FR3037374A1 - ACTUATOR DEVICE FOR ASSISTED BRAKE SYSTEM - Google Patents

Abstract

Dispositif d'actionnement de système de freinage assisté par un moteur électrique (20) entraînant le piston primaire (12) dans un mouvement de translation par une transmission vis / écrou à billes (30). L'écrou (32) est bloqué en translation par rapport au maître-cylindre (10) et est entraîné en rotation par le moteur (20). La vis (31) est solidaire du piston (12) qui comporte une came (123) engagée dans un chemin de came (13) réalisé dans l'alésage (11) et imposant un mouvement de rotation au piston (12) et à la vis (31) qui se combinent au mouvement de rotation de l'écrou (32) pour générer le mouvement de translation du piston (12).Electric motor-assisted brake system actuating device (20) driving the primary piston (12) in translational motion by a ball screw / nut transmission (30). The nut (32) is locked in translation relative to the master cylinder (10) and is rotated by the motor (20). The screw (31) is integral with the piston (12) which comprises a cam (123) engaged in a cam path (13) formed in the bore (11) and imposing a rotational movement on the piston (12) and the screw (31) which combines with the rotational movement of the nut (32) to generate the translational movement of the piston (12).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un dispositif d'actionnement de système de freinage assisté commandé par la pédale de frein et/ou un système d'assistance de conduite pour alimenter les circuits de freins en liquide de frein sous pression. De tels systèmes de freins existent sous de multiples formes de réalisation. But de l'invention La présente invention a pour but de simplifier la réalisa- tion d'un dispositif d'actionnement par moteur électrique d'un système de freinage assisté et d'en augmenter l'efficacité pour l'action de freinage direct exercé par le conducteur sur la pédale de frein et actionnant directement le piston primaire en cas de défaillance de l'assistance par moteur électrique.FIELD OF THE INVENTION The subject of the present invention is an assisted braking system actuation device controlled by the brake pedal and / or a driving assistance system for supplying the brake circuits with brake fluid under pressure. . Such brake systems exist in multiple embodiments. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to simplify the realization of an electric motor actuating device of an assisted braking system and to increase its effectiveness for the direct braking action exerted. by the driver on the brake pedal and directly actuating the primary piston in case of failure of assistance by electric motor.

Exposé et avantages de l'invention A cet effet la présente invention a pour objet un dispositif d'actionnement de système de freinage assisté du type défini ci-dessus caractérisé en ce que dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une transmission vis/écrou à billes pour transmettre le mouvement de rota- tion du moteur électrique au piston primaire par un mouvement de translation, l'écrou étant bloqué en translation par rapport au maître-cylindre et entraîné en rotation par le moteur, la vis étant solidaire du piston primaire, le piston primaire comportant une came engagée dans un chemin de came réalisé dans l'alésage et imposant un mouvement de rotation au piston primaire et à la vis, ce mouvement se combinant au mouvement de rotation de l'écrou pour générer le mouvement de translation de la vis et du piston primaire. Le dispositif d'actionnement selon l'invention a l'avantage de démultiplier ou de multiplier le mouvement fourni par le moteur électrique à l'écrou et ainsi au piston primaire 12 en fonction de la courbe de montée en pression que l'on veut réaliser avec le maître-cylindre. Suivant une caractéristique avantageuse, le chemin de came est un chemin hélicoïdal ayant un pas différent de celui du file- tage de la vis à bille.DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION For this purpose, the subject of the present invention is a device for actuating an assisted braking system of the type defined above, characterized in that it comprises a screw / nut transmission to balls for transmitting the rotational movement of the electric motor to the primary piston by a translational movement, the nut being locked in translation relative to the master cylinder and rotated by the motor, the screw being secured to the primary piston, the primary piston comprising a cam engaged in a cam path formed in the bore and imposing a rotational movement on the primary piston and on the screw, this movement being combined with the rotational movement of the nut to generate the translational movement of the screw and the primary piston. The actuating device according to the invention has the advantage of multiplying or multiplying the movement provided by the electric motor to the nut and thus to the primary piston 12 as a function of the pressure rise curve that is to be achieved. with the master cylinder. According to an advantageous characteristic, the cam path is a helical path having a pitch different from that of the thread of the ball screw.

3037374 2 Ce chemin peut avoir une structure de chemin hélicoïdal très localement et ainsi dans le cas d'un chemin de came de forme globalement hélicoïdale, on peut faire varier le pas de manière continue ou discontinue le long du chemin de came et chaque segment pourra être 5 assimilé à un segment de chemin hélicoïdal. Si le chemin hélicoïdal (localement hélicoïdal) est de même sens que celui du filetage de la transmission à billes, les deux mouvements s'ajoutent au mouvement de translation de la vis commandée par la seule rotation de l'écrou puisque le mouvement de tran- 10 slation de la vis se traduit par le déplacement de la came dans le chemin de came induisant ainsi un mouvement de pivotement du piston 12 et de la vis 31 qui avancent ainsi dans l'écrou 32 si les deux sens sont identiques et qui reculent si les deux sens sont opposés. Suivant une caractéristique avantageuse le chemin de 15 came se compose d'une partie initiale correspondant au début du mou- vement du piston primaire par un chemin droit parallèle à l'axe de l'alésage se poursuivant par un chemin de type au moins partiellement hélicoïdal et produisant alors le mouvement de rotation du piston et celui de la vis solidaire en translation et en rotation du piston.This path may have a helical path structure very locally and so in the case of a generally helical shaped cam path, it is possible to vary the pitch continuously or discontinuously along the cam path and each segment may be likened to a helical path segment. If the helical path (locally helical) is in the same direction as that of the thread of the ball transmission, the two movements are added to the translational movement of the screw controlled by the single rotation of the nut since the movement of The slation of the screw results in the displacement of the cam in the cam path thus inducing a pivoting movement of the piston 12 and the screw 31 which thus move into the nut 32 if the two directions are identical and which recede if the two senses are opposed. According to an advantageous characteristic, the cam path consists of an initial part corresponding to the beginning of the movement of the primary piston by a straight path parallel to the axis of the bore continuing with a path of at least partially helical type. and then producing the rotational movement of the piston and that of the integral screw in translation and rotation of the piston.

20 Dans le cas d'un chemin de came composé de plusieurs éléments de préférence répartis suivant une symétrie en rotation autour de l'axe de l'alésage et ayant des formes identiques, la came est également composée de plusieurs éléments homologues engagés dans les éléments de chemin de came de façon à diviser les efforts de réaction 25 appliquées par le piston sur les cames et les chemins de came. Globalement, le dispositif de transmission selon l'invention offre l'avantage d'une très grande souplesse de fonctionnement et d'une fabrication relativement simple. La souplesse de fonctionnement permet de s'adapter aux paramètres du système de freinage 30 (les circuits de frein) et à ceux du moteur électrique d'entraînement. Enfin, comme la pédale de frein peut s'appuyer directement sur la vis et pousser ainsi directement le piston primaire sans être exposée aux effets de multiplication ou de démultiplication de la transmission à billes, le système de frein conserve toutes ses possibilités de 35 fonctionnement de secours en cas de défaillance de la partie assistance 3037374 3 du système de frein, et notamment du moteur électrique assurant l'assistance. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 5 plus détaillée à l'aide d'un exemple de dispositif d'actionnement de sys- tème de freinage représenté dans le dessin annexé dans lequel : la figure unique est un schéma d'ensemble par blocs d'un système d'actionnement de système de freinage à piston asservi selon l'invention, 10 Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un dispositif d'actionnement de système de freinage 1 selon l'invention, se composant d'un maître-cylindre 10 fournissant du liquide de frein sous pression aux circuits de freins Cl, C2 en étant activé par un moteur électrique 20 commandé par une 15 unité de commande 40 selon la demande de freinage du conducteur (pédale de frein 42) ou du système d'assistance de conduite 45 qui est par exemple un système ESP. Le conducteur traduit sa demande de freinage par son action sur la pédale de frein 42. Cette action est détectée par un capteur 41 transmettant un signal de freinage SC à l'unité de 20 commande 40 combinée au système d'assistance 45 pour commander le moteur électrique 20. Le maître-cylindre 10 n'est représenté que schématique- ment par l'alésage 11 de son cylindre logeant le piston (piston primaire) 12 ; dans le cas d'un maître-cylindre tandem, le piston secondaire n'est 25 pas représenté. Le piston 12 est appelé "piston primaire" bien que le maître-cylindre 10 puisse être un maître-cylindre simple ou un maître-cylindre tandem, c'est-à-dire un générateur de liquide sous pression alimentant un seul circuit de frein ou séparément deux circuits de frein Cl, C2 en parallèle.In the case of a cam path composed of several elements preferably distributed in rotationally symmetry about the axis of the bore and having identical shapes, the cam is also composed of several homologous elements engaged in the elements. of cam path so as to divide the reaction forces applied by the piston on the cams and the cam paths. Overall, the transmission device according to the invention offers the advantage of a very great flexibility of operation and relatively simple manufacturing. The flexibility of operation makes it possible to adapt to the parameters of the braking system 30 (the brake circuits) and those of the electric drive motor. Finally, since the brake pedal can be supported directly on the screw and thus directly push the primary piston without being exposed to the multiplication or reduction effects of the ball transmission, the brake system retains all its operating possibilities. assistance in case of failure of the assistance part 3037374 3 of the brake system, including the electric motor providing assistance. Drawings The present invention will be described in more detail below with the aid of an exemplary braking system actuating device shown in the accompanying drawing in which: the single figure is a block diagram FIGS. 1 and 3 show a blocking device actuating device according to the invention. FIG. 1 shows a braking system actuating device 1 according to the invention, consisting of a master cylinder 10 supplying brake fluid under pressure to the brake circuits C1, C2 being activated by an electric motor 20 controlled by a control unit 40 according to the braking demand of the driver (brake pedal 42) or the driver assistance system 45 which is for example an ESP system. The driver translates his braking request by his action on the brake pedal 42. This action is detected by a sensor 41 transmitting a braking signal SC to the control unit 40 combined with the assistance system 45 to control the engine. 20. The master cylinder 10 is shown only schematically by the bore 11 of its cylinder housing the piston (primary piston) 12; in the case of a tandem master cylinder, the secondary piston is not shown. The piston 12 is called "primary piston" although the master cylinder 10 can be a single master cylinder or a tandem master cylinder, that is to say a generator of pressurized liquid supplying a single brake circuit or separately two brake circuits Cl, C2 in parallel.

30 Le moteur 20 entraîne le piston 12 par une transmission 30 convertissant son mouvement de rotation en un mouvement de translation pour pousser le piston 12. La transmission 30 est une transmission à vis à bille formée d'une vis 31, coopérant avec un écrou 32 par une liaison à billes 33.The motor 20 drives the piston 12 by a transmission 30 converting its rotational movement into a translational movement to push the piston 12. The transmission 30 is a ball screw transmission formed of a screw 31, cooperating with a nut 32 by a ball link 33.

