WO2020136358A1 - Procede de conception d'un motoreducteur adapte a un encombrement particulier - Google Patents

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WO2020136358A1
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electric motor
motor
kinematic chain
mechanical actuator
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Alberto MOLINARO
Cédric GUIGNON
Gérard Luu
Christophe Dupas
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Foundation Brakes France
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    • F16D2250/0084—Assembly or disassembly

Definitions

  • the present invention relates to the field of motor vehicle brakes, and more specifically to a gear motor assembly for actuating the segments of a drum brake.
  • electromechanical parking braking In the automotive industry, the function of electromechanical parking braking is to immobilize the stationary vehicle in order to prevent it from moving unexpectedly. It also complies with the legal provision requiring a second braking system independent of the service braking system, generally hydraulic, in the vehicle and performs other comfort and safety functions, in particular by its ability to self-diagnose.
  • Such a drum brake identified by 1 in FIG. 1, comprises a plate 2 of revolution of axis AX equipped with a first and a second segment in an arc of circles 3 and 4 movable radially so that they can be pressed against the internal cylindrical face of a drum not shown.
  • the segments 3 and 4 each comprise a core 3a, 4a of flat sheet metal in the form of a portion of circular crown which carries a brake lining 3b, 4b, and are mounted diametrically opposite with their ends bearing both on a wheel cylinder 6 hydraulic and on a mechanical actuator 7 carried by the plate 2. These segments 3 and 4 are also biased towards each other by two return springs 8 and 9, and pressed against the plate 2 each by a spring 10, 11.
  • a wear take-up link 12 extends along the wheel cylinder 6 having a first end bearing on the core 3a of the first segment 3 and a second end bearing on the core 4a of the second segment 4.
  • the wheel cylinder 6 is intended to be actuated during use of the drum brake 1 according to a first operating mode called "simplex", which provides progressive braking particularly suitable for braking the vehicle in service. It includes a cylindrical hydraulic chamber closed at its ends by two pistons which move away from each other when the hydraulic pressure increases and pushes the associated ends of segments 3 and 4.
  • the mechanical actuator 7 provides parking and emergency braking by spreading the associated ends of the segments to ensure rapid and powerful locking of the vehicle wheels according to a mode of operation called "duo-servo", especially when the cylinder wheel 6 is inactive.
  • This actuator is driven by an electric motor 21 of axis AY visible in FIG. 2.
  • the document FR3016015 teaches to provide a reduction module 23 which transmits a rotation of the motor 21, more precisely a rotation of a motor pinion 24 of axis AY driven directly by this motor, to the mechanical actuator 7.
  • This reduction module 23 is centered on the axis AY and comprises several stages of planetary gear trains of axis AY in order to ensure an effective speed reduction between its output measured at an output pinion 26 of axis AY s coupling with the mechanical actuator 7 and its input measured at the level of the motor pinion 24.
  • the motor 21 and the reduction module 23 are housed together in a cylindrical housing 22 as illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • Such a gearmotor architecture known as the combination of the motor 21 and the reduction module 23, requires the provision of the cylindrical housing 22 with a diameter large enough to be able to accommodate it.
  • the integration of the gear motor and its housing is not always made possible depending on the type vehicle, and more specifically depending on the space available between the plate 2 and a vehicle axle on which this plate is mounted.
  • the object of the invention is to propose a geared motor architecture making it possible to adapt to a wider range of vehicles.
  • the subject of the invention is a computer-implemented method for designing a geared motor comprising an electric motor and a transmission module coupled to the electric motor, this transmission module being provided to ensure a predefined reduction between the electric motor and a mechanical actuator of a drum brake intended to be installed on a vehicle, this process comprising the successive stages of:
  • - define a digital reference model of the transmission module, including:
  • the present invention also relates to a design process thus defined which is implemented by CAD;
  • the present invention also relates to a design method thus defined, including the step of determining by iterative process of the location which is both capable of receiving the electric motor and in the extension of which a path leads to the actuator.
  • mechanical, respecting the basic admissible integration volume of the transmission module, is a step implemented automatically by an algorithm.
  • the reference kinematic chain comprises at least two gear elements with tangential meshing.
  • the gear elements of the reference kinematic chain are stepped gears.
  • the geometric deformation consists of a winding which follows the contour of the drum brake.
  • the definition of the revised model of the transmission module may include, before the geometric deformation, a modification of the toothing of the element of the reference kinematic chain which ensures the coupling with the electric motor and / or the mechanical actuator.
  • the definition of the revised model of the transmission module may also include, before the geometric deformation, the addition of at least one idler between two gear elements of the reference kinematic chain.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a geared motor comprising:
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a drum brake comprising:
  • the present invention also relates to a geared motor for a mechanical actuator comprising an electric motor, a transmission module coupled to the electric motor, the transmission module being provided to ensure a predefined reduction between the electric motor and a mechanical actuator, and a housing receiving the reduction module and at least in part the electric motor, the transmission module comprising a kinematic chain extending along a given path between the electric motor and the output of the gearmotor intended to be coupled to the actuator, said kinematic chain has a curved shape extended by the electric motor.
  • the shape of the gearmotor substantially follows the contour of the drum brake.
  • the gearmotor is shaped like a banana.
  • the present invention also relates to a drum brake comprising a drum, a plate, segments, a mechanical actuator fixed on the plate for parking braking and a geared motor according to the invention.
