteur lui permet d’être logé dans un espace étroit et en outre permet de disposer le moteur dans une zone plus large pour recevoir le moteur. Le réducteur selon l’invention permet avantageusement un déport du moteur par rapport à l’actionneur mécanique du frein à tambour. Comme décrit ci-dessus, ce déport peut être ajusté par exemple en allongeant la chaîne de réduction en insérant une ou des roues folles dans la chaîne de réduction.

De manière très avantageuse, les axes AX34 à AX38 autour desquels les engrenages étagés tournent sont solidaires d’une platine 53 unique visible sur la figure 6, qui est montée dans le fond d’un boîtier 54 logeant le train d’engrenages. Les axes sont perpendiculaires à la platine. Par exemple ils sont réalisés d’un seul tenant avec la platine 53 par moulage ou ils sont en matériau métallique et sont surmoulés dans une platine en matériau plastique ou ils sont rapportés sur celle-ci. De préférence, la platine 53 est en tôle métallique, avantageusement en acier.

Dans un exemple de réalisation, les axes sont directement solidaires du boîtier, aucune platine n’est alors mise en œuvre.

Dans l’exemple représenté, la platine comporte deux portions 53.1 et 53.2 s’étendant dans deux plans parallèles. Les axes AX34 et AX35 sont fixés à la portion 53.1 et les axes AX36, AX37 et AX38 sont fixés à la portion 53.2. Cette disposition en plusieurs plans est rendu possible du fait du degré de liberté offert par l’engrènement des pignons et roues dentées dans la direction des axes des engrenages étagés. Cette possibilité de répartir les axes dans plusieurs plans parallèle offre une liberté supplémentaire pour adapter la forme du réducteur à l’environnement. En effet, si l’environnement requiert un boîtier avec un ou plusieurs décrochements, la platine 53 peut être conformée pour suivre ces décrochements sans que soit modifié les propriétés de réduction de la chaîne d’engrenages étagés. Dans un exemple, la platine comporte trois portions, deux portions dans un même plan et une autre portion dans un plan différent et parallèle au plan des deux portions, et reliant les deux portions.

Le réducteur selon l’invention offre à la fois une grande liberté de forme dans le plan orthogonal aux axes des engrenages et également dans la direction des axes des engrenages étagés.

La mise en œuvre d’une platine unique présente l’avantage de pouvoir réaliser la chaîne de réduction préalablement et de pouvoir la monter simplement dans le boîtier.

De manière très avantageuse, le boîtier loge à la fois le moteur et le réducteur, ce qui simplifie l’assemblage du motoréducteur et la réalisation des étanchéités. Dans l’exemple représenté, le boîtier comporte deux parties, une première partie 54.1 comportant le fond sur lequel repose la platine 53 portant les axes des engrenages étagés et une deuxième partie 54.2 formant couvercle. De manière très avantageuse, le fond 54.1 loge à la fois le moteur et le réducteur et le couvercle 54.2 recouvre à la fois le moteur et le réducteur.

Dans l’exemple des figures 2A et 2B, le fond présente un décrochement. La forme du capot peut également être adaptée à l’environnement et/ou aux contours des engrenages.

La première et la deuxième partie peuvent être symétriques par rapport à un plan passant par la zone de jonction entre la première et la deuxième partie.

Le boîtier est avantageusement réalisé par moulage de matière plastique.

De manière avantageuse, le boîtier 54 comporte des moyens 56 pour fixer le motoréducteur au frein à tambour, plus particulièrement le réducteur au plateau afin de limiter les déplacements du moteur réducteur qui pourraient l’endommager et/ou générer un bruit indésirable. Par exemple, les moyens 56 pour fixer le motoréducteur au plateau comportent des passages de vis 58 traversant le boîtier 54 dans la direction X à l’extérieur des engrenages, et dans lesquels sont destinées à être montées des vis coopérant avec des ouvertures correspondantes prévues dans le plateau.

De manière avantageuse, les passages de vis 58 forment des moyens de positionnement de la platine par rapport au fond 54.1 du boîtier. Dans l’exemple représenté, les passages de vis comportent des tubes issus de matière avec le fond 54.1 du boîtier et des encoches 60 sont formées dans le bord extérieur de la platine 53. Les encoches et reçoivent les tubes des passages de vis.

