L'invention se rapporte à un actionneur électrique de frein, notamment pour frein à disque et en particulier à étrier coulissant, en particulier pour fonctionnement tout-électrique. Un moteur entraîne en bout, le pignon planétaire d'entrée d'un réducteur planétaire différentiel dont les satellites engrènent une couronne fixe et une couronne mobile. Ce réducteur fournit ainsi une irréversibilité et est combiné en série avec un mécanisme vis-écrou réversible.

Avantageusement, la couronne mobile entraîne en rotation l'écrou fixe en translation, qui translate la vis fixée en rotation par le piston et les garnitures. Le pignon planétaire d'entrée présente avantageusement un logement axial recevant la vis quand elle se rétracte. De préférence le moteur présente un rotor extérieur monté dans un roulement extérieur, le logement de vis se prolongeant axialement à l'intérieur du stator. Un support de centrage commun, notamment rapporté, porte le palier moteur et la couronne fixe. La couronne mobile et le mécanisme vis-écrou sont assemblés de part et d'autre d'un logement traversant de l'étrier et couplés en rotation à l'intérieur dudit logement, qui reçoit le groupe moteur sur son ouverture arrière.

L'invention concerne en outre un frein à disque comprenant un tel actionneur, notamment pour réaliser un frein de stationnement, ainsi qu'un procédé d'assemblage d'un tel frein.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Une architecture à "motoréducteur coaxial" a été proposée antérieurement, par le document US4804073. Ce document propose un réducteur "différentiel", dans lequel deux trains épicycloïdaux partagent un même groupe de satellites "communs" qui engrènent tous sur deux couronnes différentes, une fixe et une mobile. Ces satellites sont entraînés en entrée par un planétaire et les deux couronnes ont des nombres de dents différents l'une de l'autre, la couronne mobile est ainsi entraînée pour former une sortie avec une très grande démultiplication. Elle entraîne en rotation une vis située dans le piston, laquelle déplace en translation un écrou fixe en rotation, lequel déplace le piston en translation.

Cette architecture présente cependant un encombrement axial important, qui rend difficile son intégration dans un véhicule.

Plus récemment, le document FR3031 154, propose une autre architecture "coaxiale", doté d'un étage épicycloïdal amont qui utilise la même couronne fixe que le premier train du réducteur différentiel. Dans cette structure, ces trois trains épicycloïdaux sont logés à l'intérieur du piston, la couronne mobile formant la vis qui entraîne en translation l'écrou du mécanisme vis-écrou, cet écrou étant formé par le piston de frein lui-même.

Cette solution présente cependant encore un certain encombrement axial, et peut poser des difficultés et des contraintes conséquentes par exemple en matière d'industrialisation ou de capacité d'effort.

Une autre disposition, à "motoréducteur latéral", est connue par le document FR2999257A1. Dans ce motoréducteur, l'axe du moteur est parallèle et décalé latéralement par rapport à la sortie du réducteur.

Dans cette configuration, le piston de frein est actionné linéairement (en "avant" pour le serrage) par un écrou fixe en rotation, lui-même déplacé par la rotation d'une vis disposée à l'intérieur du piston. Cette vis est entraînée en entrée depuis "l'arrière" du frein, par le motoréducteur. Celui-ci est muni d'un moteur et d'une réduction épicycloïdale coaxiaux entre eux, d'axe décalé par rapport à l'axe de la vis, et dont les sorties sont dirigées vers "vers l'arrière". Cette architecture est actuellement mise en œuvre sur différents véhicules, mais présente cependant un encombrement non négligeable, en particulier sur le côté.

Un but de l’invention est de pallier en tout ou partie aux inconvénients de l'état de la technique. Il est recherché en particulier d'améliorer la compacité, de simplifier l'intégration dans différents types de véhicule, de rendre la fabrication plus simple et moins coûteuse, et/ou d'optimiser les compromis entre ces facteurs. Ces buts sont recherchés à travers les différents constituants et procédés utilisés et en tenant compte des contraintes qui prévalent dans le domaine des moteurs et actionneurs et en particulier pour l'automobile et son freinage ; en particulier en matière de fiabilité, simplicité, souplesse et coût de fabrication, maintenance et/ou conception, tout en optimisant les performances par exemple en matière d'efficacité et/ou de souplesse de fonctionnement mécanique ou sonore.

PRESENTATION DE L’INVENTION

Pour cela, l'invention propose un actionneur linéaire de frein, notamment à disque, entraîné par un moteur électrique, notamment pour véhicule routier et/ou automobile. Cet actionneur est monté ou destiné à être monté dans un boîtier de frein, notamment un boîtier d'étrier, qui présente un logement traversant entre un côté avant dirigé vers le disque et un côté arrière opposé au côté avant.

Selon l'invention, cet actionneur comprend un réducteur planétaire différentiel coaxial au moteur, lequel réducteur est entraîné en entrée par un pignon planétaire, qui entraîne un groupe de satellites qui engrènent chacun à la fois sur une couronne fixe et sur une couronne mobile, lesquelles couronnes portent des nombres de dents différents l'une de l'autre.

La couronne mobile entraîne en rotation un mécanisme vis-écrou réversible qui produit un entraînement linéaire d'un piston de frein entre une position rétractée et une position sortie, de façon à exercer un appui linéaire dans une direction dite avant pour produire un effort de serrage sur un disque entre des patins de serrage, d'une façon irréversible au niveau du réducteur planétaire différentiel, au sens où un effort linéaire exercé sur le piston de frein dans le sens du desserrage sera bloqué par ledit actionneur, indépendamment du moteur électrique et même si le mécanisme vis-écrou ne présente pas lui- même une telle irréversibilité.

