FR3097021A1

FR3097021A1 - Reducteur et motoreducteur pour frein a débrayage intégré

Info

Publication number: FR3097021A1
Application number: FR1906066A
Authority: FR
Inventors: Alberto MOLINARO; Cédric GUIGNON; Gérard LUU; Christophe Dupas
Original assignee: Foudation Brakes France
Current assignee: Foudation Brakes France
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: FR3097021B1

Abstract

Réducteur de motoréducteur (MR1) pour actionneur mécanique de frein comportant un axe d’entrée auquel est appliqué un mouvement d’entrée par un moteur électrique et un axe de sortie destiné à appliquer un mouvement de sortie à l’actionneur, dans lequel ledit réducteur (132) comporte une chaîne de réduction comprenant des engrenages étagés (134, 135, 136, 137), au moins l’un des engrenages étagés étant un premier engrenage étagé (136) à engrènement tangentiel, ledit engrenage étagé comportant une roue dentée (136a) et un pignon (136b) coaxiaux superposés et solidaires entre eux en rotation pendant au moins un premier état de fonctionnement, ledit réducteur comportant également des moyens de débrayage (MD) intégrés audit premier engrenage étagé (136) pour interrompre la chaîne de réduction dans un deuxième état de fonctionnement. Figure pour l’abrégé : 3

Description

REDUCTEUR ET MOTOREDUCTEUR POUR FREIN A DÉBRAYAGE INTÉGRÉ

DOMAINE TECHNIQUE ET É TAT DE LA TECHNIQUE ANT É RIEURE

La présente invention se rapporte au domaine des freins de véhicule automobile, et plus spécifiquement à un réducteur de motoréducteur pour actionneur de frein, le réducteur étant à débrayage intégré.

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 latéral 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 lorsque le frein est au repos.

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

L’actionneur mécanique 7 assure quant à lui le freinage de stationnement et de secours en écartant les extrémités associées des segments pour assurer un blocage rapide et puissant des roues du véhicules selon un mode de fonctionnement dit "duo-servo", notamment quand le cylindre de roue 6 est inactif. Cet actionneur est entrainé par un moteur électrique 21 d’axe AY. L’actionneur comporte par exemple deux pistons mobiles le long d’un axe en sens opposés. Lors d’une phase de freinage, chaque piston se déplace en direction du tambour dans un sens, opposé à celui de l’autre piston.

En phase de défreinage, l’actionneur est actionné de sorte à provoquer un écartement des garnitures de frein du tambour. A partir d’une certaine course, au moins l’un des pistons vient en butée contre le boîtier de l’actionneur, ce qui provoque une augmentation du couple dans le motoréducteur et donc l’apparition d’un pic du courant consommé par le moteur électrique. Le calculateur détecte ce pic de courant et génère un ordre de couper l’alimentation électrique du moteur. Il s’écoule une certaine période de temps entre le moment où le pic de courant apparaît et le moment où l’alimentation électrique est effectivement coupée. Pendant cette période de temps, le motoréducteur et l’actionneur continuent à exercer un effort sur le piston alors qu’il est en butée, ce qui peut être dommageable pour l’actionneur et/ou le motoréducteur, et donc réduire la durée de vie de l’actionneur et/ou du motoréducteur.

C’est par conséquent un but de la présente invention d’offrir un réducteur de motoréducteur pour actionneur, par exemple pour actionner un frein de parking d’un frein à tambour, ne présentant pas l‘inconvénient ci-dessus.

Le but énoncé ci-dessus est atteint par un réducteur de motoréducteur pour actionneur de frein, comportant un train d’engrenages à contact extérieur comportant au moins un engrenage étagé comprenant une roue dentée et un pignon, ledit engrenage étagé intégrant un moyen débrayable tel que, au-delà d’une certaine valeur de couple en sortie du réducteur, la transmission du mouvement entre l’entrée et la sortie du réducteur est interrompue.

Grâce à l’invention, lorsqu’un des pistons de l’actionneur vient en butée contre le boîtier, ce qui provoque par ailleurs un pic de courant au niveau du moteur, le moyen de débrayage assure l’interruption de la transmission, l’actionneur n’est alors plus entrainé par le motoréducteur, les risques d’endommagement sont réduits.

En d’autres termes, on prévoit d’interrompre mécaniquement la chaîne de réduction au sein du réducteur. Cette interruption est rapide et automatique, elle ne met pas en œuvre de calculateur. Aucun capteur de position ou d’effort n’est requis.

Le réducteur est de structure simple et fiable.

En outre, le rétablissement de la chaîne de réduction est automatique.

Dans un exemple de réalisation très avantageux, le réducteur comporte plusieurs engrenages étagés. Chaque engrenage étagé comporte un pignon et une roue dentée coaxiaux, superposés solidaires en rotation, le pignon d’un engrenage étagé engrenant dans la roue dentée d’un engrenage étagé adjacent.