En variante, des moyens de positionnement distincts des passages de vis sont envisageables.

De manière très avantageuse et comme cela est représenté sur les figures 2A et 2B, l’axe du moteur électrique est orthogonal aux axes des engrenages étagés, il s’étend ainsi dans la continuité de la forme train d’engrenages dans le plan. Le motoréducteur présente alors une forme qui peut suivre le bord périphérique du tambour autour de l’essieu. Dans cet exemple, le motoréducteur MR1 comporte un premier renvoi d’angle 44 reliant le moteur 21 et le réducteur 32 et un deuxième renvoi d’angle 46 reliant la sortie du module de transmission et l’actionneur 7.

Le premier renvoi d’angle 44 est avantageusement de type engrenage à roue plate et comporte un pignon 25 et une roue dentée plate 34a, le pignon 25 engrenant dans la roue dentée plate 34a. Le pignon 25 est en prise avec l’arbre de sortie 24 du moteur électrique 21.

La roue dentée plate 34a comporte une roue dont la denture est formée en couronne sur une face de la roue. Sur la figure 3, on peut voir représenté seul l’engrenage à roue plate.

Le renvoi d’angle à roue plate offre l’avantage d’offrir une liberté dans l’orientation de l’axe du pignon 25 par rapport à l’axe de la roue dentée 34a, i.e. une grande liberté dans le choix de l’angle du renvoi d’angle. En effet l’angle α entre l’axe AX34 et l’axe AY peut varier par exemple de 30° à 135°. Ainsi on dispose d’un grand choix d’orientations entre le moteur et le module de transmission, pour adapter la forme du motoréducteur à celle de l’espace disponible. En outre les contraintes au niveau de la précision de montage sont réduites.

De plus, la position des dents du pignon 25 par rapport aux dents de la roue dentée 34a peut varier. Sur la figure 4, la longueur d’engrènement Le correspond à la longueur de la zone d’engagement des dents du pignon avec les dents de la roue dentée 34a. Le pignon 25 peut être disposé par rapport à la roue dentée avec un jeu j. Le jeu j est compris par exemple entre +/- 1/100 mm et +/- 10 mm, avantageusement entre +/- 1/10 mm et +/- 5mm, de manière préférée entre +/- 1 mm et +/- 3 mm et de manière encore plus préférée entre +/-2mm.

Ce jeu de montage permis par l’engrenage à roue plate participe à offrir une plus grande liberté dans l’agencement des différents éléments du motoréducteur. Les contraintes de précision de montage sont également davantage relâchées.

De plus un renvoi d’angle comportant un engrenage à roue plate offre une efficacité de l’ordre 97% à 99%. Par comparaison, l’efficacité d’un renvoi d’angle à roue conique est inférieure d’environ 30% de celle d’un renvoi d’angle à roue plate.

Dans l’exemple représenté et de manière avantageuse, le deuxième renvoi d’angle est également à roue plate. La roue dentée 38a qui est entraînée par le pignon 37b, porte sur une de ses faces, la face supérieure dans la représentation des figures 2A et 2B, le pignon 38b qui engrène une roue dentée 48 d’un engrenage de transmission 52 qui transmet la rotation du motoréducteur à l’actionneur 7. L’engrenage de transmission 52 comporte des roues 48, 50 à axes parallèles.

Le pignon 38b comporte une couronne dentée. Le pignon 38b et la roue dentée 48 forment l’engrenage à roue plate du deuxième renvoi d’angle de l’actionneur.

Dans l’exemple représenté, l’engrenage de transmission 52 comporte la roue dentée 48 et une roue dentée 50, qui provoque l’écartement de pistons en appui sur des extrémités des segments de frein et écarte ceux-ci en direction du tambour. L’engrenage de transmission 52 forme un moyen d’accouplement du réducteur 32 et de l’actionneur 7.