3037374 4 La vis 31 est reliée solidairement au piston 12 par une fixation 312 reliant ces deux éléments solidairement en rotation et en translation. L'écrou 32 est entraîné en rotation par le moteur élec- 5 trique 20, par une liaison mécanique 34 telle qu'un engrenage ; la péri- phérie de l'écrou 32 peut comporter une denture droite (parallèle à l'axe) et la sortie du moteur électrique, un pignon engrenant avec cette denture droite. L'écrou 32 s'appuie solidairement en translation contre le fond 111 du cylindre 11 par un palier de rotation 112 pour faire avan- 10 cer ou reculer la vis 31 et ainsi le piston 12 qui lui-même commande le piston secondaire comme cela est connu des maîtres-cylindres tandem. Le dispositif d'actionnement 1 représenté de manière très simplifiée à la figure peut comporter un maître-cylindre simple ou un maître-cylindre tandem. Dans sa combinaison avec le maître-cylindre, 15 le piston primaire 12 pousse avec une force amplifiée par rapport à celle appliquée sur la pédale de frein 42 et transmise directement à la vis 31, par exemple en cas de défaillance de l'actionneur ; cette force est alors celle appliquée directement par la pédale de frein 42 sur le piston primaire 12.The screw 31 is integrally connected to the piston 12 by a fastener 312 connecting these two elements integrally in rotation and in translation. The nut 32 is rotated by the electric motor 20 by a mechanical connection 34 such as a gear; the periphery of the nut 32 may comprise a straight toothing (parallel to the axis) and the output of the electric motor, a pinion meshing with this right toothing. The nut 32 rests integrally in translation against the bottom 111 of the cylinder 11 by a rotational bearing 112 to advance or retract the screw 31 and thus the piston 12 which itself controls the secondary piston as is known tandem master cylinders. The actuating device 1 shown very simply in the figure may comprise a single master cylinder or a tandem master cylinder. In its combination with the master cylinder, the primary piston 12 pushes with an amplified force relative to that applied to the brake pedal 42 and transmitted directly to the screw 31, for example in case of failure of the actuator; this force is then that applied directly by the brake pedal 42 to the primary piston 12.

20 Pour le mode dégradé, en cas de défaillance du moteur, la poussée à partir de la pédale est possible car l'écrou 32 peut avancer grâce à une liaison de translation solidaire en translation entre la transmission 34 du mouvement du moteur 20 et l'écrou 32 ; cette liaison est par exemple sous la forme de cannelures extérieures de l'écrou 25 pour le solidariser en rotation par rapport à la liaison de transmission 34 et un rappel par un ressort de l'écrou 32 contre le palier 112 du fond 111. L'alésage 11 du maître-cylindre comporte dans la partie logeant le piston primaire 12 un chemin de came 13 recevant une came 30 123 portée par la paroi 121 du piston 12. Ce chemin de came 13 orienté globalement dans la direction longitudinale de l'alésage force la came 123 et par suite le piston 12 est forcé de pivoter autour de l'axe suivant la pente de la came à l'endroit du contact entre le chemin de came 13 et la came 123. Le chemin de came a, par exemple un tracé hélicoïdal ou 35 est composé d'une succession de tracés hélicoïdaux de pentes et de pas 3037374 5 différents ou encore un tracé hélicoïdal de pas variable. La came 123 qui suit ce tracé hélicoïdal de préférence en forme de chemin de guidage en couloir, a la forme d'un ergot cylindrique de section arrondie par exemple ronde ou elliptique de façon que sa ou ses surfaces latérales 5 offrent la plus grande surface de contact possible avec la ou les parois du chemin de came pour les différentes pentes rencontrées par la came suivant qu'il s'agit d'un tracé hélicoïdal à pas variables ou à pas continus ou de segment de tracés hélicoïdaux ou d'une succession de segments droits ou de segments courbes.For the degraded mode, in case of engine failure, the thrust from the pedal is possible because the nut 32 can advance thanks to a translation link secured in translation between the transmission 34 of the movement of the motor 20 and the nut 32; this connection is for example in the form of external splines of the nut 25 to secure it in rotation relative to the transmission link 34 and a return by a spring of the nut 32 against the bearing 112 of the bottom 111. The 11 of the master cylinder bore in the portion housing the primary piston 12 a cam path 13 receiving a cam 123 123 carried by the wall 121 of the piston 12. This cam path 13 oriented generally in the longitudinal direction of the force bore the cam 123 and consequently the piston 12 is forced to pivot about the axis along the slope of the cam at the point of contact between the cam path 13 and the cam 123. The cam path has, for example a helical pattern or 35 is composed of a succession of helical patterns of different slopes and steps or a helical pattern of variable pitch. The cam 123 which follows this helical pattern, preferably in the form of a guide path in the corridor, has the shape of a cylindrical lug of rounded section, for example round or elliptical, so that its side surface (s) offer the largest surface area. possible contact with the wall or walls of the cam path for the different slopes encountered by the cam according to whether it is a helical pattern with variable pitch or continuous pitch or segment of helical strokes or a succession of straight segments or curved segments.