La mise en œuvre de plusieurs engrenages étagés permet en outre de réduire la taille du réducteur et donc du motoréducteur. En outre la mise en œuvre d’engrenages à contact extérieur permet de disposer les engrenages les uns par rapport aux autres avec une certaine liberté. La forme générale du réducteur peut alors être adaptée à la configuration de l’espace disponible. En effet le réducteur peut par exemple avoir une forme relativement rectiligne, courbe, voire en S. La structure d’un tel réducteur offre donc une certaine liberté dans le choix de la forme extérieure du motoréducteur

En outre, dans l’exemple où le réducteur met en œuvre plusieurs engrenages étagés alternés, il peut alors être relativement fin et plat dans la direction des axes des engrenages étagés. Ainsi il peut être disposé dans des espaces réduits.

Dans un exemple, l’axe du moteur électrique est parallèle aux axes des engrenages et roues dentées. Dans un exemple particulièrement avantageux, l’axe du moteur est sécant aux axes des engrenages étagés, et un renvoi d’angle connecte le moteur au réducteur. Le moteur peut alors être disposé en continuité du train d’engrenages et le motoréducteur peut offrir une forme encore plus facilement intégrable.

La présente invention alors pour objet un réducteur de motoréducteur pour actionneur mécanique de frein comportant un axe d’entrée auquel est appliqué un mouvement d’entrée par un moteur électrique et un axe de sortie destiné à appliquer un mouvement de sortie à l’actionneur. Le réducteur comporte une chaîne de réduction comprenant au moins deux engrenages, au moins un des engrenages étant un premier engrenage étagé à engrènement tangentiel, ledit engrenage étagé comportant une roue dentée et un pignon coaxiaux superposés et solidaires entre eux en rotation pendant au moins un premier état de fonctionnement, ledit réducteur comportant également des moyens de débrayage intégrés audit premier engrenage étagé pour interrompre la chaîne de réduction dans un deuxième état de fonctionnement.

Les moyens de débrayage interrompent la chaîne de réduction avantageusement lorsqu’un couple supérieur à une valeur seuil s’applique sur l’axe de sortie du réducteur.

Par exemple, la chaîne de réduction comporte au moins un deuxième engrenage étagé à engrènement tangentiel, ledit deuxième engrenage étagé comportant une roue dentée et un pignon coaxiaux superposés et solidaires entre eux en rotation, le au moins un premier engrenage étagé et ledit au moins un deuxième engrenage étagé étant montés mobiles en rotation autour d’axes parallèles entre eux.

Dans un exemple de réalisation, le premier engrenage étagé comporte un premier corps et un deuxième corps, le premier corps portant la roue dentée et le deuxième corps portant le pignon, et les moyens de débrayage sont interposés entre le premier corps et le deuxième corps et sont tels qu’ils provoquent un déplacement longitudinal de l’un ou l’autre des premier ou deuxième corps, et un désengrènement du pignon ou de la roue dentée de la roue dentée ou du pignon respectivement qu’il ou qu’elle engrène dans le premier état de fonctionnement.

Par exemple, le pignon du premier engrenage étagé engrène une roue dentée en aval dans la chaîne de réduction et est apte à être déplacé longitudinalement dans le deuxième état de fonctionnement, et la roue dentée du premier engrenage étagé est fixe longitudinalement. En variante, la roue dentée du premier engrenage étagé engrène un pignon en aval dans la chaîne de réduction et est apte à être déplacée longitudinalement dans le deuxième état de fonctionnement, et le pignon du premier engrenage étagé est fixe longitudinalement.

Selon une caractéristique additionnelle, les moyens de débrayage comportent au moins un système de rampes orientées de sorte que la rotation entre le premier corps et le deuxième corps provoque un rapprochement du premier corps et du deuxième corps.

Le réducteur peut comporter un moyen élastique en compression interposé entre le premier corps et le deuxième corps

Par exemple, les moyens de débrayage sont activables uniquement dans un sens de rotation du premier pignon étagé.

La présente invention a également pour objet un motoréducteur comportant un réducteur selon l’invention, et un moteur électrique connecté mécaniquement à l’axe d’entrée du réducteur.

Dans un exemple préféré, l’arbre du moteur électrique s’étend le long d’une direction orthogonale à l’axe du premier engrenage étagé, et un renvoi d’angle est prévu entre le moteur électrique et l’axe d’entrée du réducteur.

Avantageusement le premier engrenage étagé et au moins le deuxième engrenage étagé sont alternés de sorte que le motoréducteur présente une forme générale sensiblement plate.

Le réducteur peut comporter entre trois et cinq deuxième engrenages étagés.

La présente invention a également pour objet un frein pour véhicule automobile comportant au moins une surface de friction destinée à venir en contact d’un surface de freinage solidaire en rotation d’une roue, un actionneur mécanique configuré pour appliquer et écarter ladite au moins une surface de friction de ladite surface de freinage et un motoréducteur selon l’invention.

Le motoréducteur et l’actionneur sont avantageusement commandés pour appliquer un freinage de parking.

Dans un exemple, le frein est un frein à tambour comportant un tambour, un plateau, au moins un segment portant la surface de friction, un cylindre de frein hydraulique fixé sur le plateau, et l’actionneur mécanique et le motoréducteur sont fixés sur le plateau.