Selon une variante, les premier et le deuxième renvois d’angle sont des renvois d’angle coniques. Selon une autre variante l’un des renvois d’angle est à roue plate et l’autre est un renvoi d’angle conique.

Sur la figure 9, on peut voit un autre exemple de motoréducteurs MR2 selon l’invention comportant un renvoi d’angle 46 uniquement en sortie. Dans cet exemple, l’arbre de sortie du moteur électrique entraîne directement la roue dentée 34a. La réduction de chaque couple roue dentée/pignon engrenées est adaptée afin que la réduction totale soit celle attendue. En effet dans cet exemple un étage de réduction est supprimé par rapport à l’exemple des figures 2A et 2B.

Dans un autre exemple non représenté, la roue dentée en sortie engrène directement les dents de roue dentée de l’actionneur. Dans ce cas, les axes des engrenages étagés sont orthogonaux aux axes des engrenages étagés des figures 2A et 2B.

Le frein à tambour 1 selon l’invention permet d’immobiliser le véhicule à l’arrêt en l'empêchant de bouger de façon inopinée. Il satisfait en outre aux exigences légales, par exemple en formant un deuxième système de freinage indépendant du système de freinage de service du véhicule. Il est également configuré pour immobiliser un véhicule d’au moins 3500 kg sur une pente à 30%. Le frein à tambour 1 remplit d'autres fonctions de confort et de sécurité, notamment de par son aptitude à l’autodiagnostic.

De manière générale, l’actionneur mécanique 7 peut être utilisé freinage de service et/ou un freinage de parking d’une roue de véhicule motorisé tel qu’un véhicule automobile.

En mode frein de service, le couple de freinage du frein à tambour 1 selon le premier ou le deuxième mode de réalisation est créé par absorption d'énergie sous l'effet d'un frottement entre d'une part, la piste de frottement portée par une surface intérieure du tambour 15, et d'autre part des garnitures de frottement 3b, 4b du premier et du deuxième segment 4, 3. Ce frottement est obtenu par écartement des segments vers l'extérieur, sous l'effet du cylindre de roue 6 qui forme un premier actionneur du frein à tambour 1.

Depuis la position de repos ou depuis la position de freinage de stationnement, ce premier actionneur 6 amène le frein 1 en position de freinage de service, et le retour à la position de repos est réalisé par exemple par des ressorts de rappel qui relient entre eux les deux segments 3, 4, comme illustré sur la figure 1.

Dans cet exemple, le frein à tambour 1 est agencé pour fonctionner en mode simplex lorsqu'il est actionné en tant que frein de service.

Le cylindre de roue 6 comprend deux pistons 61, 62 opposés, qui actionnent chacun l'un des segments 3, 4 en écartant l'une de l'autre leurs deux extrémités 3d, 4d qui sont en vis-à-vis. Ces deux extrémités sont ici appelées "extrémités mobiles" 3d, 4d et elles sont représentées en haut de la figure 8.

A son extrémité opposée, dite extrémité de butée 3c, 4c, chaque segment 3, 4 s'appuie au plateau 2 par l'intermédiaire d'un élément d'ancrage qui est solidaire du plateau 2 et qui forme une butée pour ce segment 3, 4.

Dans l’exemple de la figure 1, le point d’appui des deux segments est réalisé par un boîtier 71 du deuxième actionneur mécanique 7 par lequel celui-ci est solidarisé rigidement au plateau 2. Cette solidarisation du boîtier 71 au plateau 2 est illustrée symboliquement en figure 6 à figure 8 par le symbole de la terre, en bas et au milieu des figures. Le deuxième actionneur mécanique 7 forme ainsi un point d’appui, ainsi qu’avec chaque élément d’ancrage une région de pivotement pour les segments 3, 4.

En référence à la figure 6, le deuxième actionneur mécanique 7 comprend un ensemble d’actionnement linéaire 70 qui, en mode frein de stationnement ou de secours, appuie sur les extrémités de butée 3c, 4c des segments 3, 4 pour les écarter l'une de l'autre, et mettre ainsi les segments 3, 4 en appui contre la piste de frottement du tambour 15. Le deuxième actionneur mécanique 7 sert alors d’écarteur.