  • FIG. 3 is a diagram of a reference kinematic chain according to the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a gearmotor according to a revised model according to the invention.
  • the idea underlying the invention is to propose a method for designing a geared motor comprising a transmission module having a basic architecture ensuring a reduction adapted to the mechanical actuator 7 of the drum brake 1 as described above , but whose morphology is adaptable to the exact need to a given size in a vehicle equipped with this brake 1.
  • the method according to the invention begins with the establishment of a digital reference model of a transmission module implemented by computer.
  • the transmission module designed to extend parallel to the plate 2, preferably extends as little as possible in the direction along AX in order to be able to be most easily integrated, while nevertheless retaining a reduction rate comparable to that of the 'state of the art.
  • the reference kinematic chain 33 is in the form of a so-called compound reduction in which the gear elements are here in the form of a linear train of stepped gears with tangential external contact, preferably four to six in number.
  • the gear elements are here in the form of a linear train of stepped gears with tangential external contact, preferably four to six in number.
  • the stepped gears 34, 35, 36, 37 and 38 are each designed to be mounted for rotation, around a separate fixed axis AX34, AX35, AX36, AX37 and AX38, these axes being parallel to each other and aligned in this following order the direction of reduction, ie from the drive pinion 24, the position of which has not yet been established, up to the mechanical actuator 7. They are in particular dimensioned so that the pinion forming the output of a gear meshes in the toothed wheel of the next gear, with the toothed wheel 34a forming the input element of the kinematic chain, while the pinion 38b forms the output element of this chain.
  • the calculation of the total reduction of such a compound reduction begins by identifying a specific reduction associated with each pair of pinion / toothed wheel meshed together, corresponding to the ratio of the number of teeth of said gear wheel on the number of teeth of said associated pinion. The total reduction then corresponds to the product of all the specific reductions.
  • the stepped gears 35, 36, 37 are arranged with an alternating orientation, with the pinions 35b and 37b arranged on the same side as the toothed wheel 36a provided between these two pinions in the example of the Figure 4. It should be noted that the invention is not limited to this particular arrangement and allows a different arrangement.
  • the method according to the invention then provides for enriching the digital reference model, comprising at this stage the reference kinematic chain 33, by a so-called reference box forming a rigid base on which the axes of the gears are rigidly mounted.
  • This reference box encapsulates the reference kinematic chain 33 by extending linearly and at a reasonable distance from it so as not to impede the rotation of the stepped gears. It is used in particular to define an acceptable basic volume around the kinematic chain to allow integration of the transmission module with respect to its environment.
  • the electric motor 21 of the state of the art has significant dimensions, it is a question of determining at this stage its integration location before the validation of the digital model and the manufacture of the module. transmission based on the model.
  • the motor 21 is also placed so as to be able to interpose the transmission module between the latter and the mechanical actuator. More particularly, it is a question of ensuring possible coupling at the level of the input and output of the transmission module with the mechanical actuator 7 and the motor pinion 24.
  • the input wheel and the output pinion each have a lateral toothing to limit the distance between the motor pinion 24 / mechanical actuator 7 and grant a possible orientation flexibility of the module. transmission, but the invention could provide another type of teeth without departing from the scope of the invention.
  • Motor placement consists of: - digitally simulate the environment around the drum brake mounted on the vehicle,
  • the major feature of the invention resides in the reworking of the digital reference model by deforming the geometry of the reference kinematic chain 33, by misalignment of the gear axes, and automatically that of the reference housing. This possibility is all the easier when the kinematic chain comprises stepped gears of parallel axes, the position of which can be modified while retaining a tangential meshing.
  • the method according to the invention provides for:
  • the geared motor 41 comprises the transmission module 42, including a kinematic chain 43 and a housing 44.
  • This transmission module 42 is manufactured on the basis of the revised model, here resulting from a deformation by winding of the reference kinematic chain 33 and of the associated reference box, following the contour of the plate 2 of the drum brake 1.
  • This arrangement is particularly optimized in that it makes it possible to form one or more attachment points of the box 44 on the drum brake 1, in particular at the level of the plate 2, in order to limit as much as possible any movement under the effect of parasitic vibrations.
  • the invention provides for forming a motor housing 46 which surrounds the electric motor 21, this motor housing 46 can either be attached to the housing 44, or made in one piece with the latter, for example by molding.
  • the electric motor 21 extends near and parallel to the plate 2 of the drum brake 1, in the continuity of the transmission module 42.
  • This arrangement is particularly effective because it also makes it possible to secure the electric motor 21 to the brake drum 1 in the same way as the transmission module 42, but it should be noted that the invention is not limited to this particular orientation and makes it possible to orient this engine differently in order to respect a space requirement specific to a given vehicle.
  • the invention provides in particular for modifying the output toothing of the transmission module, the input wheel 34a in the example of FIG. 3 , and / or the toothing of the driving pinion 24 to ensure their coupling, such as for example providing an input wheel and a driving pinion with conical teeth allowing an angular gear.
  • the same reasoning can nevertheless also apply to the interface between the transmission module and the mechanical actuator without departing from the scope of the invention. In practice, this modification of teeth takes place during the development of the revised model, and before actual deformation to conform to the path.