De préférence, le motoréducteur est monté sur le plateau de sorte que les axes autour desquels sont montés libres en rotation le premier engrenage étagé et le au moins deuxième engrenage étagé sont parallèles à l’axe du plateau.

La présente invention a également pour objet un système de freinage comportant au moins un frein selon l’invention, et un calculateur, ledit calculateur étant configuré commander l’alimentation électrique du moteur lorsqu’un ordre d’activer le frein de parking est donné.

Le calculateur est avantageusement configuré pour mesurer le courant aux bornes du moteur électrique et pour générer un ordre d’interrompre l’alimentation électrique du moteur lorsque le courant traversant le moteur dépasse une valeur donnée.

Les moyens de débrayage sont avantageusement configurés pour être activés avant que l’alimentation électrique du moteur soit interrompue.

La présente invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre et des dessins en annexes sur lesquels :

est une vue en perspective d’un frein à tambour à actionneur de frein de parking électrique selon l’état de la technique.

est une vue en perspective d’un frein à tambour muni d’un motoréducteur selon un exemple de réalisation de la présente invention, le tambour n’étant pas représenté.

est en vue en perspective du frein de la figure 2A selon un autre point de vue montrant un exemple de motoréducteur selon l’invention.

est une vue en perspective partiellement en arraché du motoréducteur des figures 2A et 2B montrant les engrenages du réducteur.

est une vue de dessus du motoréducteur de la figure 3.

sont des vues en coupe partielle du motoréducteur selon le plan de coupe A-A de la figure 4 dans un état embrayé et dans un état débrayé respectivement.

sont des vues en éclaté d’un pignon débrayable des figures 5A et 5B.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

Sur les figures 2A et 2B, on peut voir une vue en perspective d’un exemple de frein à tambour selon l’invention comportant un plateau 102 d’axe AX équipé d’un premier et d’un second segment en arc de cercles 103 et 104 mobiles radialement pour pouvoir être pressés contre la face interne cylindrique d’un tambour non représenté.

Les segments 103 et 104 comportent chacun une âme 103a, 104a en tôle plane en forme de portion de couronne circulaire qui porte une garniture de freinage 103b, 104b, et sont montés diamétralement opposés avec leurs extrémités en appui à fois sur un cylindre de roue 106 hydraulique et sur un actionneur mécanique 107 portés par le plateau 102. Ces segments 103 et 104 sont en outre rappelés l’un vers l’autre par deux ressorts de rappel 108 et 109, et plaqués contre le plateau 102 chacun par un ressort latéral 110, 111.

Une biellette de rattrapage d’usure 112 s’étend le long du cylindre de roue 106 en ayant une première extrémité en appui sur l’âme 103a du premier segment 103 et une seconde extrémité en appui sur l’âme 104a du second segment 104 lorsque le frein est au repos.

Le cylindre de roue 106 est destiné à être actionné lors d'une utilisation du frein à tambour 101 selon un premier mode de fonctionnement dit "simplex", qui assure un freinage progressif particulièrement adapté pour freiner le véhicule en service. Il comprend une chambre hydraulique fermée à ses extrémités par deux pistons qui s’écartent l’un de l’autre lorsque la pression hydraulique augmente et pousse les extrémités associées des segments 103 et 104.

L’actionneur mécanique 107 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 106 est inactif. Cet actionneur est entrainé par un motoréducteur MR1.

L’actionneur comporte par exemple deux pistons 107.1, 107.2 mobiles le long d’un axe en sens opposés. Lors d’une phase de freinage, chaque piston se déplace en direction du tambour dans un sens, opposé à celui de l’autre piston.

Le motoréducteur MR1 est fixé le plateau 102 à l’opposé de l’actionneur par rapport au plateau. Le motoréducteur MR1 s’étend de manière très avantageuse parallèlement au plateau 102. En outre, comme nous le verrons dans la suite de la description il peut avantageusement prendre une configuration courbe, dite « en banane », pour s’adapter au mieux à l’environnement extérieur, notamment pour s’enrouler au moins partiellement autour de l’essieu de roues.

Le motoréducteur est couplé à l’actionneur à travers une fenêtre (non illustré) pratiquée dans le plateau 102

Sur la figure 4 on peut voir le motoréducteur MR1 vu de dessus et sur la figure 3, on peut voir une vue partiellement arrachée du motoréducteur MR1.

Le motoréducteur MR1 comporte un moteur électrique 121 et un module de transmission ou réducteur 132.

Dans l’exemple représenté, le moteur électrique 121 et son arbre de sortie s’étendent le long de l’axe AY et l’axe de sortie du module de transmission 132 s’étend selon un axe parallèle à l’axe AX du plateau.

Dans cet exemple, le module de transmission est prévu pour s’étendre parallèlement au plateau 102.

Sur la figure 3, on peut voir un exemple de chaîne cinématique du module de transmission se présentant sous la forme d’une réduction dite composée, dans lequel les éléments d’engrenage se présentent sous la forme d’un train linéaire comprenant des engrenages étagés à contact extérieur et une roue dentée 138 en sortie du train d’engrenages. De préférence, le train d‘engrenages comporte entre quatre et six engrenages étagés. Dans l’exemple de la figure 3, on dénombre quatre engrenages étagés 134, 135, 136 et 137.