Depuis la position de repos, ou depuis la position de freinage de service, ce deuxième actionneur mécanique 7 amène le frein 1 en position de freinage de stationnement, et le retour à la position de repos est réalisé par exemple par les ressorts de rappel.

Dans le présent exemple, l'ensemble d’actionnement linéaire 70 inclut un premier poussoir 74 et un deuxième poussoir 72 qui sont déplacés l'un par rapport à l'autre en un mouvement linéaire, selon une direction D2 d’actionnement qui est une direction sensiblement tangentielle au plateau 2 et orthogonale à l’axe de rotation AX du tambour. Comme indiqué par les deux flèches de la figure 6, ce déplacement appuie les deux poussoirs 72, 74 respectivement sur les deux extrémités de butée 3c, 4c du premier segment 4 et du deuxième segment 3.

Comme illustré en figure 7 et figure 8, dès qu'un couple de rotation, dans un sens C4 ou dans l'autre sens C5, est appliqué aux segments par le tambour 15 par rapport au plateau 2, par exemple du fait que le véhicule est stationné dans une pente ou que le frein de secours est actionné lorsque le véhicule est en mouvement, le tambour 15 tend à entraîner les segments 3, 4 en rotation dans le sens de ce couple en raison du contact de friction entre les segments 3, 4 et le tambour 15.

La figure 8 illustre plus particulièrement le cas d'un couple C5 dans le sens horaire. Par frottement, le premier segment 4 reçoit ainsi un couple C52 de la part du tambour 15.

Par son extrémité opposée, c'est-à-dire son extrémité "mobile" 4d, le premier segment 4 prend appui sur un élément intercalaire formé par la biellette 12 de rattrapage d’usure par l’intermédiaire d’une articulation 12b, dite première articulation. La première articulation 12b est par exemple un pivot ou bien formée par toute autre coopération de forme comme des encoches engagées entre elles.

La biellette de rattrapage d’usure 12 est mobile ou "flottante" par rapport au plateau 2, et est articulée de la même façon avec l'extrémité "mobile" 3d de l'autre segment 3, de façon à maintenir écartées l'une de l'autre leurs deux extrémités mobiles 4d, 3d.

Sous l'appui du premier segment 4, la biellette 12 transmet ainsi un appui C23 à l'extrémité mobile 3d du deuxième segment 3, de façon sensiblement tangentielle au plateau 2 à une articulation 12a du deuxième segment 3 et de la biellette de rattrapage d’usure 12. Cette deuxième articulation 12a est par exemple un pivot.

Sous l'appui de la biellette de rattrapage d’usure 12, le deuxième segment 3 prend appui sur la piste du tambour 15, et reçoit lui aussi par frottement un couple C53 de la part du tambour 15. Par son extrémité opposée, c'est-à-dire l'extrémité "de butée" 3c, ce deuxième segment 3 transmet au poussoir 72 l'ensemble C30 des couples reçus.

Par rapport au boîtier 71 de l'actionneur mécanique 7, l'ensemble d’actionnement 70 est monté libre en translation tangentielle autour de l'axe de rotation AX, sur une course limitée par une butée de chaque côté de sa position centrale. Dans le sens de rotation de la figure 5, sous l'effet des couples C52 et C53 transmis par le tambour 15, les segments 3, 4 ont ainsi pour effet de déplacer l'ensemble d’actionnement 70 dans le sens de ces couples, soit dans la direction d’actionnement D2 dans le sens D22 selon la flèche blanche vers la gauche et jusqu'à la position de butée illustrée sur la figure 8.

Ainsi, dans le mode de frein de stationnement ou de secours, l'extrémité de butée 3c du deuxième segment 3 prend appui sur le boîtier 71 de l'écarteur pour transmettre au plateau 2 le couple de freinage ou de maintien créé par l'appui des segments 3, 4 sur le tambour 15.

Dans le présent exemple, l'extrémité de butée 3c du deuxième segment 3 et le boîtier 71 du deuxième actionneur mécanique 7 prennent appui l'un sur l'autre par l'intermédiaire du deuxième poussoir 72, par exemple par un accident de forme, ici un épaulement 77 porté par le poussoir en vis-à-vis de la surface extérieure du boîtier 71 au niveau de la ligne verticale en trait mixte sur la figure.