En effet, bien que le principe de base de cette cinématique soit réversible selon une approche purement théorique, les inventeurs ont constaté que cette cinématique peut présenter en réalité un fonctionnement de nature irréversible, au moins dans des conditions où elle est agencée pour obtenir l'encombrement et la réduction adéquate à une utilisation dans un tel actionneur de frein.

Cette irréversibilité s'obtient en particulier pour des ratios de réduction supérieurs à 20, et notamment supérieurs ou égaux à 28 voire à 30. Des ratios ont été expérimentés avec des valeurs de 28, 30, 36, 54,2, 60, ainsi que 88.

Il est ainsi possible de réaliser un actionneur de frein irréversible tout en prévoyant un mécanisme vis-écrou réversible en lui-même, et donc avec un rendement meilleur que pour un vis-écrou non-réversible. Cela permet par exemple de réaliser un frein de stationnement électrique fiable et de consommation nulle en stationnement, mais qui présente un bon rendement énergétique à l'actionnement. On économise par exemple l'énergie, mais on améliore aussi l'encombrement et/ou la fiabilité puisque le meilleur rendement autorise par exemple le choix d'un moteur moins puissant et/ou apporte une meilleure fiabilité.

A titre d'exemple, un tel réducteur planétaire différentiel permet un rendement énergétique de l'ordre de 50% à 70%. Il est ici combiné en série avec un vis- écrou réversible dont le rendement est de l'ordre de 85% à 90%. On obtient alors un rendement global supérieur à 42%.

On obtient ainsi un rendement énergétique global bien supérieur à la combinaison de l'état de la technique basée sur un vis-écrou irréversible d'un rendement inférieur à 35% associé à un train épicycloïdal classique dont les engrenages donnent un rendement de l'ordre de 90%, qui donne un rendement global inférieur à 31 %.

De préférence, la couronne mobile et la couronne fixe présentent entre elles une différence d'au moins trois dents, voire d'au moins cinq dents. De préférence, cette différence est d'au plus sept dents, voire d'au plus cinq dents. Typiquement, cette différence de nombre de dents est un multiple du nombre de satellites.

Selon une particularité préférée de l'invention, mais qui peut aussi être mise en œuvre indépendamment de l'aspect irréversible, l'écrou du mécanisme vis- écrou est fixe en translation et est entraîné en rotation par la couronne mobile, et coopère avec une vis fixe en rotation pour déplacer ladite vis en translation et ainsi produire ledit entraînement linéaire. Cette vis s'étend axialement à l'intérieur d'un logement ménagé à l'intérieur dudit pignon planétaire d'entrée lorsqu'elle en en position rétractée.

On obtient ainsi une meilleure compacité axiale, et aussi la possibilité de réaliser une vis plus longue pour le même encombrement axial extérieur. Cela rend possible par exemple d'obtenir un meilleur compromis entre la compacité axiale, la longueur de course, et la précision de guidage.

Par exemple, pour un même encombrement axial, cette architecture à vis traversant le planétaire creux permet de passer d'une course de 18mm à une course de 43mm ; soit une course supplémentaire de 25mm, ou 5 tours de plus si le pas est de 5mm. Cela donne par exemple une plus grande marge pour compenser l'usure des garnitures, et permet par exemple d'utiliser des garnitures plus épaisses ; et/ou de diminuer l'encombrement axial de l'actionneur et du frein.

Selon une première famille particulière de modes de réalisation, cet actionneur linéaire de frein comprend un moteur d'un type à rotor extérieur et stator intérieur, appelé "out-runner" en vocabulaire anglo-saxon, par exemple dont le stator est fixé à l'intérieur d'un boîtier moteur par un flasque transversal d'extrémité. En outre, le pignon planétaire d'entrée est entraîné par le rotor et est porté par un arbre qui est guidé en rotation par un ou plusieurs roulements montés à l'intérieur du stator.

On obtient ainsi une architecture simple et robuste.

Selon un exemple préféré de mode de réalisation au sein de cette première famille : le moteur présente un stator intérieur et un rotor extérieur ; et le pignon planétaire d'entrée est solidaire du rotor et est porté par ou intégré dans un arbre qui s'étend à l'intérieur du stator où il est guidé en rotation par un palier à roulement ; et la couronne mobile est de préférence mobile en rotation à l'intérieur de la couronne fixe ou de son support de centrage ; et la couronne mobile est solidaire de l'écrou en rotation par coopération de cannelures ou dentures ou rainures longitudinales (strictement longitudinales, ou à moins de 20° voire moins de 10°) ; et la couronne fixe est emboîtée dans ou autour d'un logement ménagé dans le boîtier de frein ou un boîtier qui lui est fixé, l'écrou est monté libre en rotation dans un alésage du boîtier de frein, qui se termine par un épaulement présentant une face d'appui dirigée vers l'avant et sur laquelle l'écrou vient en butée axiale ; et la vis est solidaire d'une platine d'appui formant piston de frein et qui maintient ladite vis fixe en rotation, notamment par couplage en rotation dudit piston avec un patin de freinage qui reçoit son effort linéaire et est lui-même maintenu en rotation par une chape fixe.

Selon une deuxième famille particulière de modes de réalisation, cet actionneur linéaire de frein comprend un moteur d'un type à rotor extérieur et stator intérieur, et son rotor est guidé en rotation à l'intérieur d'un ou plusieurs roulements montés dans un alésage d'au moins un support de centrage, lequel est solidaire de la couronne fixe (de n'importe quelle façon, par exemple en une seule pièce ou sous forme assemblée).

On obtient ainsi une meilleure compacité, et/ou un meilleur centrage du moteur et/ou des différents éléments de la chaîne cinématique, par exemple entre le rotor du moteur et le pignon planétaire d'entrée du réducteur différentiel.