Les engrenages étagés 134, 135, 136 et 137 comprennent respectivement un premier étage sous la forme d’une roue dentée 134a, 135a, 136a, 137a et un second étage sous la forme d’un pignon 134b, 135b, 136b, 137b.

Les pignons 134b, 135b, et 137b sont liés rigidement aux roues dentées 134a, 135a, et 137a respectivement.

Par exemple la roue dentée 138 porte une couronne dentée (non illustrée) formant un renvoi d’angle. La couronne dentée engrène un engrenage de transmission (non illustré) comportant par exemple une première roue dentée qui engrène une deuxième roue dentée solidaire en rotation d’un système vis-écrou, le système provoquant l’écartement des pistons 107.1, 107.2 de l’actionneur, qui sont en appui sur des extrémités des segments de frein et écarte ceux-ci en direction du tambour. L’engrènement entre le motoréducteur et le système vis-écrou se fait à travers la fenêtre (non illustrée) dans le plateau 102.

Les engrenages 134, 135, 136, 137 et 138 sont prévus chacun pour être montés pivotant autour d’un axe distinct fixe AX134, AX135, AX136, AX137 et AX138, chacun de ces axes étant parallèles entre eux et disposés dans cet ordre suivant la direction de réduction, i.e. depuis le pignon moteur jusqu’à l’actionneur mécanique 7. Ils sont notamment dimensionnés de façon à ce que le pignon formant la sortie d’un engrenage engrène dans la roue dentée de l’engrenage suivant, avec la roue dentée 134a formant l’élément d’entrée de la chaîne cinématique, tandis que la roue dentée 138 forme l’élément de sortie de cette chaîne.

Dans la description, nous utiliserons la même désignation pour désigner l’axe mécanique autour duquel un engrenage tourne et l’axe désignant la direction.

L’un des engrenages du train d’engrenages comporte des moyens de débrayage MD assurant une interruption de la chaîne de réduction, lorsque le couple appliqué par la sortie sur la chaine d’engrenages dépasse une valeur seuil de couple. Lorsque les moyens de débrayage MD sont actifs, la transmission du mouvement entre le moteur et la sortie du motoréducteur est interrompue.

Dans l’exemple très avantageux représenté, les moyens de débrayage MD assurent un escamotage axial de l’une des engrenages de sorte qu’il n’engrène plus l’engrenage qu’il engrène lorsque le réducteur est dans un état de transmission.

Dans l’exemple représenté, l’engrenage étagé 136 intègre les moyens de débrayage MD qui assure un escamotage axial du pignon 136b.

Sur la figure 5A on peut voir l’engrenage étagé 136 dans un état de transmission, et sur la figure 5B on peut voir l’engrenage étagé 136 vu en coupe dans un état d’interruption de la transmission.

L’engrenage étagé comporte un premier corps 162 d’axe AX136 portant sur sa périphérie radialement extérieure la roue dentée 136a et un deuxième corps 164 d’axe AX136 portant sur sa périphérie radialement extérieure le pignon 136b. Le premier corps 162 est creux de sorte à délimiter un logement capable d’accueillir au moins en partie le deuxième corps. Le premier corps est immobilisé dans la direction axiale.

Le deuxième corps 164 est configuré pour être mobile en translation le long de l’axe AX136, entre une position active dans laquelle le pignon 136a engrène la roue dentée 137a (figure 5A) de l’engrenage étagé 137, et une position inactive (figure 5B) dans laquelle le pignon 136b est en position escamotée le deuxième corps s’étant déplacé en translation dans le premier corps 162.

Le premier corps 162 présente une embase 162.1 portant sur sa périphérie radiale extérieure la roue dentée 136a, s’étendant axialement par un manchon 162.2 en direction du deuxième corps 164.

Le deuxième corps 164 comporte une embase 164.1 logée dans le manchon 162.2 du premier corps, et un manchon 164.2 s’étendant axialement par rapport à l’embase 164.1 et portant sur sa périphérie radialement extérieure le pignon 136b.

De manière avantageuse, le premier corps 162 comporte un tube intérieur 162.3 s’étendant sur toute la dimension axiale de l’engrenage étagé 136 et recevant l’axe AX136, et dont une extrémité axiale libre est en appui contre le fond du boîtier du motoréducteur, qui est dans cet exemple formé par une platine 153 rapportée dans le boîtier. Le premier corps est maintenu axialement dans le boîtier.

Sur les figures 6A et 6B, on peut voir des vues en éclaté de l’engrenage étagé 136.

Les moyens de débrayage 136 sont tels que, lorsque le couple en réaction appliqué par la sortie du réducteur sur le pignon 136b dépasse un seuil donné, ceux-ci provoque un déplacement du pignon 136b le long de l’axe A.

Dans cet exemple, les moyens de débrayage comportent deux rampes en saillie 166.1, 166.2 de la face latérale extérieure du manchon 164.2 et s’étendant chacune sur une portion angulaire donnée autour de l’axe AX136.

Ils comportent également deux rampes en en creux 168.1, 168.2 formées dans la surface radialement intérieure du manchon 162.2 du premier corps. En outre le manchon 162.2 comporte deux découpes 170 axiales dimensionnées et disposées angulairement l’une par rapport à l’autre, de sorte à pouvoir loger chacune une rampe en saillie 166.1, 166.2. Chaque découpe 170 est délimitée angulairement par un premier bord 170.1 et un deuxième bord 170.2.

Dans cet exemple, les rampes en creux 168.1, 168.2 ont sensiblement la forme de triangle rectangle. Chaque rampe en creux 168.1, 168.2 débouche dans le premier bord 172.1 d’une découpe 170, par un côté de la rampe différent de l’hypoténuse. Les triangles des rampes en saillie comportent chacun un côté 169.1 s’étendant axialement et en regard d’un deuxième bord 172.2 et apte à venir en appui contre celui-ci.

Les rampes en saillie ont également sensiblement la forme de triangle rectangle sensiblement homothétique du triangle des rampes en creux.

Les rampes sont orientées en direction de la roue dentée 136a.

Lors d’un mouvement angulaire entre le premier corps 162 et le deuxième corps 164 dans un sens donné, les rampes en saillie 166.1, 166.2 pénètrent dans les rampes en creux 168.1, 168.2, et les hypoténuses coopèrent en glissant l’un sur l’autre provoquant un déplacement axial du deuxième corps 164 en direction du deuxième corps 162.

Un moyen élastique 173 en compression est interposé entre le premier et le deuxième corps et tend à les écarter l’un de l’autre. Dans l’exemple représenté, le moyen élastique 173 est un ressort hélicoïdal monté autour du manchon intérieur 162.3.

De préférence, les engrenages étagés sont en matériau plastique. De manière très avantageuse, une rondelle 174 est interposée entre le premier corps 162 et une extrémité longitudinale du ressort 173 et une rondelle 176 est interposée entre le deuxième corps et l’autre extrémité longitudinale du ressort 173, de sorte à réduire l’usure par frottement entre le ressort 173 et les corps en matériau plastique. De préférence, les rondelles sont en métal ou alliage métallique.

Le fonctionnement des moyens de débrayage va maintenant être décrit.

Les engrenages sont aptes à tourner dans les deux sens de rotation, dans un premier sens pour appliquer les segments de frein contre le tambour, et un deuxième sens pour écarter les segments de frein du tambour.

Lors que les engrenages tournent dans le premier sens, les moyens de débrayage ne sont pas activables. Les premier et deuxième corps se trouvent dans la configuration de la figure 5A. Les rampes en saillie 166.1, 166.2 sont logées dans les découpes 170 du premier corps, et chaque côté 169.1 des rampes en saillie 166.1, 166.2 est en appui contre un deuxième bord 170.2 d’une découpe 170. Les premier et deuxième corps sont solidaires en rotation. Les deux corps sont maintenus écartés l’un de l’autre et les dents du pignon 136b engrènent les dents de la roue dentée 137b. Le mouvement est transmis du moteur à l’actionneur via le réducteur.

En phase de défreinage, les engrenages tournent dans le deuxième sens. Le premier 162 et le deuxième 164 corps ont une certaine liberté de rotation l’un par rapport à l’autre. Tant que le ou les pistons ne sont pas en butée contre le boîtier de l’actionneur, un couple de réaction exercé par la sortie sur le train d’engrenage, et en particulier sur la roue dentée 136a via le pignon 135b, est inférieur à une valeur seuil, telle que la différence entre le couple appliqué par le moteur sur la roue dentée 136a et le couple de réaction appliqué au pignon 136b est inférieur aux frottements entre les deux corps, au niveau du ressort 173 et entre le tube intérieur 162.3 et le deuxième corps 164. Les deux corps 162, 164 restent solidaires l’un de l’autre en rotation et l’engrenage étagé 136 conserve la configuration de la figure 5A. Le mouvement est alors transmis de l’entrée à la sortie.

Lorsque le ou les pistons entre(nt) en butée, ce qui se traduit par l’apparition d’un pic de courant aux bornes du moteur, le couple de réaction niveau de la sortie du réducteur augmente et dépasse la valeur seuil, les forces de frottement entre les deux corps ne sont plus suffisantes pour assurer une solidarisation en rotation de la roue dentée 136a et du pignon 136b. Il y a alors un déplacement relatif en rotation entre la roue dentée 136a et le pignon 136b autour de l’axe AX136, provoquant une pénétration des rampes en saillie 166.1, 166.2 dans les rampes en creux 168.1, 168.2, les hypoténuses glissent alors l’un sur l’autre. Du fait de l’orientation des rampes, il en résulte un déplacement en rotation et en translation du deuxième corps 164 vers l’intérieur du premier corps le long et autour de l’axe AX136. Le pignon 136b s’éloigne alors axialement de la roue dentée 137a jusqu’à lui échapper. La chaîne d’engrenages est alors interrompue, il n’y a plus de transmission de mouvement entre le moteur 121 et l’actionneur 107.