Dans ce sens de rotation de la figure 8, le segment 4 dont l'extrémité de butée 4c reçoit en premier le mouvement du tambour 15 est le segment 4 de gauche sur la figure, qui pivote et s'arcboute sur l’articulation 12b de son extrémité opposée et forme ainsi un segment "comprimé". De façon proche, recevant ainsi un effort tangentiel par son extrémité 3d recevant le mouvement, le deuxième segment 3 se comporte lui aussi en segment "comprimé" en s'arcboutant sur son extrémité de butée 3c.

Ainsi, en mode de frein de stationnement ou de secours, l'activation du deuxième actionneur mécanique 7 fait fonctionner ce même ensemble de frein 1 sur le mode "duo servo", qui fournit un effort d'appui contre le tambour 15 beaucoup plus important que le mode simplex du frein de service, pour un même effort d'actionnement des segments.

Pour permettre à l’actionneur mécanique 7 de faire fonctionner le frein à tambour 1 en mode duo servo, le taux de réduction du frein 1 est par exemple compris entre 30 et 70 entre l’arbre de sortie 24 du moteur électrique 21 et la roue dentée 50 de l’engrenage de transmission 52. Le taux de réduction est par exemple sensiblement compris entre 30 et 70 entre l’arbre de sortie 24 du moteur électrique et la sortie du réducteur 32. Ce taux de réduction relativement faible permet de fournir un effort de freinage suffisant, tout en limitant les modifications structurelles du réducteur 32 et tout en limitant l’augmentation de volume du réducteur 32 par rapport à un réducteur pour motoréducteur de structure classique.

Dans le sens de rotation de la figure 7 qui est inversé par rapport à celui de la figure 8, un couple C4 dans l'autre sens entraîne les segments 3, 4 et la biellette de rattrapage d’usure 12 dans l'autre sens, ce qui déplace l'ensemble d’actionnement 70 selon la direction d’actionnement D2 dans un sens D23 opposé au sens D22, selon la flèche blanche vers la droite et jusqu'à la position de butée illustrée sur la figure.

Le couple de freinage est alors transmis par l'extrémité de butée 4c du premier segment 4, c’est-à-dire le segment de gauche, sur le boîtier 71 de l'écarteur, par l'intermédiaire de l'épaulement 79 du premier poussoir 74, au niveau de la ligne verticale en trait mixte sur la figure.

Dans une variante de réalisation non représentée, l’actionneur mécanique 7 est configuré pour freiner le véhicule motorisé en mode simplex pour assurer le freinage de service du véhicule, le freinage de stationnement et/ou le freinage d’urgence du véhicule. Dans ce cas, le premier actionneur 6 est par exemple remplacé par un point d’appui et il forme une région de pivotements des segments 3, 4.

Le taux de réduction du frein est alors compris entre 70 et 210 entre l’arbre de sortie 24 du moteur électrique 21 et la roue dentée 50 de l’engrenage de transmission 52. Le taux de réduction est notamment sensiblement compris entre 70 et 210 entre l’arbre de sortie 24 du moteur électrique et la sortie du réducteur 32. Cette plage de valeur du taux de réduction permet d’assurer un freinage progressif qui est particulièrement adapté au freinage de service du véhicule, lorsque le véhicule roule à une vitesse modérée ou élevée.

La plage de valeurs du taux de réduction du réducteur 32 permet de raccorder un moteur électrique 21 de plus faible puissance au réducteur 32. Du fait de sa faible puissance, le moteur électrique 21 est moins encombrant. Il est également moins coûteux.

Le moteur électrique 21 peut aussi être un moteur sans balais, par opposition aux moteurs à balais qui sont classiquement employés dans les motoréducteurs pour actionneur mécaniques de frein.

