FR3159999A1 - Braking system comprising a ball screw device, and vehicle comprising this braking system - Google Patents
Braking system comprising a ball screw device, and vehicle comprising this braking systemInfo
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Abstract
Le système de freinage pour véhicule, comporte : - un actionneur électrique (8), - un organe (7) d’application de force de serrage, et - un dispositif (10) de vis à billes destiné à convertir le mouvement de rotation d’un arbre (9) de sortie de l’actionneur électrique (8) en mouvement de translation de l’organe (7) d’application de force de serrage. Le dispositif de vis à billes comprend : une vis (11) coopérant avec un écrou (12) par l’intermédiaire de billes, un canal (20) délimitant un trajet de recirculation des billes ménagé au moins en partie dans l’écrou (12) et comprenant une extrémité (20R) de récupération des billes et une extrémité (20I) d’insertion des billes. Le canal de recirculation (20) comprend une surface radialement intérieure (24) de guidage des billes évoluant tout le long du trajet de recirculation conformément au mouvement d’une courbe génératrice selon ce même trajet de recirculation. Figure pour l’abrégé : figure 3 The vehicle braking system comprises: - an electric actuator (8), - a clamping force application member (7), and - a ball screw device (10) intended to convert the rotational movement of an output shaft (9) of the electric actuator (8) into translational movement of the clamping force application member (7). The ball screw device comprises: a screw (11) cooperating with a nut (12) via balls, a channel (20) delimiting a ball recirculation path formed at least partially in the nut (12) and comprising a ball recovery end (20R) and a ball insertion end (20I). The recirculation channel (20) comprises a radially inner surface (24) for guiding the balls, which surface moves along the entire recirculation path in accordance with the movement of a generating curve along this same recirculation path. Figure for abstract: Figure 3
Description
L’invention se rapporte au domaine des systèmes de freinage pour véhicule, plus particulièrement des systèmes de freinage à commande électromécanique.The invention relates to the field of vehicle braking systems, more particularly electromechanically controlled braking systems.
On connaît déjà dans l'état la technique un système de freinage pour véhicule, notamment automobile, du type à disque c’est-à-dire comportant au moins deux éléments de friction destinés à coopérer par friction respectivement avec deux faces opposées d’un disque solidaire en rotation d’une roue du véhicule. Le serrage des éléments de friction contre le disque provoque le freinage du véhicule. Lorsque les éléments de friction sont écartés des faces du disque, le freinage cesse.A braking system for a vehicle, particularly an automobile, is already known in the prior art, of the disc type, i.e. comprising at least two friction elements intended to cooperate by friction respectively with two opposite faces of a disc integral in rotation with a wheel of the vehicle. The clamping of the friction elements against the disc causes the vehicle to brake. When the friction elements are separated from the faces of the disc, braking ceases.
Habituellement, au moins un des éléments de friction est sollicité contre une face correspondante du disque par un organe d’application de force de serrage, parfois appelé piston. Il est connu de commander l’organe d’application de force de serrage par des moyens hydrauliques. Plus récemment, on a proposé de commander l’organe d’application de force de serrage par des moyens électromécaniques. En effet, les moyens électromécaniques de commande ont notamment pour avantage de pouvoir être pilotés électroniquement et ainsi de permettre de définir par des moyens logiciels différents modes de fonctionnement en fonction de différentes situations.Usually, at least one of the friction elements is urged against a corresponding face of the disc by a clamping force application member, sometimes called a piston. It is known to control the clamping force application member by hydraulic means. More recently, it has been proposed to control the clamping force application member by electromechanical means. Indeed, electromechanical control means have the particular advantage of being able to be controlled electronically and thus making it possible to define different operating modes by software means depending on different situations.
Les moyens électromécaniques de commande de l’organe d’application de force de serrage comprennent habituellement un actionneur électrique destiné à fournir une force de serrage. Un dispositif de vis à billes convertit le mouvement de rotation d’un arbre de sortie de l’actionneur électrique en mouvement de translation de l’organe d’application de force de serrage.The electromechanical means for controlling the clamping force application member usually comprise an electric actuator for providing a clamping force. A ball screw device converts the rotational movement of an output shaft of the electric actuator into translational movement of the clamping force application member.
On connaît déjà dans l'état la technique un dispositif de vis à billes, du type comprenant une vis coopérant avec un écrou par l’intermédiaire de billes guidées le long d’un trajet hélicoïdal par des filets complémentaires ménagés dans la vis et l’écrou. Du fait que les billes se déplacent le long du trajet hélicoïdal, il convient de les remettre en circulation depuis la fin de ce trajet hélicoïdal jusqu’au début de ce trajet hélicoïdal. A cet effet, le dispositif de vis à billes comporte un canal délimitant un trajet de recirculation des billes, ce canal comprenant une extrémité de récupération des billes en fin de trajet hélicoïdal et une extrémité d’insertion des billes en début de trajet hélicoïdal.A ball screw device is already known in the prior art, of the type comprising a screw cooperating with a nut by means of balls guided along a helical path by complementary threads provided in the screw and the nut. Because the balls move along the helical path, it is appropriate to recirculate them from the end of this helical path to the beginning of this helical path. For this purpose, the ball screw device comprises a channel delimiting a ball recirculation path, this channel comprising a ball recovery end at the end of the helical path and a ball insertion end at the beginning of the helical path.
Or, dans un système de freinage à commande électromécanique, l’encombrement du dispositif de vis à billes doit être le plus limité possible. On a donc proposé dans l’état de la technique de ménager ce canal de recirculation au moins en partie dans l’écrou.However, in an electromechanically controlled braking system, the size of the ball screw device must be as small as possible. It has therefore been proposed in the state of the art to provide this recirculation channel at least partly in the nut.
Par ailleurs, on a pu observer que le rendement d’un dispositif de vis à billes est d’autant plus performant que les billes peuvent rouler plutôt que de glisser. En effet, si les billes ne roulent pas, en particulier si les billes glissent contrent leurs surfaces de guidage, le rendement du dispositif de vis à billes est moins bon. Or, on observe dans l’état de la technique que, du fait des contraintes d’encombrement, le canal de recirculation est relativement exigu et présente une forme produisant au moins localement un glissement des billes au détriment du roulement des billes.Furthermore, it has been observed that the efficiency of a ball screw device is all the more efficient if the balls can roll rather than slide. Indeed, if the balls do not roll, in particular if the balls slide against their guide surfaces, the efficiency of the ball screw device is lower. However, it is observed in the state of the art that, due to space constraints, the recirculation channel is relatively narrow and has a shape producing at least locally a sliding of the balls to the detriment of the rolling of the balls.
L'invention a notamment pour but de favoriser autant que possible le roulement des billes dans le canal de recirculation des billes, ceci en prenant en compte les contraintes de limitation de l’encombrement propres à un dispositif de vis à billes.The invention aims in particular to promote as much as possible the rolling of the balls in the ball recirculation channel, while taking into account the constraints of limiting the size specific to a ball screw device.
A cet effet l’invention a pour objet un dispositif de vis à billes, du type comprenant :
- une vis coopérant avec un écrou par l’intermédiaires de billes,
- les billes étant guidées le long d’un trajet hélicoïdal par des filets complémentaires ménagés dans la vis et l’écrou,
- un canal délimitant un trajet de recirculation des billes, ce canal de recirculation étant ménagé au moins en partie dans l’écrou et comprenant une extrémité de récupération des billes en fin de trajet hélicoïdal et une extrémité d’insertion des billes en début de trajet hélicoïdal,To this end, the invention relates to a ball screw device, of the type comprising:
- a screw cooperating with a nut via balls,
- the balls being guided along a helical path by complementary threads provided in the screw and the nut,
- a channel delimiting a recirculation path for the balls, this recirculation channel being arranged at least partly in the nut and comprising a ball recovery end at the end of the helical path and a ball insertion end at the start of the helical path,
caractérisé en ce quele canal de recirculation comprend une surface radialement intérieure de guidage des billes évoluant tout le long du trajet de recirculation conformément au mouvement d’une courbe génératrice selon ce même trajet de recirculation. characterized in that the recirculation channel comprises a radially inner surface for guiding the balls moving along the entire recirculation path in accordance with the movement of a generating curve along this same recirculation path.
Une surface radialement intérieure du canal de recirculation se distingue d’une surface radialement extérieure de ce canal de recirculation en ce qu’elle est plus proche de l’axe du trajet hélicoïdal des billes que la surface radialement extérieure.A radially inner surface of the recirculation channel is distinguished from a radially outer surface of this recirculation channel in that it is closer to the axis of the helical path of the balls than the radially outer surface.
La surface radialement intérieure de guidage des billes qui, selon l’invention, évolue tout le long du trajet de recirculation conformément au mouvement d’une courbe selon ce même trajet de recirculation favorise très efficacement le roulement des billes dans le canal de recirculation, tout en permettant de ménager ce canal de recirculation dans un espace réduit. De ce fait, le rendement du dispositif de vis à billes est très élevé.The radially inner ball guide surface, which, according to the invention, evolves along the entire recirculation path in accordance with the movement of a curve along this same recirculation path, very effectively promotes the rolling of the balls in the recirculation channel, while allowing this recirculation channel to be arranged in a reduced space. As a result, the efficiency of the ball screw device is very high.
On précisera ci-dessous d’autres caractéristiques optionnelles de ce dispositif de vis à billes qui peuvent être prises seules ou en combinaison.Other optional features of this ball screw drive that can be taken alone or in combination are specified below.
- La courbe génératrice est formée par un arc de cercle ou un cercle complet. On optimise ainsi le roulement des billes dans le canal de recirculation.
- Les extrémités de récupération et d’insertion des billes délimitent des trajets le long de parties courbes d’une fibre neutre du canal dites respectivement de récupération et d’insertion des billes. Les trajets le long de parties courbes de la fibre neutre du canal optimisent le roulement des billes dans le canal de recirculation.
- Les parties courbes de fibre neutre de récupération et d’insertion des billes sont formées par des arcs de cercle. Ainsi, on optimise encore le roulement des billes dans le canal de recirculation.
- La courbe génératrice est formée par un arc de cercle ou un cercle complet de rayon Rc compris entre 105% et 115% du rayon Rb d’une bille, de préférence entre 105% et 111% du rayon Rb d’une bille, et au moins une des parties courbes de fibre neutre de récupération et d’insertion des billes, dite partie courbe de fibre neutre considérée, a un rayon minimal Rmin vérifiant la relation :- The generating curve is formed by an arc of a circle or a complete circle. This optimizes the rolling of the balls in the recirculation channel.
- The ball recovery and insertion ends delimit paths along curved parts of a neutral fiber of the channel called respectively ball recovery and insertion. The paths along curved parts of the neutral fiber of the channel optimize the rolling of the balls in the recirculation channel.
- The curved parts of the neutral fiber for ball recovery and insertion are formed by circular arcs. This further optimizes the rolling of the balls in the recirculation channel.
- The generating curve is formed by an arc of a circle or a complete circle of radius Rc between 105% and 115% of the radius Rb of a ball, preferably between 105% and 111% of the radius Rb of a ball, and at least one of the curved parts of neutral fiber for recovery and insertion of the balls, called the curved part of neutral fiber considered, has a minimal radius Rmin verifying the relation:
dans laquelle A est l’angle entre un premier rayon de la partie courbe de fibre neutre considérée passant par un point de contact entre des première et seconde billes se déplaçant le long de la partie courbe de fibre neutre considérée et un second rayon de la partie courbe de fibre neutre considérée passant par le centre de la première bille.in which A is the angle between a first ray of the considered neutral fiber curved portion passing through a point of contact between first and second balls moving along the considered neutral fiber curved portion and a second ray of the considered neutral fiber curved portion passing through the center of the first ball.
On optimise ainsi encore davantage le roulement des billes dans le canal de recirculation.This further optimizes the rolling of the balls in the recirculation channel.
- Les parties courbes de fibre neutre de récupération et d’insertion des billes sont parallèles respectivement à des plans sécants symétriques par rapport à un plan passant par un axe de l’écrou et une droite d’intersection des plans symétriques. Cette symétrie optimise le roulement des billes dans le canal de recirculation tout en homogénéisant des étapes de fabrication du canal de recirculation.- The curved parts of the neutral fiber for recovery and insertion of the balls are parallel respectively to secant planes symmetrical with respect to a plane passing through an axis of the nut and a straight line of intersection of the symmetrical planes. This symmetry optimizes the rolling of the balls in the recirculation channel while homogenizing the manufacturing steps of the recirculation channel.
- Le canal de recirculation comprend une partie de transfert des billes reliant les extrémités de récupération et d’insertion des billes, délimitant de préférence un trajet le long d’une partie rectiligne de transfert des billes de la fibre neutre du canal. Cette partie de transfert est simple à fabriquer.- The recirculation channel comprises a ball transfer portion connecting the ball recovery and insertion ends, preferably delimiting a path along a straight ball transfer portion of the neutral fiber of the channel. This transfer portion is simple to manufacture.
- L’écrou comporte un corps dans lequel est ménagé au moins une partie du canal de recirculation, les extrémités de récupération et d’insertion de ce canal étant ménagées au moins en partie respectivement dans des éléments de récupération et d’insertion de billes rapportés dans des logements radiaux respectifs ménagés dans le corps de l’écrou. Les éléments de récupération et d’insertion de billes peuvent être fabriqués séparément, ce qui facilite la réalisation du canal de recirculation complet tout en assurant une grande maîtrise de la forme de ce canal.- The nut comprises a body in which at least part of the recirculation channel is arranged, the recovery and insertion ends of this channel being arranged at least in part respectively in ball recovery and insertion elements fitted in respective radial housings arranged in the body of the nut. The ball recovery and insertion elements can be manufactured separately, which facilitates the production of the complete recirculation channel while ensuring great control over the shape of this channel.
- Le dispositif de vis à billes comprend un manchon recouvrant au moins en partie le corps de l’écrou de façon à retenir les éléments de récupération et d’insertion dans leurs logements radiaux respectifs. Le manchon, fabriqué séparément, facilite également la réalisation du canal de recirculation complet.- The ball screw device comprises a sleeve covering at least partially the body of the nut so as to retain the recovery and insertion elements in their respective radial housings. The sleeve, manufactured separately, also facilitates the creation of the complete recirculation channel.
- