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Actionneur électrique pour un frein de véhicule automobile comprenant un dispositif vis-écrou Download PDF

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Abstract

L’actionneur (1) électrique pour frein de véhicule automobile comprend :- un moteur électrique (6) muni d’un arbre rotatif, et - un dispositif (7) vis-écrou destiné à déplacer, sous l’effet de l’arbre rotatif du moteur électrique, des moyens mécaniques (4) de serrage du frein de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein. L’écrou (11) du dispositif vis-écrou est mobile en translation le long d’un axe longitudinal (A) de la vis (10) et est immobile en rotation. L’actionneur (1) comprend en outre des moyens de transmission du mouvement de translation de l’écrou aux moyens mécaniques (4) de serrage du frein de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein. Figure pour l’abrégé : figure 2

Description

Actionneur électrique pour un frein de véhicule automobile comprenant un dispositif vis-écrou
L’invention se rapporte au domaine des actionneurs électriques pour des freins de véhicules automobiles.
Un système de freinage d’un véhicule automobile comporte en général des moyens mécaniques de serrage du frein comprenant notamment des moyens de friction, tels que des plaquettes de frein ou des garnitures de mâchoires, reliés à un actionneur apte à déplacer ces moyens de friction en direction d’un rotor lié en rotation à une roue du véhicule pour l’enserrer et ainsi freiner le véhicule par friction, ou les écarter dans le but de cesser le freinage. Pour déplacer les moyens mécaniques de serrage, notamment pour déplacer les plaquettes de frein des freins à disque ou les mâchoires des freins à tambour, plusieurs stratégies, et donc plusieurs types d’actionneurs, ont été développées. Dans le cas d’un frein électromécanique, les moyens mécaniques de serrage sont commandés par un actionneur électrique comprenant un moteur électrique muni d’un arbre rotatif qui les entraîne. Il est alors nécessaire de transformer le mouvement de rotation initié par le moteur électrique en un mouvement de translation afin d’obtenir le déplacement désiré des moyens mécaniques de serrage du frein.
On connait dans l’art antérieur des actionneurs électriques pour lesquels la transformation du mouvement de rotation en mouvement de translation est réalisée en utilisant une association complexe d’un système à engrenages comprenant un grand nombre de roues dentées et d’un système de pistons. De tels actionneurs sont complexes et couteux à réaliser. En outre, ils présentent un encombrement important en raison du nombre de pièces utilisées, ce qui impacte également le poids du dispositif et donc du véhicule sur lequel il est monté.
On connait également de l’art antérieur des actionneurs électriques pour lesquels la transformation du mouvement de rotation en mouvement de translation est réalisée en utilisant un dispositif de type vis-écrou. Dans de tels systèmes, l’écrou est mobile en rotation mais immobile en translation alors que la vis est mobile en translation mais immobile en rotation. L’arbre rotatif du moteur électrique est couplé à l’écrou du dispositif vis-écrou de manière à pouvoir l’entrainer en rotation. Sous l’effet de la rotation de l’écrou, la vis, à laquelle un câble d’actionnement des moyens mécaniques de serrage du frein est fixé, se déplace en translation et déplace en conséquence le câble et donc les moyens mécanique de serrage de manière à modifier la force de serrage du frein. Un tel actionneur présente également des inconvénients. Notamment, il est encombrant car il faut prévoir l’espace suffisant pour permettre le déplacement de la vis, ce qui génère une zone d’encombrement longitudinal supplémentaire par rapport à la position occupée par la vis au repos. En outre, les résultats aux tests de critères de qualité du type bruits et vibrations obtenus par ces actionneurs peuvent être améliorés.
L’invention a notamment pour but de fournir un actionneur électrique pour frein de véhicule automobile qui permette de transformer le mouvement de rotation du moteur électrique en un mouvement de translation et qui soit compacte, économique et simple de fabrication.
À cet effet, l’invention a pour objet un actionneur électrique pour frein de véhicule automobile, comprenant :
- un moteur électrique muni d’un arbre rotatif,
- un dispositif vis-écrou destiné à déplacer, sous l’effet de l’arbre rotatif du moteur électrique, des moyens mécaniques de serrage du frein de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein,
caractérisé en ce que l’écrou du dispositif vis-écrou est mobile en translation le long d’un axe longitudinal de la vis et est immobile en rotation, l’actionneur comprenant en outre des moyens de transmission du mouvement de translation de l’écrou aux moyens mécaniques de serrage du frein de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein.
Ainsi, le déplacement de l’écrou du dispositif vis-écrou permet de déplacer les moyens mécaniques de serrage du frein, par exemple les plaquettes de frein d’un frein à disque ou les mâchoires d’un frein à tambour, afin de d’augmenter ou diminuer la force de serrage du frein. Le fait que ce soit l’écrou qui se déplace au lieu de la vis est particulièrement avantageux car l’écrou est moins volumineux que la vis. Ainsi, l’espace qu’il est nécessaire de prévoir dans le dispositif pour permettre ce déplacement est réduit. En effet, la course en translation de l’écrou se fait nécessairement le long de la vis et donc dans l’encombrement longitudinal initial de la vis, sans créer une zone d’encombrement longitudinal supplémentaire. L’actionneur ainsi obtenu est donc particulièrement compact. En outre, il a été constaté que le déplacement de l’écrou est moins bruyant et génère moins de vibrations qu’un déplacement de la vis.
L’invention peut également comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison.
L’écrou présente au moins une forme anti-rotative destinée, en coopération avec au moins une butée d’anti-rotation d’un logement recevant le dispositif vis-écrou, à empêcher un mouvement de rotation de l’écrou lors d’une rotation de la vis. Il s’agit d’un assemblage simple et robuste permettant d’assurer l’immobilité en rotation de l’écrou, et donc sa mobilité en translation. Le nombre et la forme des formes anti-rotatives varient selon les modes de réalisation. Selon les modes de réalisation, l’écrou comprend entre une et dix formes anti-rotatives, par exemple entre une et quatre formes anti-rotatives, de préférence deux formes anti-rotatives. La présence de deux formes anti-rotatives est préférée car elle représente le meilleur compromis entre la simplicité de fabrication de l’écrou et d’assemblage de l’actionneur d’une part, et de bonnes propriétés anti-rotatives d’autre part. La forme anti-rotative consiste, par exemple, en un bossage formant saillie à la surface externe de l’écrou destiné à coopérer avec la butée d’anti-rotation qui est, par exemple, formée par un rail de guidage.
La vis du dispositif vis-écrou est mobile en rotation autour de son axe longitudinal et est immobile en translation. Le fait que la vis soit immobile en translation permet de réduire l’encombrement longitudinal de l’actionneur comme cela a été expliqué précédemment.
Les moyens de transmission du mouvement de translation de l’écrou aux moyens mécaniques de serrage du frein comprennent un câble d’actionnement destiné à déplacer les moyens mécaniques de serrage du frein de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein. L’utilisation d’un câble d’actionnement est un moyen simple, économique et sûr de transmettre le mouvement de translation aux moyens mécaniques de serrage du frein même si ceux-ci se trouvent à une distance plus ou moins importante de l’actionneur électrique.
Les moyens de transmission du mouvement de translation de l’écrou aux moyens mécaniques de serrage du frein comprennent un organe d’attelage destiné à relier le câble d’actionnement à l’écrou, l’organe d’attelage étant muni d’un espace de dégagement pour la vis lors d’une course en translation de l’écrou. Cet organe d’attelage facilite la liaison du câble d’actionnement à l’écrou en rendant, par exemple, possible la création d’un point d’ancrage central pour le câble d’actionnement, ce qui ne serait pas possible si ce dernier était fixé directement sur l’écrou. Par ailleurs, la présence de l’espace de dégagement permet le déplacement relatif de la vis par rapport à l’organe d’attelage et un emboitement de ces deux éléments lors d’une course en translation de l’écrou. L’actionneur électrique est ainsi plus compact. L’organe d’attelage consiste, par exemple, en un cylindre creux, l’intérieur du tube creux formant l’espace de dégagement pour la vis et étant dimensionné en conséquence pour pouvoir l’accueillir. Selon d’autres modes de réalisation, l’organe d’attelage à d’autres formes, par exemple une forme de chape ou de fourche.