Selon une caractéristique avantageuse mais optionnelle, la vis du mécanisme vis-écrou s'étend axialement à l'intérieur d'un logement de stator ménagé à l'intérieur du stator. Il est ainsi possible d'améliorer encore la compacité axiale et/ou la longueur de la vis et donc la course. Selon un exemple préféré de mode de réalisation au sein de cette deuxième famille : le moteur présente un stator intérieur et un rotor extérieur ; et ledit rotor est guidé en rotation à par un palier extérieur monté à l'intérieur d'un élément de centrage, et est solidaire en rotation du pignon planétaire d'entrée, et de préférence en aussi en translation ; et ledit stator est creux au sens où il présente, sur au moins la moitié de la longueur du moteur, et de préférence la totalité, un logement axial agencé pour autoriser le passage de la vis à l'intérieur du pignon planétaire d'entrée et dudit stator ; la couronne fixe est montée sur ou intégrée dans un support de centrage qui reçoit au moins un des roulements moteur ou forme une partie dudit roulement moteur, c'est à dire que ce support de centrage est d'une seule matière ou avec continuité de matière entre une partie formant ou recevant ledit roulement moteur et une partie formant ou recevant la couronne fixe ; et la couronne mobile est solidaire de l'écrou en rotation par coopération de cannelures ou dentures ou rainures longitudinales (strictement ou à moins de 20° voire moins de 10°) ; et la couronne fixe ou son support de centrage est emboîtée dans ou autour d'un logement ménagé dans le boîtier de frein, l'écrou est monté libre en rotation dans un alésage du boîtier de frein , qui se termine par un épaulement présentant une face d'appui dirigée vers l'avant et sur laquelle l'écrou vient en butée axiale ; et la vis est solidaire d'une platine d'appui formant piston de frein et qui maintient ladite vis fixe en rotation, notamment par couplage en rotation dudit piston avec un patin de freinage qui reçoit son effort linéaire et est lui-même maintenu en rotation par une chape fixe.

Selon une autre caractéristique avantageuse optionnelle, possiblement combinée avec les précédentes mais non obligatoirement, un même support de centrage, réalisé de manière monopièce (c'est-à-dire avec continuité de matière, par exemple par surmoulage ou soudage) et notamment monomatière (par exemple par moulage, ou usinage d'un unique bloc de matière initial), porte et/ou forme à la fois la couronne fixe et un palier de guidage pour le rotor.

De façon avantageuse, le moteur est fixé à un boîtier par l'intermédiaire d'un support de centrage commun, notamment en plastique ou en alliage d'aluminium. Ce boîtier est typiquement un boîtier moteur qui est assemblé sur le boîtier de frein, ou directement le boîtier de frein lui-même.

Il est ainsi plus facile d'obtenir un support de centrage performant tout en optimisant les contraintes de fabrication et en permettant une modularité de gamme qui simplifie le processus de conception et de fabrication ou de maintenance.

Selon encore une autre caractéristique avantageuses optionnelle, possiblement combinée avec les précédentes mais non obligatoirement, la vis est solidaire d'une platine d'appui jouant le rôle d'un piston de frein qui transmet l'actionnement linéaire à au moins un patin de serrage. Typiquement, la platine d'appui recouvre la zone de coopération entre la vis et l'écrou, au sens où elle en dépasse radialement à l'extérieur de cette zone de coopération.

Plus particulièrement, l'écrou est agencé pour être guidé : en rotation, par un ou plusieurs roulements, notamment à rouleaux ou aiguilles, montés à l'intérieur d'un alésage ménagé dans le boîtier d'étrier ; et en translation axiale, par butée contre une face d'appui axial d'un épaulement du boîtier d'étrier dirigée du côté avant, par l'intermédiaire d'au moins un palier à roulements , notamment à rouleaux ou aiguilles, disposé entre ladite face avant et une partie de l'écrou s'étendant radialement pour former une collerette d'appui.

Selon différentes particularités, prévues pour être combinées ensemble ou non et avec tout ou partie des caractéristiques optionnelles exposées ici : la couronne fixe est solidaire d'une jupe qui s'étend vers et autour de la couronne mobile ; le réducteur différentiel est monté dans un logement formé dans le boîtier de frein, notamment débouchant vers l'arrière pour permettre un montage dudit réducteur par l'arrière dudit boîtier ; le moteur est monté dans un boîtier externe, qui est emboîté dans ou autour du boîtier de frein, notamment de façon à venir refermer le logement du boîtier de frein qui contient le réducteur ; la couronne mobile est guidée en rotation par l'intérieur de la couronne fixe ou de son support de centrage ; la couronne fixe est disposée dans un alésage du logement de boîtier de frein, où elle est maintenue radialement par l'intermédiaire d'au moins un amortisseur cylindrique à amortissement au moins radial, notamment formé en tout ou partie d'un matériau élastomère, ledit amortisseur cylindrique étant par exemple comprimé entre le boîtier de frein eu une jupe solidaire de la couronne fixe, laquelle jupe s'étend par exemple vers et autour de la couronne mobile .

L'actionneur tel qu'exposé ici permet de réaliser un frein tout électrique, c'est- à-dire ne nécessitant pas voire ne comprenant pas de fonctionnement hydraulique, pour la fonction de frein de service ou de frein de secours ou de frein de stationnement ou l'une quelconque des combinaisons possibles de ces fonctions.

Cependant, un tel actionneur est aussi prévu dans une version où la vis vient en appui linéaire à l'intérieur d'un piston hydraulique qui lui est coaxial, lequel réalise un piston de frein à actionnement sélectivement électrique et/ou hydraulique.

Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un frein comprenant un actionneur tel qu'exposé ici, notamment pour véhicule routier et/ou automobile, ainsi qu'un véhicule comprenant un tel frein. Un tel frein est envisagé dans tous les différents types d'architecture actuellement connues, par exemple un frein à disque, ou un frein à disque incorporé à l'intérieur d'un frein à tambour donnant un ensemble appelé "drum-in-hat" en vocabulaire anglo-saxon.

Selon une particularité avantageuse, il est proposé un frein à disque de type étrier fixe ou coulissant ou flottant dans toutes ses différentes versions actuellement connues. Cet actionneur est en effet particulièrement bien adapté à une intégration dans un frein à disque, par exemple du point de vue de l'encombrement et/ou des capacités en effort course et vitesse, typiquement dans le corps ou boîtier d'étrier, lequel réalise alors le "boîtier de frein" de cet actionneur.

Selon une particularité avantageuse, ce frein à disque est du type à étrier flottant ou coulissant, comprenant un étrier formant deux branches destinées à enjamber au moins un disque de frein pour lui appliquer un couple de freinage par serrage d'au moins deux patins de freinage sur les deux faces de ce disque. L'une au moins de ces branches comprend un corps formant un boîtier d'étrier, réalisant le boîtier de frein de l'actionneur. Ce boîtier d'étrier reçoit un mécanisme d'actionnement linéaire agencé pour produire ce serrage en déplaçant linéairement au moins un piston de frein qui appuie sur au moins un patin de serrage. Selon cette particularité, ce mécanisme d'actionnement linéaire comprend au moins un actionneur électrique tel qu'exposé ici, qui est agencé pour produire un effort de serrage et de desserrage appui ou traction linéaire à l'arrière d'une platine d'appui formant un piston de frein dépourvu d'actionnement hydraulique (et notamment dépourvu de chambre hydraulique d'actionnement).

Alternativement, ce frein à disque frein à disque est du type à étrier flottant ou coulissant, comprenant un étrier formant deux branches destinées à enjamber au moins un disque de frein pour lui appliquer un couple de freinage par serrage d'au moins deux patins de freinage sur les deux faces de ce disque. L'une au moins de ces branches comprend un corps formant un boîtier de frein recevant un mécanisme d'actionnement linéaire agencé pour produire ce serrage en déplaçant linéairement au moins un piston de frein qui appuie sur au moins un patin de serrage. Ce mécanisme d'actionnement linéaire comprend alors au moins un actionneur électrique tel qu'exposé ici, qui est agencé pour produire un effort de serrage par appui linéaire à l'intérieur d'un piston hydraulique logé dans une chambre hydraulique qui est commandée par un circuit hydraulique. Par exemple, la chambre hydraulique est agencée autour de ou dans le prolongement axial de l'alésage recevant l'écrou. Selon encore un autre aspect, l'invention propose un procédé de fabrication d'un actionneur de frein tel qu'exposé ici, ou d'un frein comprenant un tel actionneur, ou d'un véhicule ou sous-ensemble de véhicule comprenant un tel frein.

Selon une particularité, appliquée au cas d'un actionneur à pignon planétaire creux, ce procédé comprend avantageusement : d'une part un montage coaxial d'un arbre de pignon planétaire creux à l'intérieur du stator d'un moteur électrique à rotor extérieur, avec un palier à un ou plusieurs roulements, notamment par un emmanchement serré, formant ainsi un groupe moteur, ou fourniture d'un tel groupe moteur ; d'autre part les étapes suivantes : insertion à l'intérieur du boîtier de frein : du côté arrière de la couronne mobile ; et du côté avant d'un ensemble comprenant le mécanisme vis-écrou. Ce dernier est inséré par montage de son écrou mobile dans le logement de boîtier de frein au moyen d'au moins un palier réalisant un guidage dudit écrou mobile en rotation par roulement et en butée axiale vers l'arrière par roulement. Par exemple, un maintien en translation dans les deux sens est obtenu par emmanchement serré entre le palier et le logement de boîtier de frein ; couplage en rotation entre la couronne mobile et l'écrou mobile (autour de la vis et à l'intérieur du boîtier de frein), lors de l'insertion ou ultérieurement, notamment par engagement de rainures longitudinales, et de préférence aussi en translation notamment par un circlip.

Plus particulièrement, dans le cas d'un actionneur à support de centrage commun (voire distinct du boîtier), ce procédé comprend avantageusement : d'une part un assemblage d'un groupe moteur, ou une fourniture d'un groupe moteur ainsi assemblé, par montage coaxial à l'intérieur du support de centrage : d'une part, du rotor extérieur du moteur électrique, avec un palier à un ou plusieurs roulements, notamment par un emmanchement serré, et d'autre part, de façon solidaire en rotation, de la couronne fixe du réducteur planétaire différentiel, notamment par emmanchement serré d'une couronne rapportée ou par taille directe des dents de ladite couronne dans la matière de l'élément support ; d'autre part les étapes suivantes : insertion à l'intérieur du boîtier de frein : du côté arrière de la couronne mobile ; et du côté avant d'un ensemble comprenant le mécanisme vis-écrou. Ce dernier est inséré par montage de son écrou mobile dans le logement de boîtier de frein au moyen d'au moins un palier réalisant un guidage dudit écrou mobile en rotation par roulement et en butée axiale vers l'arrière par roulement. Par exemple, un maintien en translation dans les deux sens est obtenu par emmanchement serré entre le palier et le logement de boîtier de frein ; couplage en rotation entre la couronne mobile et l'écrou mobile (autour de la vis et à l'intérieur du boîtier de frein), lors de l'insertion ou ultérieurement, notamment par engagement de rainures longitudinales, et de préférence aussi en translation notamment par un circlip.

Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels :

[Fig.1 ] : la Fig.1 est un schéma en coupe longitudinale qui illustre un actionneur, selon un premier exemple de mode de réalisation avec le pignon d'entrée sur un arbre moteur montés dans le stator ;

[Fig.2] : la Fig.2 est un schéma en vue de dessus qui illustre l'assemblage de l'actionneur de la Fig.1 ;

[Fig.3] : la Fig.3 est une vue à l'échelle en coupe longitudinale qui illustre un frein à disque tout électrique dans un exemple de mode de réalisation incluant l'actionneur de la Fig.1 ; [Fig.4] : la Fig.4 est une vue éclatée en perspective et à l'échelle qui illustre un exemple d'assemblage de l'actionneur de la Fig.1 ;

[Fig.5] : la Fig.5 est un schéma en coupe longitudinale qui illustre un actionneur, selon un deuxième exemple de mode de réalisation le rotor monté sur un palier extérieur ;

[Fig.6] : la Fig.6 est un schéma en vue de dessus qui illustre l'assemblage de l'actionneur de la Fig.5 ;

[Fig.7] : la Fig.7 est une vue à l'échelle en coupe longitudinale qui illustre un frein à disque tout électrique dans un exemple de mode de réalisation incluant l'actionneur de la Fig.5 ;

[Fig.8] : la Fig.8 est une vue éclatée en perspective et à l'échelle qui illustre un exemple d'assemblage de l'actionneur de la Fig.5 ;

[Fig.9] : la Fig.9 est un schéma en coupe longitudinale qui illustre un actionneur, selon une variante du deuxième exemple de mode de réalisation, avec le palier de rotor et la couronne fixe montés sur un même tube, formant un élément de centrage commun qui est assemblé avec le boîtier moteur ;

[Fig.10] : la Fig.10 est un schéma en vue de dessus qui illustre l'assemblage de l'actionneur de la Fig.9 ;

[Fig.1 1] : la Fig.1 1 est une vue à l'échelle en coupe longitudinale qui illustre un frein à disque tout électrique dans un exemple de mode de réalisation incluant l'actionneur de la Fig.9 ;

[Fig.12] : la Fig.12 est une vue à l'échelle en perspective qui illustre un exemple de frein à disque selon un exemple de mode de réalisation incluant l'actionneur de la Fig.1 ou Fig.5 ou Fig.9 ;

[Fig.13] : la Fig.13 est une vue à l'échelle en perspective qui illustre selon un angle différent certains sous-ensembles du frein de la Fig.12 : la référence 13a concerne le réducteur différentiel avec sa couronne fixe, la référence 13b concerne le réducteur différentiel sans sa couronne fixe, la référence 13c concerne le mécanisme vis-écrou, et la référence 13d concerne le nez d'étrier sous forme de pièce rapportée. DESCRIPTION D’EXEMPLES DE MODES DE REALISATION

Les Fig.1 à Fig.13 illustrent des exemples de modes de réalisation de l'invention, dans lequel l'actionneur électrique utilise un réducteur épicycloïdal différentiel 2, qui entraîne un mécanisme vis-écrou 3 de type réversible. Ce mécanisme de vis-écrou réversible est ici réalisé sous la forme d'une vis à billes 32 dans le filetage de laquelle circulent des billes 313 qui assurent sa coopération avec un écrou 31 .

Ce choix d'un vis-écrou réversible permet un bon rendement énergétique et une plus grande liberté de choix de pas que lorsque l'on s'impose un vis-écrou irréversible (comme c'est le cas dans nombre de réalisations connues pour les freins de stationnement électriques). Ce choix est rendu possible par l'irréversibilité du réducteur épicycloïdal différentiel utilisé.

Dans les présents exemples, le mécanisme vis-écrou 3 est entraîné en rotation par son écrou 31 , pour le déplacer en translation en maintenant la vis 32 immobile en rotation. L'inverse est cependant prévu lui aussi, avec un réducteur épicycloïdal différentiel entraînant un mécanisme vis-écrou connu dans lequel la vis est entraînée en rotation et fixe en translation tandis que l'écrou est maintenu immobile en rotation et mobile en translation.

Premier exemple de mode de réalisation

En Fig.1 à Fig.4 est illustré un actionneur selon un premier exemple de mode de réalisation, mis en œuvre dans le cas d'un frein à disque à étrier coulissant. Comme on le voit dans les vues d'ensemble des Fig.1 et Fig.3, l'actionneur de la Fig.1 est monté dans le corps 41 de l'étrier 4 d'un frein à disque 51 , et d'un seul côté du disque 509. En mode de serrage, cet actionneur applique un effort linéaire F1 sur un patin de serrage intérieur 502, lequel appuie sur la piste de frottement intérieure du disque 509, lequel s'appuie en réaction sur un patin de serrage extérieur 503, qui est lui-même en appui sur le "nez" de la branche extérieure 42 de l'étrier.

Ces patins de serrage 502, 503 sont guidés en translation, et retenus en rotation pour transmettre le couple de freinage, par la chape 501 ou "bracket" en vocabulaire anglo-saxon, laquelle est fixée à la partie suspendue du train roulant. De façon connue, l'étrier 4 lui-même est monté sur la chape 501 par des colonnettes 504, qui le maintiennent immobile en rotation et libre en translation, ce qui lui permet de se déplacer pour répartir l'effort de serrage sur les deux faces du disque, formant ainsi une architecture à "étrier coulissant".

Dans cet exemple, comme illustré en Fig.3 et surtout en Fig.4, Fig.12 et Fig .13, l'étrier est lui-même réalisé sous la forme de deux pièces différentes : un corps d'étrier ou boîtier d'étrier 41 et un nez rapporté 42, qui sont assemblés entre eux de façon solidaire par des vis 43, ce qui facilité par exemple le montage de l'actionneur. Cette configuration est cependant prévue aussi pour être mis en œuvre avec un étrier réalisé en une seule pièce.

Le moteur 1 comprend un stator 1 11 qui est fixé par pincement entre un épaulement du boîtier moteur 10 et un épaulement d'un couvercle intermédiaire 117, lequel porte aussi une carte électronique 1 18 qui commande le moteur et intègre une électronique de puissance alimentant les enroulements. Ce couvercle intermédiaire 1 17 est fermé à son extrémité arrière par un couvercle 1 19 formant radiateur thermique avec l'air extérieur, pour évacuer par des ailettes la chaleur émise par la carte électronique 118. Ce couvercle radiateur 1 19, par exemple en alliage d'aluminium moulé par exemple par injection sous pression, est en contact avec les composants chauds de la carte électronique 118, typiquement par l'intermédiaire d'une pâte thermiquement conductrice.

Dans cet exemple, le moteur 1 est du type à stator intérieur 1 1 1 et un rotor extérieur 1 12, ici à titre d'exemple un moteur à courant continu avec aimants permanents dans le stator et enroulements magnétiques dans le stator. D'autres types de moteurs connus sont cependant prévus aussi, par exemple un type classique à rotor intérieur et stator extérieur.

Le rotor 1 12 est solidaire d'un pignon planétaire d'entrée 12, lequel comprend un arbre 13 qui est guidé en rotation des roulements 14 montés à l'intérieur de la partie tubulaire du stator 1 1 1.

La couronne fixe 21 est fixée au boîtier moteur 10, ici par emmanchement à l'intérieur d'une jupe 102 dépassant axialement du boîtier moteur du côté avant. Dans cet exemple, l'emmanchement est serré et l'antirotation est réalisé par coopération de formes, ici des excroissances axiales 21 1 qui dépassent de la couronne fixe et coopèrent avec des vides ménagés dans la jupe 102. Une fois l'ensemble assemblé, la couronne fixe 21 est emboîtée dans un alésage à l'entrée du logement de boîtier de frein 410.

Le pignon planétaire d'entrée 12 engrène avec un groupe de satellites 22, qui sont maintenue dans des cages d'une bague porte-satellites 220.

Ces satellites 22 ont une longueur suffisante pour engrener chacun à la fois avec la couronne fixe 21 et avec une couronne mobile 23 qui est coaxiale et décalée axialement par rapport à ladite couronne fixe. Dans cet exemple, la couronne fixe 21 et la couronne mobile 23 ont le même diamètre intérieur et présentent toutes deux un module compatible avec la denture des satellites, laquelle est identique sur toute la longueur desdits satellites.

Dans cet exemple, la couronne mobile 23 est guidée en rotation, par exemple par frottement lubrifié, à l'intérieur d'une jupe 213 qui dépasse axialement de la couronne fixe 21 et lui est coaxiale.

La couronne mobile 23 présente un nombre de dents qui diffère de la couronne fixe 21 , d'un faible nombre de dents, par exemple de 4 à 5. Elle engrène sur les satellites 22 qui prennent appui sur la couronne fixe 21 , ici avec la même denture, de sorte que la couronne mobile 23 est entraînée en rotation par lesdits satellites avec une vitesse très réduite par rapport à la vitesse du pignon planétaire d'entrée 12.

Dans cet exemple, de façon avantageuse mais optionnelle, le moteur 1 1 est fixé dans boîtier moteur 10, qui est distinct du d'étrier 41 . Le boîtier moteur 10 présente une jupe axiale 104 qui s'étend vers le côté avant, et s'emboîte autour d'une partie du boîtier de frein 41 formant un manchon 401 s'étendant du côté arrière. Cet emboîtement entre jupe 104 et manchon 401 réalise le maintien du boîtier moteur 10 sur le boîtier d'étrier 41 , ici avec engagement de formes antirotation et retenue en translation par un circlip externe 105.

De façon avantageuse mais optionnelle, la couronne fixe 21 est disposée dans un alésage à l'intérieur du manchon 401 qui entoure le logement de boîtier de frein 410. La couronne fixe y est maintenue radialement par l'intermédiaire d'un amortisseur cylindrique 204 à amortissement radial. Cet amortisseur est ici formé par un matériau élastomère, dont la partie cylindrique porte une pluralité de nervures circonférentielles, qui sont comprimées entre l'alésage du logement 410 et la surface de la jupe 213 de la couronne fixe 21 , assurant étanchéité et amortissement radial.

Du côté avant, l'extrémité de l'amortisseur 204 s'étend radialement vers l'intérieur par un rétrécissement annulaire qui s'interpose entre l'extrémité avant de la couronne fixe 21 et un épaulement du logement 410 du boîtier d'étrier 41 . De façon avantageuse, ce rétrécissement annulaire présente des lèvres concentriques, ici vers l'avant, qui sont comprimées pour concourir à l'étanchéité et à l'amortissement axial.

Du côté arrière, l'extrémité de l'amortisseur 204 s'étend radialement vers l'extérieur par une collerette annulaire qui s'interpose entre l'extrémité arrière du manchon 401 du boîtier d'étrier 41 et une rainure annulaire du boîtier moteur 10. De façon avantageuse, cette collerette annulaire présente des lèvres concentriques, ici vers l'arrière, qui sont comprimées pour concourir à l'étanchéité et à l'amortissement axial.

Ainsi, la couronne fixe 21 est maintenue au sein du groupe moteur par le boîtier moteur 10, et l'amortisseur 204 permet un amortissement pour éviter la transmission directe des vibrations depuis la couronne et possiblement le boîtier moteur 10 vers le boîtier d'étrier 41 .

La couronne mobile 23 présente côté avant un alésage qui porte des rainures longitudinales 231. Elles entraînent en rotation l'écrou 31 du mécanisme vis- écrou 3, par des rainures longitudinales 312 que cet écrou 31 porte sur sa surface extérieure.

L'écrou 31 du mécanisme vis-écrou est fixe en translation et est entraîné en rotation par la couronne mobile 23, et coopère avec la vis 32 fixe en rotation pour déplacer ladite vis en translation.

La rotation de l'écrou 31 produit ainsi un entraînement linéaire de la vis 32, dans le sens du serrage F1 ou dans le sens inverse du retrait selon le sens de rotation du moteur.

L'écrou 31 est guidé en rotation par un roulement 412, ici à rouleaux, monté à l'intérieur d'un alésage 410 ménagé dans le boîtier d'étrier 41. Il est immobilisé en translation axiale, dans le sens du serrage, par butée contre une face d'appui axial d'un épaulement du boîtier d'étrier 41 dirigée du côté avant, par l'intermédiaire d'un palier à roulements 41 1 à rouleaux disposé entre cet épaulement et une collerette d'appui 31 1 qui entoure l'écrou 32.

Cette vis 32 du mécanisme vis-écrou 3 est solidaire d'une platine d'appui 33 jouant le rôle d'un piston de frein, qui transmet l'actionnement linéaire à au moins un patin de serrage 502, pour produire un effort de serrage F1 sur le disque 509 entre des patins de serrage 502, 503.

Le pignon planétaire d'entrée 32 présente un logement axial 120 qui s'ouvre du côté avant, et est prévu pour pouvoir recevoir la vis 32 du mécanisme vis- écrou 3 lorsqu'elle est en position rétractée (position illustrée sur la figure).

La platine d'appui 33 présente ici sensiblement la forme d'un disque, et elle recouvre la zone de coopération entre la vis et l'écrou, au sens où elle en dépasse radialement. Elle est ici entourée par un joint à soufflet 413.

Dans le sens du serrage, la platine-piston 32 reçoit directement l'appui axial de la vis 32 du mécanisme vis-écrou. Elle est fixée à l'extrémité de la vis 32 par un moyen de fixation axiale, ici une vis centrale 333, qui assure une traction sur la platine quand la vis se déplace dans le sens du retrait. La fixation en rotation est assurée par coopération d'une forme antirotation 323 portée par l'extrémité de la vis 32 avec une forme complémentaire portée par la face arrière de la platine-piston 33. Celle-ci est elle-même maintenue en rotation par des encoches antirotation 335. Celles-ci sont maintenues fixes en rotation de façon connue par des plots dépassant de la face arrière du patin de serrage intérieur 502, lui-même maintenu à l'intérieur de la chape 501 .

Un exemple de procédé d'assemblage préféré est ici décrit pour l'étrier de frein 51 des Fig.1 à Fig.4, mais cet assemblage peut aussi être réalisé différemment.

D'une part, on réalise le montage coaxial de l'arbre 13 de pignon planétaire creux 12 à l'intérieur du stator 1 11 du moteur électrique 1 1 à rotor 1 12 extérieur, ici avec un palier à un ou plusieurs roulements 14, notamment par un emmanchement serré. On obtient ainsi un groupe moteur 1 , illustré en Fig.4.

D'autre part, on insère à l'intérieur du logement traversant 410 du boîtier de frein 41 : du côté arrière la couronne mobile 23 ; et du côté avant un ensemble comprenant le mécanisme vis-écrou 3, par montage de son écrou mobile 31 dans le logement 410 de boîtier de frein. Cet écrou mobile en rotation est ici porté par un palier réalisant un guidage en rotation par un roulement à rouleaux 412. Ce palier comprend aussi, une butée à rouleaux 411 formant butée axiale pour supporter la réaction du boîtier d'étrier 41 à l'effort de serrage F1. Dans cet exemple, le blocage en translation vers l'avant est réalisé par emmanchement serré entre le roulement à rouleaux 41 1 et l'alésage du logement de boîtier de frein 410.

Le groupe moteur 1 (ou le groupe moteur élargi 1 ' défini ci-après) est assemblé avec le boîtier d'étrier 41 , ici par son boîtier moteur 10, et fixé dans cet exemple par un circlip extérieur 105 ; en montant entre eux les éléments mobiles du réducteur différentiel 2 qui n'y sont pas déjà.

La Fig.2 illustre un exemple préféré mais non obligatoire de l'assemblage des éléments intérieurs. De préférence, la couronne fixe 21 est ensuite fixée dans le boîtier moteur 10. Alternativement, la couronne 21 est réalisée par taille directe de ses dents dans la matière de son support de centrage 10.

Les satellites 22 et leur porte-satellites 220 sont insérés d'abord dans la couronne fixe, formant le groupe moteur élargi 1 ' de la Fig.2, ou alternativement dans la couronne mobile 23. La couronne mobile 23 est insérée dans le boîtier d'étrier 41 et couplée avec le mécanisme vis-écrou 3, ici par un circlip 302 inséré par exemple radialement par des fentes du boîtier d'étrier 41 , formant ainsi le boîtier d'étrier élargi 4'. Le groupe moteur élargi 1 ' et le boîtier d'étrier élargi 4' sont ensuite assemblés entre eux.

Deuxième exemple de mode de réalisation

Les Fig.5 à Fig.8 illustrent un deuxième exemple de mode de réalisation, qui ne sera décrit que dans ses différences.

Dans cet exemple 52a, le moteur 11 est aussi d'un type à rotor 1 12 extérieur et stator intérieur 1 1 1. A la différence du premier exemple décrit, le rotor extérieur est cette fois guidé par l'extérieur. Il est monté à l'intérieur d'un palier 15 à rouleaux ou aiguilles, qui est lui même monté à l'intérieur d'un alésage du boîtier moteur 10. Cette caractéristique est prévue pour être combinée avec les différentes variantes exposées ici pour le reste de l'actionneur. Ce guidage extérieur est peu voire pas utilisé dans ce type de contexte, par exemple parce que la position du palier habituellement à l'intérieur du moteur permet de limiter la vitesse linéaire de déplacement des parties du palier entre elles.

Cependant, malgré l'encombrement radial supplémentaire généré par le palier extérieur de cet exemple de mode de réalisation, ce montage apporte des avantages nouveaux, en particulier pour ce type d'actionneur. En effet, l'espace libéré au centre du moteur permet d'allonger la course de déplacement de la vis 32 quand elle se rétracte, en prolongeant le logement 120 créé au centre du pignon planétaire 12.