Simultanément, le ou les pistons en butée provoquent une augmentation brusque du courant consommé par le moteur électrique. Cette augmentation brusque est détectée par le calculateur C du système de freinage, avantageusement celui du correcteur électronique de trajectoire ou ESP (Electronic Stability Program en terminologie anglo-saxonne), qui génère un ordre d’interrompre l’alimentation du moteur. L’interruption de l’alimentation du moteur a lieu peu de temps après l’interruption de la chaîne d’engrenages. Grâce à l’invention, les risques d’endommagement au niveau de l’actionneur et du motoréducteur sont sensiblement réduits.

Le pignon 136b revient naturellement dans sa position engrenée sous l’action du ressort, lorsque le moteur électrique tourne en sens inverse en phase de défreinage.

Dans l’exemple décrit, les moyens de débrayage sont appliqués à un pignon d’un engrenage étagé. En variante il s’applique à une roue dentée d’un engrenage étagé. Les moyens de débrayage sont tels qu’ils assurent l’escamotage de l’engrenage engrenant un engrenage aval dans la chaîne de réduction, l’amont étant du côté de l’entrée du réducteur et l’aval étant du côté de la sortie du réducteur.

Il sera compris que l’engrenage étagé intégrant les moyens de débrayage peut être n’importe lequel des engrenages étagés dans la chaîne de réduction. De préférence il se trouve proche de la sortie de la chaîne de réduction, de sorte que l’application d’un couple de freinage élevée ne s’applique qu’à un nombre aussi réduit que possible d’éléments de la chaîne de réduction. Dans un autre exemple de réalisation, les moyens de débrayage équipent l’engrenage étagé 137.

En variante les moyens de débrayage comportent une pente ou plus de deux pentes.

Dans le fonctionnement décrit, le débrayage de la chaîne de réduction est provoqué par la butée du ou des pistons contre le boîtier de l’actionneur. L’augmentation du couple pourrait être due à un coincement au sein de l’actionneur et/ou au niveau du frein. Tout évènement provoquant une augmentation du couple de réaction en sortie du réducteur est capable de provoquer un débrayage au sein de la chaîne de réduction. L’invention permet de protéger mécaniquement l’actionneur et le motoréducteur.

En outre, l’intégration des moyens de débrayage dans un engrenage étagé est particulièrement intéressante car l’encombrement axial est peu augmenté par rapport à un engrenage étagé de l’état de la technique.

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

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

Dans l’exemple décrit, le module de transmission comporte des engrenages étagés et une roue dentée 138. En variante, le module comporte n pignons étagés, n entier > 1 et m engrenages simples avec m entier > 1.

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

De manière très avantageuse et comme cela est représenté sur la figure 3, tous les engrenages étagés ou une partie d’entre eux sont alternés. Sur la figure 2A, les pignons 135b et 137b sont du même côté que la roue dentée 136a. Ainsi, le réducteur peut être relativement plat et fin, ce qui lui permet de pouvoir être plus facilement intégré le long du tambour. L’épaisseur du motoréducteur est avantageusement comprise entre
10 mm et 70 mm, de préférence entre 20 mm et 50 mm, par exemple 26 mm, 30 mm ou 35 mm.

La forme plate et allongée que peut prendre le motoréducteur lui permet d’être logé dans un espace étroit et en outre permet de disposer le moteur dans une zone plus large pour recevoir le moteur. Le réducteur selon l’invention permet avantageusement un déport du moteur par rapport à l’actionneur mécanique du frein à tambour. Comme décrit ci-dessus, ce déport peut être ajusté par exemple en allongeant la chaîne de réduction en insérant une ou des roues folles dans la chaîne de réduction.

De manière très avantageuse, les axes AX134 à AX138 autour desquels les engrenages étagés tournent sont solidaires d’une platine 153 unique (figures 3 et figures 5A-5B) qui est montée dans le fond d’un boîtier 154 logeant le train d’engrenages. Les axes sont perpendiculaires à la platine. Par exemple ils sont réalisés d’un seul tenant avec la platine 153 par moulage ou ils sont en matériau métallique et sont surmoulés dans une platine en matériau plastique. La mise en œuvre d’une platine unique présente l’avantage de pouvoir réaliser la chaîne de réduction préalablement et de pouvoir la monter simplement dans le boîtier.

Dans un exemple très avantageux, le réducteur selon l’invention offre à la fois une grande liberté de forme dans le plan orthogonal aux axes des engrenages et également dans la direction des axes des engrenages étagés.

De manière très avantageuse, le boîtier loge à la fois le moteur et le réducteur, ce qui simplifie l’assemblage du motoréducteur et la réalisation des étanchéités. Dans l’exemple représenté, le boîtier comporte deux parties, une première partie 154.1 comportant le fond sur lequel repose la platine 153 portant les axes des engrenages étagés et une deuxième partie 154.2 formant couvercle. De manière très avantageuse, le fond 154.1 loge à la fois le moteur et le réducteur et le couvercle 154.2 recouvre à la fois le moteur et le réducteur.

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

Le boîtier est avantageusement réalisé par moulage de matière plastique.