Du fait de son taux de réduction plus important, le réducteur 32 présente un volume plus grand que celui d’un réducteur de structure classique pour motoréducteur de frein à tambour 1. Néanmoins, le volume global du motoréducteur est réduit. Surtout, le réducteur 32 présente une plus grande liberté de forme et d’agencement que le moteur électrique 21, ce qui offre une plus grande liberté de forme et d’agencement du motoréducteur dans un véhicule.

Le motoréducteur selon la présente invention peut être facilement intégré à des espaces au niveau des roues de forme et de taille très variées, et donc peut être appliqué à différentes modèles de véhicule. L’adaptation de celui-ci à un espace donné est relativement aisée, en effet la forme du motoréducteur peut être modifiée en changeant la disposition relative des axes des engrenages étagés, notamment pour un taux de réduction déterminé. Cette adaptation ne nécessite pas de nouveaux développements longs et coûteux.

Grâce à son taux de réduction élevé, le motoréducteur selon l’invention présente un volume réduit, une plus grande liberté de forme et d’agencement, ainsi qu’un coût plus faible, tout en satisfaisant aux conditions extrêmes de freinage lors de l’utilisation du véhicule, ainsi qu’aux exigences légales concernant le freinage du véhicule.

Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation représentés sans sortir du cadre de l’exposé de l’invention.

En particulier, le frein à tambour 1 peut comprendre un deuxième actionneur mécanique 7 tel que celui décrit ci-dessus au lieu du cylindre de roue 6 d’un frein 1 qui a été décrit en référence à la figure 1. Dans ce cas, le deuxième actionneur mécanique 7 est notamment apte à faire fonctionner le frein à tambour 1 en mode simplex, en particulier en freinage de service du véhicule. Le taux de réduction du motoréducteur est notamment compris entre 70 et 210 entre l’arbre de sortie 24 du moteur électrique 21 et la roue dentée 50 de l’engrenage de transmission 52. En particulier, le taux de réduction du motoréducteur est par exemple sensiblement compris entre 70 et 210 entre l’arbre de sortie 24 du moteur électrique 21 et la sortie du réducteur 32.

Le frein à tambour 1 peut également comprendre uniquement des actionneurs mécaniques. Dans ce cas, il n’est pas raccordé à un circuit hydraulique de freinage.

Le véhicule peut également comprendre un frein à disque pour freiner la même roue que le frein à tambour 1, notamment en freinage de service. Dans ce cas, le frein à tambour 1 sert de frein de parking. Le tambour 15 est par exemple monté à l’intérieur du disque, selon une architecture connue de type « drum in hat ».

NOMENCLATURE EN REFERENCE AUX FIGURES

1 : frein à tambour
2 : plateau
3 : deuxième segment
4 : premier segment
3a, 4a : âmes
3b, 4b : garnitures de frottement
3c, 4c : extrémités de butée des segments
3d, 4d : extrémités mobiles des segments
6 : cylindre de roue hydraulique
7 : actionneur mécanique
8, 9 : ressorts de rappel
10, 11 : ressorts latéraux
12 : biellette de rattrapage d’usure
12a, 12b : articulations de la biellette de rattrapage d’usure
15 : tambour
21 : moteur électrique
24 : arbre de sortie
25 : pignon
32 : réducteur
34 ; 35, 36, 37, 38 : engrenages étagés
34a, 35a, 36a, 37a, 38a : roues dentées
34b, 35b, 36b, 37b, 38b : pignons
44 : premier renvoi d’angle
46 : deuxième renvoi d’angle
52 : engrenage de transmission
48, 50 : roues dentées de l’engrenage de transmission
53 : platine
54 : boîtier
54.1 : première partie du boîtier
56 : moyens pour fixer le motoréducteur sur le plateau
58 : passages de vis
61, 62 : pistons de cylindre de roue
70 : ensemble d’actionnement linéaire
71 : boitier principal
72 : deuxième poussoir - vis de système vis écrou
73 : écrou de système vis-écrou
74 : premier poussoir
75 : partie mâle filetée
77 : épaulement de la vis
79 : épaulement du premier poussoir
AX, AY : axes
AX34, AX35, AX36, AX37, AX38 : axes des engrenages 34 ; 35, 36, 37, 38
Le : longueur d’engrènement
MR1, MR2 : motoréducteur