En outre, le choix de guider le rotor par l'extérieur améliore la précision de son centrage par rapport au support de centrage que forme pour lui le boîtier moteur 10, et donc par rapport à la couronne fixe 21 qui est solidaire de ce boîtier moteur. Ce meilleur centrage diminue les contraintes de précision lors de la fabrication et améliore par exemple les performances en matière acoustique et d'usure, en particulier pour ce type de réducteur différentiel à deux couronnes différentes montées sur des satellites communs.

Un exemple de procédé d'assemblage préféré est ici décrit pour l'étrier de frein 51 des Fig.5 à Fig.8, qui ne sera décrit que dans ses différences, mais cet assemblage peut aussi être réalisé différemment.

Dans cet exemple, on réalise l'assemblage d'un groupe moteur 1 a par montage coaxial à l'intérieur d'un alésage d'un support de centrage, ici le boîtier moteur 10 : d'une part, du rotor extérieur 1 12 du moteur électrique 1 1 , avec un palier à rouleaux ou aiguilles 15, notamment par un emmanchement serré, et d'autre part, de façon solidaire en rotation, de la couronne fixe 21 du réducteur planétaire différentiel 2, notamment par emmanchement serré d'une couronne rapportée 21 .

Alternativement, la couronne 21 est réalisée par taille directe de ses dents dans la matière de son support de centrage 10.

Comme illustré en Fig.8, ce groupe moteur 1 a comprend donc aussi la couronne fixe 21 . Selon un exemple d'assemblage illustré en Fig.6, les satellites 22 et leur porte- satellites 220 sont insérés d'abord dans la couronne fixe, formant le groupe moteur élargi 1 a'.

Selon un exemple d'assemblage, les satellites et leur porte-satellites 220 sont insérés d'abord dans la couronne mobile 23, comme illustré en Fig.8 (ou en Fig.10 pour le mode de réalisation décrit ci-après).

Dans les deux cas, la couronne mobile 23 est insérée dans le boîtier d'étrier 41 et couplée avec le mécanisme vis-écrou 3, ici par un circlip 302 inséré par exemple radialement par des fentes du boîtier d'étrier 41 , formant ainsi le boîtier d'étrier élargi 4a'.

Le groupe moteur 1 a (Fig.8) ou le groupe moteur élargi 1 a' (Fig.6) d'une part, et le boîtier d'étrier élargi 4a' d'autre part, sont ensuite assemblés entre eux. Troisième exemple de mode de réalisation

Les Fig.9 à Fig.1 1 illustrent un troisième exemple de mode de réalisation, qui ne sera décrit que dans ses différences par rapport au deuxième exemple.

Dans ce troisième exemple 52b, le moteur est fixé au boîtier moteur 10, par l'intermédiaire d'un support de centrage commun 16 formant une pièce distinct dudit boîtier 10. Ce support de centrage est ici un tube cylindrique, par exemple réalisé dans un matériau et/ou avec des traitements lui donnant une meilleure rigidité que ce qui est utile pour le reste du boîtier moteur 10. Dans cet exemple la couronne fixe 21 est rapportée et fixée sur ce support de centrage 16 (comme indiqué par les ovales sur les figures), par exemple par emmanchement serré. Alternativement, la couronne est directement taillée dans la matière de ce support de centrage.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Nomenclature

1 , 1 a groupe moteur

T, 1 a' groupe moteur élargi (préassemblé avec satellites)

10 boîtier moteur, boîtier moteur formant support de centrage

101 support de centrage du boîtier moteur, pour le palier de rotor

102 jupe de boîtier moteur, support de centrage pour la couronne fixe 105 clip d'assemblage du boîtier moteur sur le boîtier d'étrier

11 moteur

110 logement intérieur du stator

111 stator

112 rotor

117 couvercle intermédiaire de moteur

118 carte électronique

119 couvercle radiateur

12 pignon planétaire creux

120 logement intérieur du pignon planétaire

13 arbre de pignon planétaire

14 roulements d'arbre de pignon planétaire

15 roulements de guidage extérieur du rotor

16 support de centrage commun au rotor et couronne fixe

162 partie du support de centrage commun, formant support de la couronne fixe

191 ,192 connecteurs électrique du moteur

2 réducteur épicycloïdal différentiel

204 amortisseur cylindrique

21 couronne fixe

211 encoches antirotation de la couronne fixe

213 jupe de la couronne fixe

22 satellites

220 bague porte-satellites

23 couronne mobile

231 cannelures d'accouplement de la couronne mobile

3 mécanisme vis-écrou

302 circlip d'assemblage de la couronne mobile avec l'écrou du vis-écrou

31 écrou mobile en rotation

311 collerette d'appui de l'écrou

312 rainures d'accouplement de l'écrou

313 billes du mécanisme vis-écrou

32 vis fixe en rotation 323 forme de couplage en rotation de l'écrou

33 platine d'appui - piston de frein

333 vis de fixation de la platine d'appui sur la vis

335 encoches antirotation de la platine d'appui-piston

4 étrier

4', 4a' boîtier d'étrier élargi (préassemblé avec vis-écrou)

401 manchon arrière du boîtier d'étrier

41 boîtier de frein, boîtier d'étrier

410 logement de boîtier d'étrier

411 butée axiale à roulement

412 palier de guidage à roulement

413 joint d'étanchéité antipoussière du piston

42 nez d'étrier, branche extérieure d'étrier

43 vis d'assemblage du nez d'étrier sur le boîtier d'étrier

4', 4a' boîtier d'étrier élargi (préassemblé avec vis-écrou)

501 chape

502 patin de serrage intérieur

503 patin de serrage extérieur

509 disque de frein

51 frein (M1)

52a frein (M2)

52b frein (M3)

F1 effort de serrage