10 Le chemin de came 13 peut également être constitué par plusieurs chemins de came élémentaires 13a, 13b répartis de préférence de manière symétrique en rotation autour de l'axe de l'alésage et ayant des profils identiques pour coopérer avec autant d'éléments de came 123a, 123b dans des positions homologues, symétriques en rota- 15 tion autour de l'axe du piston. Ces différentes combinaisons chemin de came / came coopèrent ainsi en parallèle globalement comme s'il s'agissait d'un seul ensemble chemin de came / came, mais divisant les efforts de réaction sensiblement par le nombre de telles combinaisons. Le mouvement de pivotement imposé au piston 12 par le 20 chemin de came 13 / came 123 est transmis intégralement à la vis 31 qui est, comme indiqué, solidaire en rotation et en translation du piston par l'intermédiaire de la fixation 312 de sorte que les deux mouvements de rotation, celui de la vis 31 et celui de l'écrou 32 entraînés par le moteur électrique 20 s'additionnent et donnent un mouvement de rotation 25 en résultant qui est transformé en mouvement de translation de la vis 31 et du piston primaire 12. Pour simplifier l'explication globale de cette combinaison de mouvements, on considèrera que le chemin de came 13 (13a, 13b) correspond à un chemin hélicoïdal, au moins très localement. Ainsi, se- 30 lon l'invention, le chemin de came 13 aura un pas de sens opposé ou de même sens que le filetage de la transmission à vis 30. Le pas du chemin de came pourra être égal ou différent de celui du filetage de la transmission à vis 30. A cela il n'y a que l'exception d'un même pas mais de sens opposé pour le chemin de came 13 et le filetage de la transmission à vis 3037374 6 30 car dans ce cas, les deux mouvements s'annuleraient et le piston 12 tournerait mais resterait immobile en translation. Si le chemin de came 13 a le même sens que celui du file- tage de la transmission 30 les deux mouvements hélicoïdaux s'ajoutent 5 alors que dans le cas contraire si les filetages sont de sens opposés, les deux mouvements se retranchent. Enfin, il est également possible que localement le chemin de came 13 présente un segment parallèle à l'axe de l'alésage et dans ce cas, le piston primaire 12 déplacé par la transmission 30 effectuera un 10 mouvement rectiligne sans mouvement de rotation de sorte que seul le pas du filetage de la transmission 30 imposera le mouvement de translation D du piston primaire 12. Il est possible de combiner différentes formes de chemins de came 13 pour avoir un mouvement variable du piston 12 et ainsi une 15 sorte de multiplication ou démultiplication du mouvement. Par exemple, au début de la phase de compression par le piston 12, il est intéressant d'avoir un mouvement relativement rapide puisque l'effort rencontré par le piston 12 est réduit alors qu'en fin de compression, l'effort à fournir est important aussi est-il intéressant de démultiplier le mouvement en 20 réduisant le mouvement d'avancée produit par le seul écrou 32 par un mouvement d'amplitude moindre, mais de sens opposé induit par le chemin de came 13, de façon que le moteur électrique 20 fournisse globalement un couple relativement constant ou variant faiblement dans la plage de freinage.The cam path 13 may also consist of a plurality of elementary cam paths 13a, 13b preferably symmetrically distributed in rotation about the axis of the bore and having identical profiles to cooperate with as many cam members. 123a, 123b in homologous positions, rotatably symmetrical about the axis of the piston. These different cam / cam path combinations thus cooperate in parallel globally as if they were a single cam / cam path set, but dividing the reaction forces substantially by the number of such combinations. The pivotal movement imposed on the piston 12 by the cam path 13 / cam 123 is transmitted integrally to the screw 31 which is, as shown, integral in rotation and in translation of the piston via the attachment 312 so that the two rotational movements, that of the screw 31 and that of the nut 32 driven by the electric motor 20 add up and give a rotational movement 25 resulting which is converted into translational movement of the screw 31 and the piston primary 12. To simplify the overall explanation of this combination of movements, it will be considered that the cam path 13 (13a, 13b) corresponds to a helical path, at least very locally. Thus, according to the invention, the cam path 13 will have a pitch opposite or in the same direction as the thread of the screw drive 30. The pitch of the cam path may be equal to or different from that of the thread. of the transmission screw 30. To this there is only the exception of the same step but in the opposite direction for the cam path 13 and the screw thread of the transmission 3037374 6 30 because in this case, the two movements would cancel each other out and the piston 12 would turn but remain motionless in translation. If the cam path 13 has the same direction as that of the threading of the transmission 30, the two helical motions add up, whereas in the opposite case if the threads are in opposite directions, the two motions retract. Finally, it is also possible locally that the cam path 13 has a segment parallel to the axis of the bore and in this case, the primary piston 12 moved by the transmission 30 will make a rectilinear motion without rotational movement so that only the pitch of the thread of the transmission 30 will impose the translational movement D of the primary piston 12. It is possible to combine different forms of cam tracks 13 to have a variable movement of the piston 12 and thus a kind of multiplication or multiplication some movement. For example, at the beginning of the compression phase by the piston 12, it is advantageous to have a relatively fast movement since the force encountered by the piston 12 is reduced while at the end of compression, the effort to be provided is it is also important to increase the movement by reducing the forward movement produced by the single nut 32 by a movement of smaller amplitude, but in the opposite direction induced by the cam path 13, so that the electric motor 20 generally provide a relatively constant torque or slightly varying in the braking range.