  • the integration of the electric motor 21 can only be done at one or more places too far from the mechanical actuator 7, the associated path therefore being unable to respect the permissible length of the kinematic chain allowing that -this to be coupled both to the mechanical actuator 7 and to the motor pinion 24.
  • the invention advantageously provides for the addition within the reference kinematic chain 33 of one or more idle wheels, says of the English "idler gear", each placed between two gear elements to ensure their coupling. This solution makes it possible to increase the permissible length of the kinematic chain without having any effect on the reduction rate, since the reference kinematic chain is established to provide a reduction adapted specifically to the mechanical actuator 7.
  • the design method according to the invention comprises a succession of steps making it possible to design a geared motor adaptable to a particular size.
  • the method comprises the major iterative steps of establishing a location for the electric motor 21 in the extension of which a path leads to the actuator 7 which can either lead to manufacturing the geared motor on the basis of the reference model or the revised model comprising a geometric variation conditioned by the placement of the motor if the location of the electric motor does not allow direct coupling of the kinematic chain of reference to the actuator 7 and to the electric motor 21.
  • the method comprises the intermediate and cumulative steps which are introduced according to the case in the establishment of the revised model, before said geometric variation, with:
  • the design process can be carried out only by CAD, and preferably the iterative process aimed at defining the location of the electric motor 21, and in the extension of which a path leads to the mechanical actuator 7 while respecting the permissible basic volume.
  • integration of the transmission module can be performed automatically via a digital tool based on an algorithm.
  • the reference kinematic chain 33 has been defined to limit its extent in the direction along AX, making the use of stepped gears particularly effective. It should however be noted that the invention is not limited to the use of this type of gear element and allows the use of various and varied elements when there are at least two tangential meshing elements , this character of tangentiality conditioning the possibility of geometric deformation by shifting the axes of rotation while retaining their meshing.
  • the invention could provide axes of rotation of gear elements which are not all parallel in the same gear direction, thus making it possible to deform the reference kinematic chain in different shots.
  • Such a type of arrangement is particularly well suited when the bulk is a left volume which requires distorting the linear reference kinematic chain according to different components in direction.
  • the design method according to the invention makes it possible, once the reference kinematic chain 33 has been validated, to increase the spectrum of vehicles which can be equipped with the same drum brake, since the geometry of the associated geared motor can be tailored to just need.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de conception d'un motoréducteur (41), comprenant un moteur électrique (21) et un module de transmission (42) accouplé au moteur électrique, ce module de transmission étant prévu pour assurer une réduction prédéfinie entre le moteur électrique et un actionneur mécanique (7) d'un frein à tambour (1) destiné à être installé sur un véhicule, ce procédé comprenant les étapes successives d'établissement d'un modèle de référence du module de transmission adapté pour produire une réduction prédéfinie, puis de modification de la géométrie du modèle de référence pour s'adapter à un encombrement particulier.

Description

PROCEDE DE CONCEPTION D'UN MOTOREDUCTEUR ADAPTE A UN ENCOMBREMENT
PARTICULIER
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des freins de véhicule automobile, et plus spécifiquement à un ensemble motoréducteur pour actionner les segments d'un frein à tambour.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Dans l'industrie automobile, le freinage de stationnement électromécanique a pour fonction d'immobiliser le véhicule à l'arrêt afin de l'empêcher de bouger de façon inopinée. Il satisfait en outre à la disposition légale exigeant un deuxième système de freinage indépendant du système de freinage de service, généralement hydraulique, dans le véhicule et remplit d'autres fonctions de confort et de sécurité, notamment de par son aptitude à l'autodiagnostic.
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, repéré par 1 sur la figure 1, comporte un plateau 2 de révolution d'axe AX équipé d'un premier et d'un second segment en arc de cercles 3 et 4 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 freinage 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 premier segment 3 et une seconde extrémité en appui sur l'âme 4a du second 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 cylindrique 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 entraîné par un moteur électrique 21 d'axe AY visible sur la figure 2.
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, en un faible déplacement avec un effort suffisant. A cet effet, le document FR3016015 enseigne de prévoir un module de réduction 23 qui transmet une rotation du moteur 21, plus précisément une rotation d'un pignon moteur 24 d'axe AY entraîné directement par ce moteur, à l'actionneur mécanique 7. Ce module de réduction 23 est centré sur l'axe AY et comprend plusieurs étages de trains épicycloïdaux d'axe AY afin d'assurer une démultiplication de vitesse efficace entre sa sortie mesurée au niveau d'un pignon de sortie 26 d'axe AY s'accouplant à l'actionneur mécanique 7 et son entrée mesurée au niveau du pignon moteur 24. En outre, le moteur 21 et le module de réduction 23 sont logés ensemble dans un boîtier cylindrique 22 comme illustré sur les figures 1 et 2.
Une telle architecture de motoréducteur, dit de l'association du moteur 21 et du module de réduction 23, impose de prévoir le boîtier cylindrique 22 d'un diamètre suffisamment important pour pouvoir l'accueillir. Il en résulte que l'intégration du motoréducteur et de son boîtier n'est pas toujours rendu possible en fonction du type de véhicule, et plus spécifiquement en fonction de l'encombrement disponible entre le plateau 2 et un essieu de véhicule sur lequel ce plateau est monté.