De manière avantageuse, le boîtier 154 comporte des moyens pour fixer le motoréducteur au frein à tambour, plus particulièrement le réducteur au plateau afin de limiter les déplacements du moteur réducteur qui pourraient l’endommager et/ou générer un bruit indésirable. Par exemple, les moyens pour fixer le motoréducteur au plateau comportent des passages de vis traversant le boîtier 154 dans la direction AX à l’extérieur des engrenages, et dans lesquels sont destinées à être montées des vis coopérant avec des ouvertures correspondantes prévues dans le plateau.

De manière avantageuse, les passages de vis forment des moyens de positionnement de la platine par rapport au fond 154.2 du boîtier.

De manière très avantageuse et comme cela est représenté sur la figure 3, l’axe du moteur électrique est orthogonal aux axes des engrenages étagés, il s’étend ainsi dans la continuité de la forme train d’engrenages dans le plan. Le motoréducteur présente alors une forme qui peut suivre le bord périphérique du tambour autour de l’essieu. Dans cet exemple, le motoréducteur MR1 comporte un premier renvoi d’angle (non visible) reliant le moteur 121 et le module de transmission 132 et un deuxième renvoi d’angle reliant la sortie du module de transmission et l’actionneur 107.

Le premier renvoi d’angle est avantageusement de type engrenage à roue plate et comporte un pignon (non visible sur la figure 3) et une roue dentée plate 134a, le pignon engrenant dans la roue dentée plate 134a. Le pignon est en prise avec l’arbre de sortie du moteur électrique 121.

La roue dentée plate 134a comporte une roue dont la denture est formée en couronne sur une face de la roue.

Le renvoi d’angle à roue plate offre l’avantage d’offrir une liberté dans l’orientation de l’axe du pignon par rapport à l’axe de la roue dentée 134a, i.e. une grande liberté dans le choix de l’angle du renvoi d’angle. En effet l’angle α entre l’axe AX134 et l’axe AY peut varier par exemple de 30° à 135°. Ainsi on dispose d’un grand choix d’orientations entre le moteur et le module de transmission, pour adapter la forme du motoréducteur à celle de l’espace disponible. En outre les contraintes au niveau de la précision de montage sont réduites.

De plus, la position des dents du pignon par rapport aux dents de la roue dentée 34a peut varier.

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

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

Le réducteur et le motoréducteur comportant le réducteur ont été décrits dans une application à un frein à tambour à actionnement au moins en partie électrique, notamment pour un frein de parking électrique. Le motoréducteur comportant le réducteur est également applicable à un actionneur pour frein à disque à actionnement au moins en partie électrique, notamment pour un frein à disque intégrant un frein de parking électrique.

1 frein à tambour

2 plateau

3 premier segment

4 second segment

3a, 4a âmes

3b, 4b garnitures de freinage

6 cylindre de roue hydraulique

7 actionneur mécanique

8, 9 ressorts de rappel

10, 11 ressorts latéraux

12 biellette de rattrapage d’usure

21 moteur électrique

24 arbre de sortie

101 frein à tambour

102 plateau

103 premier segment

104 second segment

103a, 104a âmes

103b, 104b garnitures de freinage

106 cylindre de roue hydraulique

107 actionneur mécanique

108, 109 ressorts de rappel

110, 111 ressorts latéraux

112 biellette de rattrapage d’usure

121 moteur électrique

124 arbre de sortie

132 réducteur

134 ; 135, 136, 137, 138 engrenages étagés

134a, 135a, 136a, 137a, 138a roues dentées

134b, 135b, 136b, 137b, 138b pignons

153 platine

154 boîtier

154.1 première partie du boîtier

154.2 deuxième partie du boîtier

162 premier corps

162.1 embase

162.2 manchon

162.3 tube intérieur

164 deuxième corps

164.1 embase

164.2 manchon

166.1, 166.2 rampes en saillie

168.1, 168.2 rampes en creux

170 encoches axiales

170.1 premier bord

170.2 deuxième bord

172.1, premier bord

172.2 deuxième bord

173 moyen élastique en compression

174, 176 rondelles

AX, AY axes

AX134, AX135, AX136, AX137, AX138 axes des engrenages 134, 135, 136, 137, 138

MR1 motoréducteur

Claims

Réducteur de motoréducteur pour actionneur mécanique (107) de frein comportant un axe d’entrée auquel est appliqué un mouvement d’entrée par un moteur électrique et un axe de sortie destiné à appliquer un mouvement de sortie à l’actionneur, dans lequel ledit réducteur (132) comporte une chaîne de réduction comprenant au moins deux engrenages, au moins un des engrenages étant un premier engrenage étagé (136) à engrènement tangentiel, ledit engrenage étagé comportant une roue dentée (163a) et un pignon (163b) coaxiaux superposés et solidaires entre eux en rotation pendant au moins un premier état de fonctionnement, ledit réducteur comportant également des moyens de débrayage (MD) intégrés audit premier engrenage étagé (136) pour interrompre la chaîne de réduction dans un deuxième état de fonctionnement.
Réducteur selon la revendication 1, dans lequel les moyens de débrayage (MD) interrompent la chaîne de réduction lorsqu’un couple supérieur à une valeur seuil s’applique sur l’axe de sortie du réducteur.
Réducteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la chaîne de réduction comporte au moins un deuxième engrenage étagé (134, 135, 137) à engrènement tangentiel, ledit deuxième engrenage étagé (134, 135, 137) comportant une roue dentée (134a, 135a, 137a) et un pignon (134b, 135b, 137b) coaxiaux superposés et solidaires entre eux en rotation, le au moins un premier engrenage étagé (136) et ledit au moins un deuxième engrenage étagé (134, 135, 137) étant montés mobiles en rotation autour d’axes (AX134, AX135, AX136, AX137) parallèles entre eux.
Réducteur selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit premier engrenage étagé comporte un premier corps (162) et un deuxième corps (164), le premier corps (162) portant la roue dentée (136a) et le deuxième corps (164) portant le pignon (136b), et dans lequel les moyens de débrayage (MD) sont interposés entre le premier corps (162) et le deuxième corps (164) et sont tels qu’ils provoquent un déplacement longitudinal de l’un ou l’autre des premier (162) ou deuxième (164) corps, et un désengrènement du pignon (136b) ou de la roue dentée (136a) de la roue dentée (137a) ou du pignon (135b) respectivement qu’il ou qu’elle engrène dans le premier état de fonctionnement.
Réducteur selon la revendication précédente, dans lequel le pignon (136b) du premier engrenage étagé (136) engrène une roue dentée (137a) en aval dans la chaîne de réduction et est apte à être déplacé longitudinalement dans le deuxième état de fonctionnement, et dans lequel la roue dentée (136a) du premier engrenage étagé (136) est fixe longitudinalement.
Réducteur selon la revendication 4, dans lequel la roue dentée du premier engrenage étagé engrène un pignon en aval dans la chaîne de réduction et est apte à être déplacée longitudinalement dans le deuxième état de fonctionnement, et dans lequel le pignon du premier engrenage étagé est fixe longitudinalement.
Réducteur selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel les moyens de débrayage (MD) comportent au moins un système de rampes orientées de sorte que la rotation entre le premier corps (162) et le deuxième corps (164), provoque un rapprochement du premier corps (162) et du deuxième corps (164).
Réducteur selon l’une des revendications 4 à 7, comporte un moyen élastique (173) en compression interposé entre le premier corps (162) et le deuxième corps (164).
Réducteur selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel les moyens de débrayage (MD) sont activables uniquement dans un sens de rotation du premier pignon étagé.
Motoréducteur comportant un réducteur selon l’une des revendications précédentes, et un moteur électrique (121) connecté mécaniquement à l’axe d’entrée du réducteur.
Motoréducteur selon la revendication précédente, dans lequel l’arbre du moteur électrique (121) s’étend le long d’une direction orthogonale à l’axe du premier engrenage étagé (136), et dans lequel un renvoi d’angle est prévu entre le moteur électrique et l’axe d’entrée du réducteur.
Motoréducteur selon la revendication 10 ou 11 en combinaison avec la revendication 3, dans lequel le premier engrenage étagé (136) et au moins le deuxième engrenage étagé (134, 135, 137) sont alternés de sorte que le motoréducteur présente une forme générale sensiblement plate.
Motoréducteur selon l’une des revendications 10 à 12 en combinaison avec la revendication 3, dans lequel le réducteur comporte entre trois et cinq deuxième engrenages étagés (134, 135, 137).
Frein pour véhicule automobile comportant au moins une surface de friction destinée à venir en contact d’un surface de freinage solidaire en rotation d’une roue, un actionneur mécanique configuré pour appliquer et écarter ladite au moins une surface de friction de ladite surface de freinage et un motoréducteur selon l’une des revendications 10 à 13.
Frein selon la revendication 14, dans lequel le motoréducteur et l’actionneur sont commandés pour appliquer un freinage de parking.
Frein selon la revendication 14 ou 15, étant un frein à tambour comportant un tambour, un plateau (102), au moins un segment (103, 104) portant la surface de friction, un cylindre de frein hydraulique (106) fixé sur le plateau (102), et dans lequel l’actionneur mécanique (107) et le motoréducteur sont fixés sur le plateau (102).
Frein selon la revendication 16, dans lequel le motoréducteur est monté sur le plateau (102) de sorte que les axes (AX134, AX135, AX136, AX137) autour desquels sont montés libres en rotation le premier engrenage étagé (136) et le au moins deuxième engrenage étagé (134, 135, 137) sont parallèles à l’axe du plateau.
Système de freinage comportant au moins un frein selon l’une des revendications 14 à 17, et un calculateur, ledit calculateur étant configuré commander l’alimentation électrique du moteur lorsqu’un ordre d’activer le frein de parking est donné.
Système de freinage selon la revendication 18, dans lequel le calculateur est configuré pour mesurer le courant aux bornes du moteur électrique et pour générer un ordre d’interrompre l’alimentation électrique du moteur lorsque le courant traversant le moteur dépasse une valeur donnée.
Système de freinage selon la revendication 19, dans lequel les moyens de débrayage sont configurés pour être activés avant que l’alimentation électrique du moteur soit interrompue.