25 Ces différentes considérations s'appliquent à un chemin de came 13 simple ou un chemin de came composé de plusieurs éléments de chemin de came 13a, 13b... et d'autant d'éléments de came 123a, b.These various considerations apply to a single cam path 13 or a cam path composed of a plurality of cam path members 13a, 13b ... and as many cam members 123a, b.

30 3037374 7 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Dispositif d'actionnement de système de freinage 10 Maître-cylindre 5 11 Cylindre / Alésage 111 Fond de l'alésage 112 Palier de rotation 12 Piston 121 Paroi 10 122 Fond du piston 123 Came 123a Elément de came 123b Elément de came 13 Chemin de came 15 13a, 13b Eléments de chemin de came 20 Moteur électrique 30 Transmission à vis à billes 31 Vis 312 Fixation 20 32 Ecrou 33 Billes / liaison à billes 34 Liaison mécanique Unité de commande 41 Capteur de demande de freinage 25 42 Pédale de frein 43 Tige de commande Système d'assistance de conduite 303037374 7 NOMENCLATURE OF MAIN ELEMENTS 1 Braking system actuating device 10 Master cylinder 5 11 Cylinder / Bore 111 Bottom of bore 112 Rotating bearing 12 Piston 121 Wall 10 122 Bottom of piston 123 Cam 123a Cam element 123b Cam element 13 Cam track 15 13a, 13b Cam track elements 20 Electric motor 30 Ball screw drive 31 Screws 312 Fastener 20 32 Nut 33 Balls / ball link 34 Mechanical connection Control unit 41 Demand sensor braking 25 42 Brake pedal 43 Control rod Driver assistance system 30