Le but de l'invention est de proposer une architecture de motoréducteur permettant de s'adapter à une plus large gamme de véhicule.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé mis en œuvre par ordinateur de conception d'un motoréducteur comprenant un moteur électrique et un module de transmission accouplé au moteur électrique, ce module de transmission étant prévu pour assurer une réduction prédéfinie entre le moteur électrique et un actionneur mécanique d'un frein à tambour destiné à être installé sur un véhicule, ce procédé comprenant les étapes successives de :
- définir un modèle numérique de référence du module de transmission, incluant :
i) une chaîne cinématique linéaire de référence comprenant une pluralité d'éléments d'engrenage coopérant ensemble pour assurer la réduction prédéfinie,
ii) un boîtier de référence dans lequel est logée la chaîne cinématique de référence, ce boîtier de référence délimitant un volume de base admissible d'intégration du module de transmission par rapport à son environnement ;
- simuler numériquement l'environnement autour du frein à tambour monté sur le véhicule pour déterminer un encombrement disponible ;
- déterminer par processus itératif, au sein de l'encombrement disponible, un emplacement qui à la fois est apte à recevoir le moteur électrique et dans le prolongement duquel un chemin débouche sur l'actionneur mécanique en respectant le volume de base admissible d'intégration du module de transmission,
ce processus itératif comprenant les étapes successives jusqu'à validation d'une de ces étapes :
i) placer le moteur au niveau d'un emplacement dans le prolongement duquel le chemin est linéaire de manière à ce que la chaîne cinématique linéaire soit accouplée au moteur et l'actionneur mécanique ; ii) placer le moteur au niveau d'un emplacement dans le prolongement duquel le chemin est non linéaire, et définir un modèle révisé du module de transmission qui comprend une chaîne cinématique révisée et un boîtier révisé, ce modèle révisé étant issue d'une modification du modèle de référence modifié de manière à ce que la chaîne cinématique du module révisé soit accouplée au moteur et l'actionneur mécanique, cette modification incluant au moins une déformation géométrique pour s'adapter au chemin non linéaire.
Avec cette solution, le nombre de véhicules pouvant être équipé d'un même frein à tambour est augmenté, la géométrie du motoréducteur pouvant être adaptée au juste besoin.
La présente invention a également pour objet un procédé de conception ainsi défini qui est mis en œuvre par CAO ;
La présente invention a également pour objet un procédé de conception ainsi défini, dont l'étape de détermination par processus itératif de l'emplacement qui à la fois est apte à recevoir le moteur électrique et dans le prolongement duquel un chemin débouche sur l'actionneur mécanique en respectant le volume de base admissible d'intégration du module de transmission, est une étape mise en œuvre automatiquement par un algorithme.
De manière avantageuse, la chaîne cinématique de référence comporte au moins deux éléments d'engrenage à engrènement tangentiel.
Préférentiellement, les éléments d'engrenage de la chaîne cinématique de référence sont des engrenages étagés.
Par exemple, la déformation géométrique consiste en un enroulement qui suit le contour du frein à tambour.
La définition du modèle révisé du module de transmission peut comprendre, avant la déformation géométrique, une modification de denture d'élément de la chaîne cinématique de référence qui assure l'accouplement avec le moteur électrique et/ou l'actionneur mécanique. La définition du modèle révisé du module de transmission peut également comprendre, avant la déformation géométrique, une adjonction d'au moins une roue folle entre deux éléments d'engrenage de la chaîne cinématique de référence.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un motoréducteur comportant :
- une étape de conception d'un motoréducteur selon le procédé ainsi défini,
- une étape de fabrication du motoréducteur comprenant :
- la fourniture du moteur électrique ;
- la fabrication du module de transmission sur la base du modèle numérique de référence ou révisé suivant l'étape du processus itératif validée,
- assemblage du module de transmission au moteur électrique.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un frein à tambour comportant :
- la fourniture d'un tambour, d'un plateau, de segments, d'un actionneur mécanique fixé sur le plateau,
- la fixation, sur le plateau, d'un motoréducteur obtenu selon le procédé de l'invention.
La présente invention a également pour objet un motoréducteur pour actionneur mécanique comportant un moteur électrique, un module de transmission accouplé au moteur électrique, le module de transmission étant prévu pour assurer une réduction prédéfinie entre le moteur électrique et un actionneur mécanique, et un boîtier recevant le module de réduction et au moins en partie le moteur électrique, le module de transmission compotant une chaîne cinématique s'étendant selon un chemin donné entre le moteur électrique et la sortie du motoréducteur destinée à être accouplée à l'actionneur, ladite chaîne cinématique présente une forme courbe prolongée par le moteur électrique. Par exemple, la forme du motoréducteur suit sensiblement le contour du frein à tambour. Par exemple le motoréducteur a la forme d'une banane.
La présente invention a également pour objet un frein à tambour comportant un tambour, un plateau, des segments, un actionneur mécanique fixé sur le plateau en vue d'un freinage de parking et un motoréducteur selon l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
- La figure 1 déjà décrite est une vue en perspective d'un frein à tambour conformément à l'Etat de la technique ;
- la figure 2 déjà décrite est une vue de détail d'un motoréducteur assurant l'actionnement d'un actionneur mécanique équipant un frein à tambour conformément à l'Etat de la technique ;
- la figure 3 est un schéma d'une chaîne cinématique de référence conformément à l'invention ;
- la figure 4 est une vue en perspective d'un motoréducteur selon un modèle révisé conformément à l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
L'idée à la base de l'invention est de proposer un procédé de conception d'un motoréducteur comprenant un module de transmission ayant une architecture de base assurant une réduction adaptée à l'actionneur mécanique 7 du frein à tambour 1 tel que décrit précédemment, mais dont la morphologie est adaptable au juste besoin à un encombrement donné dans un véhicule équipé de ce frein 1.