Claims (13)

1. Motoréducteur pour actionneur mécanique (7) de frein à tambour (1) de véhicule, comprenant :
   un moteur électrique (21) comprenant un arbre de sortie (24), et
   un réducteur (32) comprenant un axe de sortie,
   caractérisé en ce que le motoréducteur est configuré pour présenter un taux de réduction compris entre 30 et 210 entre l’arbre de sortie (24) du moteur électrique (21) et un moyen d’accouplement (50, 48, 52) du réducteur (32) et de l’actionneur.
2. Motoréducteur selon la revendication précédente, comprenant un renvoi d’angle (46) qui comprend un engrenage à roue plate entre l’axe de sortie du réducteur (32) et l’actionneur mécanique (7) pour frein à tambour (1).
3. Motoréducteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un renvoi d’angle (44) qui comporte un engrenage à roue plate entre l’arbre de sortie (24) et le réducteur (32).
4. Motoréducteur selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réducteur (32) comporte des engrenages étagés (34, 35, 36, 37, 38) à engrènement tangentiel, chaque engrenage étagé comportant chacun une roue dentée et un pignon coaxiaux superposés et solidaires entre eux en rotation, lesdits engrenages étagés (34, 35, 36, 37, 38) étant montés mobiles en rotation autour d’axes de rotation (AX34, AX35, AX36, AX37, AX38) parallèles entre eux.
5. Motoréducteur selon la revendication précédente, dans lequel le réducteur (32) comporte uniquement des engrenages étagés (34, 35, 36, 37, 38).
6. Motoréducteur selon l’une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel les engrenages étagés (34, 35, 36, 37, 38) sont au moins en partie alternés de sorte que le motoréducteur présente une forme générale sensiblement plate.
7. Motoréducteur selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel l’arbre de sortie (24) du moteur électrique (21) est orthogonal aux axes de rotation (AX34, AX35, AX36, AX37, AX38) autour desquels sont aptes à tourner les engrenages étagés (34, 35, 36, 37, 38).
8. Motoréducteur selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel l’axe de sortie du réducteur (32) est parallèle aux axes de rotation (AX34, AX35, AX36, AX37, AX38) autour desquels sont montés libres en rotation les engrenages étagés (34, 35, 36, 37, 38).
9. Frein à tambour (1) pour véhicule motorisé, comportant un tambour (15), un plateau (2), deux segments (3, 4), un actionneur mécanique (7) au moins partiellement fixé sur le plateau (2) et un motoréducteur selon l’une des revendications précédentes qui est accouplé à l’actionneur mécanique (7), l’actionneur mécanique (7) étant configuré pour solliciter les segments (3, 4) en écartement pour freiner le véhicule.
10. Frein à tambour (1) selon la revendication précédente, comprenant un motoréducteur selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le motoréducteur est monté sur le plateau (2) de sorte que, les axes de rotation (AX34, AX35, AX36, AX37, AX38) autour desquels sont montés libres en rotation les engrenages étagés (34, 35, 36, 37, 38) sont parallèles à l’axe (AX) du tambour.
11. Frein à tambour (1) selon l’une quelconque des revendications 9 et 10, dans lequel l’actionneur mécanique (7) est configuré pour faire fonctionner le frein à tambour (1) dans un mode de type duo servo,
    le taux de réduction étant compris entre 30 et 70 entre l’arbre de sortie (24) du moteur électrique (21) et le moyen d’accouplement (50, 48, 52) du réducteur (32) et de l’actionneur.
12. Frein à tambour (1) selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, dans lequel l’actionneur mécanique (7) est configuré pour faire fonctionner le frein à tambour (1) dans un mode de type simplex,
    le taux de réduction étant compris entre 70 et 210 entre l’arbre de sortie (24) du moteur électrique (21) et le moyen d’accouplement (50, 48, 52) du réducteur (32) et de l’actionneur.
13. Frein à tambour (1) selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel le frein à tambour (1) est configuré pour immobiliser un véhicule d’au moins 3500 kg sur une pente à 30%, lorsqu’il est monté sur le véhicule.