FR3027366A1 - Dispositif de transmission de mouvement entre un moteur fournissant un mouvement de rotation et un recepteur deplace en translation - Google Patents

Abstract

Dispositif de transmission de mouvement entre un moteur (M) rotatif et un récepteur (R) déplacé en translation comprenant autour d'un axe de rotation (X) un manchon de transmission (10) libre en rotation et en translation et portant extérieurement un premier segment fileté (SF1) et un second segment fileté (SF2) avec des filetages différents, ainsi qu'un écrou (20) fixe en translation et en rotation engrenant avec le premier segment fileté (SF1) ainsi qu'une couronne (30) à filetage intérieur engagé sur le second segment fileté ayant extérieurement une surface périphérique d'entraînement en rotation coopérant avec un organe d'entraînement en rotation (40) porté par l'arbre (41) du moteur (M).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de transmission de mouvement entre un moteur fournissant un mouvement de rotation et un récepteur déplacé en translation.

Etat de la technique Il existe déjà de multiples tels dispositifs de transmission de mouvement qui transforment un mouvement de rotation en un mouvement de translation. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispo- sitif de transmission de mouvement, simple et efficace, de faible encombrement et qui puisse notamment s'intégrer dans un système de freinage. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de transmission de mouvement entre un moteur fournissant un mouvement de rotation et un récepteur déplacé en translation. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend, installé autour d'un axe de rotation, un manchon de transmission libre en rotation autour de l'axe et libre en translation le long de l'axe, ce manchon étant relié au récep- teur, le manchon portant extérieurement un premier segment fileté et un second segment fileté. Un écrou fixe en translation et en rotation, engrène avec le premier segment fileté du manchon, une couronne à filetage intérieur, engagée sur le second segment fileté et ayant extérieu- rement une surface périphérique d'entraînement en rotation coopérant avec un organe d'entraînement en rotation porté par l'arbre du moteur. Le convertisseur de mouvement selon l'invention particulièrement compact en diamètre permet une très grande diversité d'applications avec un rapport de transmission constant ou variable dans le sens de l'augmentation du rapport ou de la réduction et aussi une diminution très poussée du pas du filetage, qui n'est pas possible avec un seul filetage tout en permettant la réversibilité du mouvement. Le convertisseur de mouvement est économique à réaliser et son fonctionnement est très fiable.

La transmission de la charge est répartie sur deux segments de filetage ; elle permet une transmission plus efficace et un encombrement particulièrement réduit facilitant l'intégration de ce convertisseur de mouvement dans de multiples types d'actionneurs ou de dispositifs d'assistance. Le ou les filetages à pas variables permettent l'adaptation de l'effort variable en sortie pour un couple d'entrée constant ce qui facilite l'adaptation de systèmes à des moteurs optimisés quand à leur puissance.

Suivant une autre caractéristique, les segments filetés sont en ligne sur la surface extérieure du manchon, le diamètre de crête du filetage du segment en prise avec le filetage de l'écrou étant inférieur au diamètre de crête du filetage de la couronne pour que le segment fileté du manchon puisse passer dans la couronne sans que son filetage ne vienne en prise dans le filetage de la couronne. Cette réalisation à l'avantage de la compacité en diamètre par rapport à l'état de la technique et permet une bonne adaptation à l'espace disponible en général très limité pour l'intégration d'un actionneur dans un véhicule automobile.

Suivant une autre caractéristique le premier segment file- té et le second segment fileté se croisent le long de l'axe sur le manchon. Cette réalisation est particulièrement compacte en diamètre et en longueur pour la couronne filetée, permettant son intégration très efficace par exemple dans un système de servofrein électrique.

Suivant une autre caractéristique, le manchon est creux. Le manchon creux facilite l'intégration de ce convertisseur de mouvement dans un mécanisme nécessitant par ailleurs le passage d'un axe, d'une tige, d'une conduite de fluide, d'un câble électrique ou d'un câble de transmission à l'intérieur du manchon pour être relié au récepteur. L'invention a également pour objet un système de freinage comportant un servofrein électrique et un maître cylindre, caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur de mouvement. Le boîtier est fixé au tablier séparant l'enceinte du moteur du véhicule et l'habitacle, le convertisseur ayant un manchon creux traversé par la tige de com- mande reliant la pédale de freins au maître-cylindre et un moteur commandé par l'unité de commande du système de freinage pour entraîner la couronne filetée en fonction de la demande de freinage correspondant au déplacement de la tige de commande actionnée par la pédale de freins et détectée par un capteur relié au circuit de commande du sys- tème de freinage. En particulier le convertisseur est un convertisseur ayant un manchon à filetages croisés. En résumé, le convertisseur de mouvement permet une bonne adaptation à la courbe d'actionnement effort/course pour com- mander le maître-cylindre. De plus, le manchon creux permet le passage de la tige de commande de la pédale ce qui réduit globalement l'encombrement, facilite la commande du servofrein et l'actionnement direct du maître cylindre en cas de défaillance du servofrein.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents dispositifs de transmission de mouvement entre un moteur et un récepteur, selon les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation du dispositif de transmission selon l'invention, la figure 2 est un schéma d'un second mode de réalisation du dispositif de transmission selon l'invention, la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un mode de réali- sation d'un dispositif de transmission de mouvement correspon- dant au schéma de la figure 1, la figure 4 est une vue en perspective partiellement coupée d'un dispositif de transmission de mouvements selon le second mode de réalisation correspondant au schéma de principe de la figure 2. la figure 4A est une vue de détail d'une partie de l'écrou de la fi- gure 4 mettant en évidence plus particulièrement la structure des filetages croisés, la figure 4B montre un plot extrait de la vue de détail de la figure 4A, La figure 5A est une vue de détail d'une partie d'une variante de l'écrou analogue à celui de la figure 4, mettant en évidence la structure des filetages croisés, La figure 5B est une vue de détail de plusieurs plots extraits de la figure 5A et mettant en évidence les deux fonds de filet du mode de réalisation de l'écrou de la figure 5A. la figure 6 est une vue schématique en coupe d'un dispositif d'un système de freinage équipé d'un dispositif de conversation de mouvement entre la pédale de freins et le maître-cylindre.

Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention a pour objet un dispositif de transmission de mouvement 1 recevant le mouvement de rotation Ro d'un moteur M pour exercer un mouvement de translation T (dans les deux sens) sur un récepteur R.

Le dispositif de transmission 1, d'axe xx se compose d'un manchon 10, d'un écrou 20 et d'une couronne filetée 30. Le manchon 10, d'axe xx est monté libre en rotation au- tour de l'axe xx et libre en translation le long de l'axe xx. Il est relié au récepteur R par un organe de liaison 2 transmettant le mouvement de translation (T) du manchon 10 sans transmettre son mouvement de ro- tation R1. Le manchon 10 est muni extérieurement d'un premier segment fileté SF1 et d'un second segment fileté SF2 tous deux coaxiaux à l'axe xx.

L'écrou 20 est bloqué en rotation et en translation. Coaxial à l'axe xx, il est en prise par son filetage 21 avec le filetage 11 du segment fileté SF1 du manchon 10. La couronne filetée 30, coaxiale à l'axe xx est en prise par son filetage 31 avec le filetage 12 du segment fileté SF2.

La couronne filetée 30 a une surface périphérique exté- rieure 32, pour coopérer en rotation avec l'organe de sortie 40, rotatif, porté par l'arbre 41 du moteur M. La liaison de transmission du mouvement de rotation entre les organes 32 et 40 est par exemple une liaison par engrènement, la surface périphérique 32 étant dentée et l'organe de sortie 40 étant un pignon. La couronne filetée 30 est mobile en rotation autour de l'axe xx mais bloquée en translation. Selon le mode de réalisation de la figure 1, les segments filetés SF1, SF2 sont l'un à la suite de l'autre suivant l'axe xx.

Le diamètre du segment fileté SF2 est suffisamment supé- rieur au diamètre du segment fileté SF1 pour que le diamètre de crête DI2 du filetage 31 soit supérieur au diamètre du filetage 11 et ne puisse venir en prise avec le filetage 11. Le diamètre de crête selon la présente description est le diamètre du cylindre géométrique de section circulaire qui passe par le sommet et/ou la crête d'un filetage. Cette relation entre les diamètres des segments SF1, SF2 permet au manchon 10 de se déplacer plus librement dans la couronne filetée 30 sans que le filetage 11 ne risque de venir en prise avec le filetage 31. Le choix du plus grand diamètre intérieur du filetage 31 coopé- rant avec le filetage 12 du segment fileté SF2 par rapport aux éléments homologues de l'écrou 20 et du segment fileté SF1 dépend du mouvement du manchon 10 selon les filetages 11 et 12 en fonction mouvement que l'on veut communiquer au récepteur R. (plage de mouvement). Le manchon 10 « flottant » est soumis à la rotation com- posée qui lui est imposée par les paires de filetage 21/11 et 31/12 et se traduit par un mouvement de translation T plus ou moins augmenté ou diminué par rapport au mouvement de translation qu'aurait le manchon 10 qui serait bloqué en rotation, et en l'absence de l'écrou fixe 20. Les filetages 11, 12 sont, à titre d'exemple, constant et dans ce cas le rapport de multiplication ou de démultiplication du mou- vement sera constant. Mais il est également intéressant d'avoir pour l'un des filetages voire, les deux, un pas variable de manière à faire varier le pas résultant du manchon 10. Cette variante du manchon 10 permet d'avoir une course variable appliquée au récepteur R, pour un effort d'entrée optimisé ; c'est-à-dire le couple à appliquer à la couronne 30 sera ainsi constant. Il convient également de remarquer que le manchon 10, quoique représenté creux au sens habituel d'un manchon, n'est pas nécessairement creux mais peut être une pièce pleine.

La figure 2 montre une variante de réalisation du dispositif de transmission de mouvement de la figure 1. Cette variante de dispositif la a globalement les mêmes éléments qui, pour cette raison, portent les mêmes références numériques complétées du suffixe a; ces différents éléments analogues ou identiques ne seront pas tous re- décrits de manière détaillée. Le dispositif de transmission de mouvement la diffère du mode de réalisation du dispositif 1 de la figure 1 par la combinaison des segments filetés SFia, SF2a et des filetages 21a, 31a coopérant avec les filets 1 la, 12a de ceux-ci. Selon la figure 2, le dispositif de transmission de mouve- ment la se compose d'un manchon 10a, d'un écrou 20a et d'une couronne filetée 30a. Le manchon 10a est libre en rotation et en translation autour et le long de l'axe xx du dispositif la. Le manchon 10a est relié au récepteur R par un organe de liaison 2a transmettant le mouvement de translation T mais non le mouvement de rotation Ri du manchon du récepteur. Le manchon 10a comporte deux segments filets SFia SF2a qui ne se suivent pas le long de l'axe xx mais se chevauchent à la péri- phérie du manchon 10a en se croisant. Les filetages 11a, 12a sont donc de sens opposés et la transmission sera réductrice. Les filetages 1 la, 12a peuvent être à pas constant ou à pas variable de l'un ou des deux filetages 11a, 12a selon la course/effort constant ou variable à fournir au récepteur R par une entrée constante fournie par le moteur M. Le manchon 10a est en prise par son segment fileté SFia avec l'écrou 20a fixe en rotation et en translation et avec la couronne filetée 30a, fixe en translation et libre en rotation. La couronne filetée 30a est entraînée en rotation par le moteur M et son organe rotatif 40, par exemple un pignon 40 engrenant avec la denture 32a de la couronne filetée 30a.

Le segment fileté SF 1 a a un filetage 11 a s'étendant par exemple sur toute la longueur du manchon 10a et ayant un pas déterminé. Le segment fileté SF2a a un filetage 12a croisant le filetage 1 la du segment SFia, par exemple sur toute la longueur du manchon 10a et ayant un pas déterminé. Comme le manchon 10a peut circuler quasiment sur toute la longueur de l'écrou 20a et dans la couronne 30a, cela permet de réduire la longueur axiale (selon xx) de la couronne 30a par rapport à la couronne 30 du premier mode de réalisation. Il faut également remarquer que le manchon 10a, bien que représenté creux, ce qui est avantageux pour de nombreuses applications, peut également être une pièce pleine. La réalisation tant du manchon 10a que des filetages 1 la, 12a et des filetages 21a, 31a ne présente pas de difficultés particu- lières. Les filetages croisés 1 la, 12a du manchon 10a se réali- sent par exemple en taillant d'abord l'un des filetages puis l'autre, croisant et coupant matériellement le filetage déjà réalisé de sorte que les deux filetages 1 la, 12a à pas constant, seront délimités par des plots parallélépipédiques curvilignes dont les quatre facettes seront constituées deux à deux par les surfaces géométriques des deux filetages comme cela sera détaillé dans la suite de la description.

Dans le cas d'un ou de deux filetages à pas variable, les plots seront assimilables à des parallélépipèdes déformés. La figure 3 est une demi-coupe axiale d'un mode de réali- sation du convertisseur du mouvement 1 de la figure 1 montrant le manchon 10 mobile en rotation et en translation, l'écrou 20 fixe en translation et en rotation et la couronne 30 fixe en translation mais en- traînée en rotation ; cette figure met en évidence les segments filetés SF1, SF2 et le diamètre de crête du filetage 31 de diamètre supérieur au diamètre de crête du filetage 11 du segment fileté SF1 pour que le manchon 10 puisse « avancer » dans le filetage 31 vers la gauche selon la figure 3.

Le moyen d'entraînement de la denture 32 de la couronne 30 n'est pas représenté. L'écrou 20, fixe en rotation et en translation est représenté avec, par exemple, son orifice de fixation 13.

La figure 4 est une demi-coupe axiale d'un mode de réali- sation du convertisseur de mouvement la de la figure 2. Ce mode de réalisation diffère de celui de la figure 3 comme déjà expliqué à propos de la figure 2. Cette figure 4 met en évidence les filetages croisés 11a, 12a réalisés à la surface extérieure du manchon 10a et laissant subsis- ter des plots 100a en forme de parallélépipèdes à facettes courbes formant les deux filetages 11a, 12a, discontinus dont apparaît le fond des filetages. Chaque filetage 1 la ou 12a est représentatif de plusieurs filetages chaque fois parallèles. La figure 4A est un extrait de la figure 4 et la figure 4B montre un plot de la figure 4A mettant en évidence la forme particulière de ce plot 100a pris à titre d'exemple représentatif des plots. Le fond du filetage 1 la est schématisé par une bande hé- licoïdale ou quasi-hélicoïdale (pas constant ou pas variable) dont la di- rection est soulignée par la double flèche F 1 la ; il en est de même de la spire suivante du filetage 1 la sur l'autre côté (derrière) le plot 100a. Ainsi, le filetage 1 la est défini par son fond ou trace et au niveau du plot 100a par les deux facettes 111a, 111aa, opposées.

De façon analogue, le filetage 12a est schématisé par une trace 12a; le filetage 12a, également discontinu, est délimité au niveau du plot 100a par les facettes 112a, 112aa, opposées. A titre de remarque complémentaire, si les filetages 11a, 12a, sont à pas variable, alors les filetages 21a, 31a seront segmentés par exemple ils seront limités à une demi-spire pour absorber les diffé- rentes courbures des facettes 111a, 111aa, 112a, 112aa du ou des pas variables, tout en ayant une longueur suffisante pour chevaucher plusieurs plots 100a à la fois et avoir un contact de guidage et d'appui suffisant en fonction des efforts à transmettre.

La figure 5A montre les filetages croisés 11b, 12b de la surface extérieure d'un manchon 10b non représenté en détail mais analogue à celui de la figure 4. Dans cet exemple, les filetages 11b, 12b sont représentatif de plusieurs filetages parallèles.

Pour la description de cette variante, on utilisera les mêmes références numériques qu'aux figures 4, 4A, 4B pour désigner les éléments analogues à ceux-ci avec le suffixe b remplaçant le suffixe a. Cette variante à filetages croisés 11b, 12b diffère du mode de réalisation des figures 4, 4A, 4B par la profondeur du filetage llb par rapport à celle du filetage 12b comme cela est mis en évidence par la vue de détail de la figure 5B. Les filetages 11b, 12b sont également délimités ici par des plots 100b résultant de la taille des filetages croisés 11b, 12b. Dans le cas de l'exemple particulier de la figure 5A, il y a chaque fois quatre filets parallèles correspondant au filetage llb et autant de filets parallèles pour le filetage 12b comme cela apparaît sur la face droite du manchon 10b à la figure 5A. Les facettes opposées 111b, 111bb forment le filetage llb dont le fond 211b est bordé par des surfaces latérales opposées 311b et 311bb reliant les facettes 111b, 111bb. Les facettes 111b et les surfaces latérales 311b se trouvent sur le côté tourné vers la droite, visibles aux figures 5A, 5B alors que les facettes 111bb et les surfaces latérales 311bb se trouvent sur la face opposée, cachée des rangées de plots 100b. Les facettes opposées 112b, 112bb sont moins hautes que les facettes 311b, 311bb et le fond 212b du filetage 12b est discontinu, interrompu par le filetage llb de diamètre inférieur à celui du filetage 12b. La surface extérieure des plots 100b est sur une même enveloppe cylindrique. Les filetages 31, 21 de l'écrou 20 et de la cou- ronne filetée 30 auront un diamètre de crête différent du diamètre de crête du filetage 21 engrenant avec le filetage llb ayant un diamètre intérieur plus petit que celui du filetage 31 qui suit le filetage 12b moins profond de l'écrou (figure 5B).