Modèle numérique de référence :
Le procédé selon l'invention débute par l'établissement d'un modèle numérique de référence d'un module de transmission mis en œuvre par ordinateur.
Il s'agit en premier lieu d'établir une chaîne cinématique linéaire de référence 33, en définissant un nombre d'éléments d'engrenage et la manière dont ils coopèrent ensemble.
Le module de transmission, prévu pour s'étendre parallèlement au plateau 2, s'étend préférentiellement le moins possible dans la direction suivant AX en vue de pouvoir être le plus facilement intégré, tout en conservant cependant un taux de réduction comparable à celui de l'état de la technique.
A cette fin, la chaîne cinématique de référence 33 se présente sous la forme d'une réduction dite composée dans lequel les éléments d'engrenage se présentent ici sous la forme d'un train linéaire d'engrenages étagés à contact extérieur tangentiel, de préférence au nombre de quatre à six. Dans l'exemple de la figure 4, on dénombre cinq engrenages étagés 34, 35, 36, 37 et 38 comprenant respectivement un premier étage sous la forme d'une roue dentée 34a, 35a, 36a, 37a et 38a et un second étage sous la forme d'un pignon 34b, 35b, 36b, 37b et 38b lié rigidement à la roue dentée correspondante avec un diamètre inférieur à celle-ci.
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, ces axes étant parallèles entre eux et alignés dans cet ordre suivant la direction de la réduction, i.e. depuis le pignon moteur 24, dont la position est jusqu'ici non établie, 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.
Comme il est connu de l'Homme du métier, le calcul de la réduction totale d'une telle réduction composée débute par identifier une réduction spécifique associée à chaque couple de pignon/roue dentée engrenés ensemble, correspondant au ratio du nombre de dents de ladite roue dentée sur le nombre de dents dudit pignon associé. La réduction totale correspond alors au produit de l'ensemble des réductions spécifiques.
Dans le cadre de l'invention, il s'agit de procéder au cheminement inverse, à savoir de définir un nombre d'engrenages étagés et le nombre de dents de leur pignon/roue dentée respectifs, en vue d'obtenir la réduction requise pour le fonctionnement de l'actionneur mécanique 7.
Une fois le nombre et les caractéristiques des engrenages étagés définis, il s'agit de les positionner en vue de limiter l'étendue du module de transmission dans la direction suivant AX une fois celui-ci installé. A cet effet, les engrenages étagés 35, 36, 37 sont disposés avec une orientation alternée, avec les pignons 35b et 37b disposés du même côté que la roue dentée 36a prévue entre ces deux pignons dans l'exemple de la figure 4. Il est à noter que l'invention n'est pas limitée à cette disposition particulière et permet un agencement différent.
Le procédé selon l'invention prévoit ensuite d'enrichir le modèle numérique de référence, comprenant à ce stade la chaîne cinématique de référence 33, par un boîtier dit de référence formant une base rigide sur laquelle les axes des engrenages sont montés rigidement. Ce boîtier de référence encapsule la chaîne cinématique de référence 33 en s'étendant linéairement et à distance raisonnable de celle-ci de sorte à ne pas entraver la rotation des engrenages étagés. Il sert notamment à définir un volume de base admissible autour de la chaîne cinématique pour permettre l'intégration du module de transmission par rapport à son environnement.
Placement du moteur et définition complète du système de transmission :
1° itération
Compte tenu de la puissance mécanique requise, le moteur électrique 21 de l'état de la technique présente des dimensions importantes, il s'agit de déterminer à ce stade son emplacement d'intégration avant la validation du modèle numérique et la fabrication du module de transmission sur la base du modèle.
Soumis à l'espace disponible dans le véhicule pour l'accueillir, le moteur 21 est également placé de façon à pouvoir interposer le module de transmission entre celui-ci et l'actionneur mécanique. Plus particulièrement, il s'agit de s'assurer un accouplement possible au niveau des entrée et sortie du module de transmission avec l'actionneur mécanique 7 et le pignon moteur 24.
Il est à noter que dans l'exemple de la figure 3, la roue d'entrée et le pignon de sortie présentent chacun une denture latérale pour limiter la distance pignon moteur 24/actionneur mécanique 7 et octroyer une souplesse d'orientation possible du module de transmission, mais l'invention pourrait prévoir un autre type de denture sans sortir du cadre de l'invention.
Le placement du moteur consiste à : - simuler numériquement l'environnement autour du frein à tambour monté sur le véhicule,
- intégrer le modèle numérique de référence du module de transmission en accouplant le pignon de sortie avec l'actionneur mécanique 7,
- balayer le champ disponible autour de l'actionneur mécanique 7 en faisant varier délibérément l'orientation du modèle numérique de référence du module de transmission autour du point d'accouplement entre cet actionneur mécanique 7 et l'élément de sortie de la chaîne cinématique de référence.
2° itération
Cependant, la résultante des contraintes d'encombrement et d'interposition entre l'actionneur mécanique 7 et le pignon moteur 24 appliquées au module de transmission basé sur son modèle de référence linéaire peut dans certains cas aboutir à aucune solution possible de placement du moteur électrique 21, en raison par exemple d'un obstacle.
A ce stade, la particularité majeure de l'invention réside dans le remaniement du modèle numérique de référence en déformant la géométrie de la chaîne cinématique de référence 33, par désalignement des axes d'engrenages, et automatiquement celle du boîtier de référence. Cette possibilité est d'autant plus aisée lorsque la chaîne cinématique comprend des engrenages étagés d'axes parallèles, dont la position peut être modifiée tout en conservant un engrènement tangentiel.
A cet égard, le procédé selon l'invention prévoit de :
- définir une position du moteur 21 et, basé sur cette position, de déterminer un chemin dans le prolongement du pignon moteur 24 vers l'actionneur mécanique 7, ce chemin étant non linéaire en contournant un obstacle par exemple,
- définir un modèle numérique révisé du module de transmission, comprenant une chaîne linéaire révisée et un boîtier révisé, en déformant la géométrie de chaîne linéaire cinématique de référence et le boîtier de référence associé en conformité avec ce chemin. Il est à noter que la définition du chemin et la modification de la chaîne cinématique de référence/boîtier de référence sont avantageusement réalisées simultanément afin de s'assurer que :
- une interposition du module de transmission basé sur le modèle révisé est possible, autrement dit que le chemin respecte une longueur admissible par la chaîne cinématique pour qu'un couplage puisse être réalisé à la fois au niveau de l'actionneur mécanique 7 et du pignon moteur 24, et
- le volume de base admissible, autour de la chaîne cinématique révisée et installée, sera respecté pour permettre l'intégration du boîtier révisé, ce boîtier révisé conservant globalement le même espacement avec la chaîne cinématique révisée que celui mesuré entre le boîtier de référence et la chaîne cinématique de référence.
Dans l'exemple de la figure 4, le motoréducteur 41 comprend le module de transmission 42, incluant une chaîne cinématique 43 et un boîtier 44. Ce module de transmission 42 est fabriqué sur la base du modèle révisé, ici issu d'une déformation par enroulement de la chaîne cinématique de référence 33 et du boîtier de référence associé, en suivant le contour du plateau 2 du frein à tambour 1. Cet agencement est notamment optimisé en ce qu'il permet de former un ou plusieurs points d'attaches du boîtier 44 sur le frein à tambour 1, notamment au niveau du plateau 2, afin de limiter au maximum tout déplacement sous l'effet de vibrations parasites. L'invention prévoit de former un boîtier moteur 46 qui entoure le moteur électrique 21, ce boîtier moteur 46 pouvant soit être rapporté sur le boîtier 44, ou fabriqué monobloc avec ce dernier, par exemple par moulage.
Etapes intermédiaires
Dans cet exemple, le moteur électrique 21 s'étend à proximité et parallèlement au plateau 2 du frein à tambour 1, dans la continuité du module de transmission 42. Cet arrangement est particulièrement performant car il permet de sécuriser également le moteur électrique 21 au frein à tambour 1 de la même manière que le module de transmission 42, mais il est à noter que l'invention n'est pas limitée à cette orientation particulière et permet d'orienter ce moteur différemment pour respecter un encombrement spécifique à un véhicule donné.
Dans le cadre d'une orientation différente du moteur électrique 21, et donc du pignon moteur 24, l'invention prévoit notamment de modifier la denture de sortie du module de transmission, la roue d'entrée 34a dans l'exemple de la figure 3, et/ou la denture du pignon moteur 24 pour assurer leur couplage, comme par exemple prévoir une roue d'entrée et un pignon moteur à denture conique permettant un renvoi d'angle. Le même raisonnement peut néanmoins s'appliquer également à l'interface entre le module de transmission et l'actionneur mécanique sans sortir du cadre de l'invention. En pratique, cette modification de denture s'effectue durant l'élaboration du modèle révisé, et avant déformation effective pour se conformer au chemin.
Dans certains cas, l'intégration du moteur électrique 21 ne peut se faire qu'à un ou des endroits trop éloignés de l'actionneur mécanique 7, le chemin associé ne pouvant dès lors pas respecter la longueur admissible de la chaîne cinématique permettant à celle-ci de s'accoupler à la fois à l'actionneur mécanique 7 et au pignon moteur 24. En réponse, l'invention prévoit avantageusement l'adjonction au sein même de la chaîne cinématique de référence 33 d'une ou plusieurs roues folles, dit de l'anglais « idler gear », placées chacune entre deux éléments d'engrenage pour assurer leur couplage. Cette solution permet d'augmenter la longueur admissible de la chaîne cinématique sans pour autant avoir une incidence sur le taux de réduction, attendu que la chaîne cinématique de référence est établie pour fournir une réduction adaptée spécifiquement à l'actionneur mécanique 7. Il est à noter cependant que l'intégration d'un nombre impair de roues folles change le sens de rotation des éléments d'engrenages, ce qui est à prendre en considération le cas échéant pour définir le sens de rotation du moteur électrique dédié à l'application du freinage. De la même manière que dans le cas de la modification de denture, cet ajout s'effectue durant l'élaboration du modèle révisé, et avant déformation effective pour se conformer au chemin. D'une manière générale, le procédé de conception selon l'invention comprend une succession d'étapes permettant de concevoir un motoréducteur adaptable à un encombrement particulier. Le procédé comprend les étapes majeures itératives d'établissement d'un emplacement du moteur électrique 21 dans le prolongement duquel un chemin débouche sur l'actionneur 7 qui peut soit conduire à fabriquer le motoréducteur sur la base du modèle de référence ou du modèle révisé comprenant une variation géométrique conditionnée par le placement du moteur si l'emplacement du moteur électrique ne permet pas d'accoupler directement la chaîne cinématique de référence à l'actionneur 7 et au moteur électrique 21. Le procédé comprend les étapes intermédiaires et cumulatives qui sont introduites selon le cas de figure dans l'établissement du modèle révisé, avant ladite variation géométrique, avec :
- une modification des dentures aux interfaces du module de transmission avec le pignon moteur et ou l'actionneur mécanique 7, et/ou
- l'introduction de roues folles au sein de la chaîne.
Le procédé de conception peut être réalisé uniquement par CAO, et de préférence, le processus itératif visant à définir l'emplacement du moteur électrique 21, et dans le prolongement duquel un chemin débouche sur l'actionneur mécanique 7 en respectant le volume de base admissible d'intégration du module de transmission, peut être réalisé automatiquement via un outil numérique reposant sur un algorithme.
Dans la description ci-dessus, la chaîne cinématique de référence 33 a été définie pour limiter son étendue dans la direction suivant AX, rendant l'utilisation d'engrenages étagés particulièrement efficace. Il est cependant à noter que l'invention ne se limite pas à l'utilisation de ce type d'éléments d'engrenage et permet l'utilisation d'éléments diverses et variés dès lors qu'il existe au moins deux éléments à engrènement tangentiel, ce caractère de tangentialité conditionnant la possibilité de déformation géométrique par décalage des axes de rotation tout en conservant leur engrènement.
Concrètement, l'invention pourrait prévoir des axes de rotation d'éléments d'engrenages qui ne sont pas tous parallèles suivant une même direction engrenages, permettant ainsi de déformer la chaîne cinématique de référence dans des plans différents. Un tel type d'arrangement est particulièrement bien adapté lorsque l'encombrement est un volume gauche qui nécessite de distordre la chaîne cinématique linéaire de référence suivant différentes composantes en direction.
En pratique, le procédé de conception selon l'invention permet, une fois la chaîne cinématique de référence 33 validée, d'augmenter le spectre de véhicules pouvant être équipé d'un même frein à tambour, attendu que la géométrie du motoréducteur associé peut être adaptée au juste besoin.
NOMENCLATURE
1 frein à tambour 33 chaîne cinématique de référence
2 plateau 34 ; 35, 36, 37, 38 engrenages étagés
3 premier segment 34a, 35a, 36a, 37a, 38a roues dentées
3a âme 34b, 35b, 36b, 37b, 38b pignons
3b garniture de freinage 41 motoréducteur
4 second segment 42 module de transmission
4a âme 43 chaîne cinématique du module de transmission
4b garniture de freinage 44 boîtier du module de transmission
6 cylindre de roue hydraulique 46 boîtier moteur
7 actionneur mécanique AX, A Y axes
8,9 ressorts de rappel AX34, AX35, AX36, AX37, AX38 axes des 10, 11 ressorts de latéral engrenages 34 ; 35, 36, 37, 38
12 biellette de rattrapage d'usure
21 moteur électrique
22 boîtier cylindrique
23 module de réduction
24 pignon moteur
26 pignon de sortie

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé mis en œuvre par ordinateur de conception d'un motoréducteur (41) comprenant un moteur électrique (21) et un module de transmission (42) accouplé au moteur électrique, ce module de transmission étant prévu pour assurer une réduction prédéfinie entre le moteur électrique (21) et un actionneur mécanique (7) d'un frein à tambour (1) destiné à être installé sur un véhicule, ce procédé comprenant les étapes successives de :
- définir un modèle numérique de référence du module de transmission, incluant :
i) une chaîne cinématique linéaire de référence (33) comprenant une pluralité d'éléments d'engrenage (34, 35, 36, 37, 38) coopérant ensemble pour assurer la réduction prédéfinie,
ii) un boîtier de référence dans lequel est logée la chaîne cinématique de référence (33), ce boîtier de référence délimitant un volume de base admissible d'intégration du module de transmission par rapport à son environnement ;
- simuler numériquement l'environnement autour du frein à tambour monté sur le véhicule pour déterminer un encombrement disponible ;
- déterminer par processus itératif, au sein de l'encombrement disponible, un emplacement qui à la fois est apte à recevoir le moteur électrique (21) et dans le prolongement duquel un chemin débouche sur l'actionneur mécanique (7) en respectant le volume de base admissible d'intégration du module de transmission,
ce processus itératif comprenant les étapes successives jusqu'à validation d'une de ces étapes :
i) placer le moteur (21) au niveau d'un emplacement dans le prolongement duquel le chemin est linéaire de manière à ce que la chaîne cinématique linéaire soit accouplée au moteur (21) et l'actionneur mécanique (7) ;
ii) placer le moteur (21) au niveau d'un emplacement dans le prolongement duquel le chemin est non linéaire, et définir un modèle révisé du module de transmission qui comprend une chaîne cinématique révisée et un boîtier révisé, ce modèle révisé étant issue d'une modification du modèle de référence réalisée de manière à ce que la chaîne cinématique du module révisé soit accouplée au moteur (21) et l'actionneur mécanique (7), cette modification incluant au moins une déformation géométrique pour s'adapter au chemin non linéaire.