L’organe d’attelage comprend deux branches reliées par une âme, les deux branches étant diamétralement opposées par rapport à l’écrou, chaque branche présentant une extrémité libre munie de moyens de liaison à l’écrou et l’âme étant munie de moyens de liaison au câble d’actionnement. De cette façon, l’âme du l’organe d’attelage permet de créer un point d’ancrage central pour le câble d’actionnement ce qui rend sa fixation et son utilisation plus simple que s’il était fixé directement sur l’écrou qui, par nature, ne permet pas un ancrage central du câble d’actionnement. Par ailleurs, le fait que les branches de l’organe d’attelage soient diamétralement opposées par rapport à l’écrou permet une meilleure stabilité de l’organe d’attelage lors d’une course en translation de l’écrou et donc une transmission de mouvement vers le câble etin fineles moyens mécaniques de serrage du frein de meilleure qualité.
La longueur de l’espace de dégagement est comprise entre 20 et 30 mm. Cette gamme de longueur est particulièrement avantageuse car elle permet une course de translation de l’écrou d’au moins 20 à 30 mm, ce qui correspond à une course nécessaire et suffisante pour déplacer les moyens mécaniques de serrage du frein de manière à obtenir des forces de serrage comprises dans les plages de valeurs de force de serrage généralement recherchées. Ainsi, si la longueur de l’espace de dégagement est plus petite, il existe un risque que l’organe d’attelage empêche à un certain moment la course en translation de l’écrou en butant contre l’extrémité libre de la tige de la vis, et si la longueur de l’espace de dégagement est plus grande, cela génère un encombrement longitudinal supplémentaire qui n’est pas nécessaire. La longueur de l’espace de dégagement correspond à la dimension mesurée le long de l’axe longitudinal de la vis.
L’axe de l’arbre rotatif du moteur électrique est parallèle à l’axe longitudinal de la vis. Cette configuration est particulièrement avantageuse en ce qu’elle permet de disposer le moteur électrique et le dispositif vis-écrou côte à côte, réduisant ainsi l’encombrement de l’actionneur électrique.
L’actionneur électrique comprend en outre un boitier dans lequel sont logés le moteur électrique et le dispositif vis-écrou. L’utilisation d’un boitier pour loger ces éléments de l’actionneur facilite à la fois la fabrication de l’actionneur et l’installation de celui-ci sur le véhicule. On peut prévoir d’intégrer plusieurs autres éléments de l’actionneur électrique dans le boitier afin de faciliter encore plus l’assemblage sur le véhicule. En outre, il est ainsi plus aisé de réaliser et de vérifier l’étanchéité du dispositif. Une fois tous les éléments disposés à l’intérieur du boitier, il est possible de le refermer par un couvercle, par exemple en le soudant, afin de le rendre étanche à l’eau et à l’air.
L’invention a également pour objet un système de freinage caractérisé en ce qu’il comprend un actionneur électrique tel que décrit précédemment.
Avantageusement, le système de freinage est du type à tambour. Selon un autre mode de réalisation, le système de freinage est du type à disque.
Avantageusement, le système de freinage de type à tambour comprend en outre un levier d’actionnement auquel une extrémité du câble d’actionnement est fixée, le levier d’actionnement étant destiné à déplacer les moyens mécaniques de serrage du frein sous l’action du câble d’actionnement de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein. Le levier d’actionnement facilite la transmission du mouvement de translation de l’écrou au moyens mécaniques de serrage du frein via le câble d’actionnement.
L’invention a également pour objet un véhicule caractérisé en ce qu’il comprend un système de freinage tel que décrit précédemment.