Dans cette variante, le filetage 21 sera guidé par la partie continue du filetage 1 lb bordée par les couronnes 311b, 311bb alors que le filetage 31 devra chevaucher au moins deux plots 100b pour ne pas se bloquer.

La figure 6 montre schématiquement un servofrein équi- pé d'un convertisseur de mouvement selon l'invention qui dans cet exemple est le convertisseur la des figures 2 et 4. Le système de freinage tel que représenté est limité au maître cylindre par exemple un maître cylindre-tandem 200 relié à la pédale de freins 210 par la tige de commande 211 coopérant avec un capteur 220 détectant la demande de freinage pour la transmettre à l'unité de gestion 230 qui commande le moteur non représenté (par exemple le moteur M) du servofrein. La tige de commande 211 agit sur le piston par exemple le piston primaire du maître-cylindre 200 indirectement par l'intermédiaire du servofrein et directement en cas de défaillance du servofrein. La liaison entre la tige de commande 211 et le maître-cylindre 200 n'est que schématisé sans que les différents moyens, connus en soi, sont représentés.

Pour la partie représentée, le servofrein se compose du convertisseur de mouvement la installé derrière le tablier 240 séparant l'enceinte du moteur EM du véhicule et l'habitacle H. le convertisseur la comporte un boîtier 250 fixé par des moyens non représentés au tablier 240 et logeant les composants du convertisseur la : l'écrou 20a solidaire du boîtier 250, la couronne filetée 30a entraînée par le moteur du servofrein et le manchon 10a muni des deux filetages extérieurs 11a, 12a, croisés. La pédale de frein 210 est articulée autour de l'axe 212 et le manchon 10a vient en saillie dans l'habitacle H derrière la pédale 210. Mais cet état n'est que celui de la position de repos. Lorsque la pé- dale 210 est actionnée, le fonctionnement du servofrein se traduit par le mouvement du manchon 10a vers la droite selon la figure 5 de sorte qu'il n'y a pas de partie ou composant en saillie limitant l'amplitude de la course de pivotement de la pédale.

Ce mouvement est de préférence transmis au piston du maître-cylindre 200 par la liaison 2a, schématisée, qui ne transmet que la translation/poussée et non la rotation du manchon 10a. Le mouvement de retour du manchon 10a est commandé par la couronne 30a entraînée en sens inverse par le moteur du servo- frein. Le mouvement de retour du ou des pistons du maître-cylindre est assuré par le ressort de rappel du maître-cylindre. Outre cet exemple de système de freinage, le convertis- seur de mouvement selon l'invention peut s'appliquer à de multiples mécanismes et actionneurs notamment en technique automobile.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX NE COMPORTANT PAS SYSTEMATIQUEMENT LES SUFFIXES LITERAUX 1 Dispositif de transmission de mouvement 10 Manchon 11 Filetage du segment fileté SF1 12 Filetage du segment fileté SF2 13 Orifice de fixation 20 Ecrou 21 Filetage 30 Couronne filetée 31 Filetage 32 Surface périphérique extérieure/Surface dentée 40 Organe de rotation 41 Arbre de sortie 100 Plot 111,112 Facette(s) d'un plot 211b,212b Fond(s) du filetage 1 lb 311b,311bb Surface(s) latérale(s) bordant le filet llb F1 1,F12 Direction du filetage M Moteur R Récepteur Ro Vitesse de rotation de l'organe rotatif 40 R1 Vitesse de rotation du manchon 10 SF1 Premier segment fileté SF2 Second segment fileté xx Axe du dispositif de transmission de mouvement35