2. Procédé de conception selon la revendication 1 mis en œuvre par CAO ;
3. Procédé de conception selon la revendication 1, dont l'étape de détermination par processus itératif de l'emplacement qui à la fois est apte à recevoir le moteur électrique (21) et dans le prolongement duquel un chemin débouche sur l'actionneur mécanique (7) en respectant le volume de base admissible d'intégration du module de transmission, est une étape mise en œuvre automatiquement par un algorithme.
4. Procédé de conception selon la revendication 1, dans lequel la chaîne cinématique de référence (33) comporte au moins deux éléments d'engrenage à engrènement tangentiel.
5. Procédé de conception selon la revendication 4, dans lequel des éléments d'engrenage de la chaîne cinématique de référence (33) sont des engrenages étagés (34, 35, 36, 37, 38).
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la déformation géométrique consiste en un enroulement qui suit le contour du frein à tambour (1).
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la définition du modèle révisé du module de transmission comprend, avant la déformation géométrique, une modification de denture d'élément de la chaîne cinématique de référence (33) qui assure l'accouplement avec le moteur électrique (21) et/ou l'actionneur mécanique (7).
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la définition du modèle révisé du module de transmission comprend, avant la déformation géométrique, une adjonction d'au moins une roue folle entre deux éléments d'engrenage de la chaîne cinématique de référence (33).
9. Procédé de fabrication d'un motoréducteur comprenant un moteur électrique (21) et un module de transmission (42) accouplé au moteur électrique, ce module de transmission étant prévu pour assurer une réduction prédéfinie entre le moteur électrique (21) et un actionneur mécanique (7) d'un frein à tambour (1) destiné à être installé sur un véhicule, ce procédé comprenant :
- une étape de conception mise en œuvre par ordinateur comprenant les sous-étapes successives de :
- définir un modèle numérique de référence du module de transmission, incluant : i) une chaîne cinématique linéaire de référence (33) comprenant une pluralité d'éléments d'engrenage (34, 35, 36, 37, 38) coopérant ensemble pour assurer la réduction prédéfinie,
ii) un boîtier de référence dans lequel est logée la chaîne cinématique de référence (33), ce boîtier linéaire de référence délimitant un volume de base admissible d'intégration du module de transmission par rapport à son environnement ;
- simuler numériquement l'environnement autour du frein à tambour monté sur le véhicule pour déterminer un encombrement disponible ;
- déterminer par processus itératif, au sein de l'encombrement disponible, un emplacement qui à la fois est apte à recevoir le moteur électrique (21) et dans le prolongement duquel un chemin débouche sur l'actionneur mécanique (7) en respectant le volume de base admissible d'intégration du module de transmission,
ce processus itératif comprenant les étapes successives jusqu'à validation d'une de ces étapes :
i) placer le moteur (21) au niveau d'un emplacement dans le prolongement duquel le chemin est linéaire de manière à ce que la chaîne cinématique linéaire soit accouplée au moteur (21) et l'actionneur mécanique (7) ;
ii) placer le moteur (21) au niveau d'un emplacement dans le prolongement duquel le chemin est non linéaire, et définir un modèle révisé du module de transmission qui comprend une chaîne cinématique révisée et un boîtier révisé, ce modèle révisé étant issue d'une modification du modèle de référence modifié de manière à ce que la chaîne cinématique du module révisé soit accouplée au moteur (21) et l'actionneur mécanique (7), cette modification incluant au moins une déformation géométrique pour s'adapter au chemin non linéaire.
- une étape de fabrication du motoréducteur comprenant :
- la fourniture du moteur électrique (21) ;
- la fabrication du module de transmission (42) sur la base du modèle numérique de référence ou révisé suivant l'étape du processus itératif validée,
- l'assemblage du module de transmission (42) au moteur électrique (21).
10. Procédé de fabrication d'un frein à tambour comportant :
- la fourniture d'un tambour, d'un plateau (2), de segments (3, 4), d'un actionneur mécanique (7) fixé sur le plateau (2),
- la fixation, sur le plateau, d'un motoréducteur obtenu selon le procédé de la revendication 9.
11. Motoréducteur pour actionneur mécanique (7) comportant un moteur électrique (21), un module de transmission accouplé au moteur électrique, le module de transmission étant prévu pour assurer une réduction prédéfinie entre le moteur électrique (21) et un actionneur mécanique (7), et un boîtier recevant le module de réduction et au moins en partie le moteur électrique, le module de transmission comportant une chaîne cinématique s'étendant selon un chemin donné entre le moteur électrique et la sortie du motoréducteur destinée à être accouplée à l'actionneur, caractérisé en ce que ladite chaîne cinématique présente une forme courbe prolongée par le moteur électrique.
12. Frein à tambour comportant un tambour, un plateau (2), deux segments (3, 4), un actionneur mécanique (7) fixé sur le plateau (2) en vue d'un freinage de parking et un motoréducteur selon la revendication 11.
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