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la est une vue schématique de dessus d’un véhicule dans lequel un système de freinage comprenant un actionneur électrique selon l’invention est montré ;
la est une vue en coupe d’un actionneur électrique selon l’invention dans une première position, dite de desserrage ;
la est une vue en coupe de l’actionneur électrique selon l’invention dans une deuxième position, dite de serrage ;
la est une vue éclatée d’un écrou d’un dispositif vis-écrou et d’un organe d’attelage de l’actionneur électrique selon l’invention.

Claims (13)

  1. Actionneur (1) électrique pour frein (2) de véhicule (3) automobile, comprenant :
    - un moteur électrique (6) muni d’un arbre rotatif,
    - un dispositif (7) vis-écrou destiné à déplacer, sous l’effet de l’arbre rotatif du moteur électrique (6), des moyens mécaniques (4) de serrage du frein de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein,
    caractérisé en ce que l’écrou (11) du dispositif vis-écrou est mobile en translation le long d’un axe longitudinal (A) de la vis (10) et est immobile en rotation, l’actionneur (1) comprenant en outre des moyens de transmission du mouvement de translation de l’écrou (11) aux moyens mécaniques (4) de serrage du frein (2) de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein (2).
  2. Actionneur (1) électrique selon la revendication 1, dans lequel l’écrou (11) présente au moins une forme (13) anti-rotative destinée, en coopération avec au moins une butée (14) d’anti-rotation d’un logement recevant le dispositif (7) vis-écrou, à empêcher un mouvement de rotation de l’écrou (11) lors d’une rotation de la vis (10).
  3. Actionneur (1) électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la vis (10) du dispositif (7) vis-écrou est mobile en rotation autour de son axe longitudinal (A) et est immobile en translation.
  4. Actionneur (1) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de transmission du mouvement de translation de l’écrou aux moyens mécaniques de serrage du frein comprennent un câble (20) d’actionnement destiné à déplacer les moyens mécaniques (4) de serrage du frein (2) de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein (2).
  5. Actionneur (1) électrique selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de transmission du mouvement de translation de l’écrou (11) aux moyens mécaniques (4) de serrage du frein comprennent un organe (21) d’attelage destiné à relier le câble (20) d’actionnement à l’écrou (11), l’organe (21) d’attelage étant muni d’un espace (22) de dégagement pour la vis (10) lors d’une course en translation de l’écrou (11).
  6. Actionneur (1) électrique selon la revendication précédente, dans lequel l’organe (21) d’attelage comprend deux branches (23) reliées par une âme (24), les deux branches étant diamétralement opposées par rapport à l’écrou (11), chaque branche (23) présentant une extrémité libre munie de moyens (26) de liaison à l’écrou et l’âme (24) étant munie de moyens (27) de liaison au câble d’actionnement.
  7. Actionneur (1) électrique selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la longueur de l’espace (22) de dégagement est comprise entre 20 et 30 mm.
  8. Actionneur (11) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’axe (B) de l’arbre rotatif du moteur électrique (6) est parallèle à l’axe longitudinal (A) de la vis (10).
  9. Actionneur (1) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un boitier (12) dans lequel sont logés le moteur électrique (6) et le dispositif (7) vis-écrou.
  10. Système de freinage (2) caractérisé en qu’il comprend un actionneur (1) électrique selon l’une quelconque des revendication 1 à 9.
  11. Système de freinage (2) selon la revendication 10, étant du type à tambour.
  12. Système de freinage (2) selon la revendication 11 comprenant un actionneur (1) électrique selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, comprenant en outre un levier (29) d’actionnement auquel une extrémité du câble (20) d’actionnement est fixée, le levier (29) d’actionnement étant destiné à déplacer les moyens mécaniques (4) de serrage du frein (2) sous l’action du câble (20) d’actionnement de manière à augmenter ou diminuer une force de serrage du frein (2).
  13. Véhicule (3) caractérisé en ce qu’il comprend un système de freinage (2) selon l’une quelconque des revendications 10 à 12.
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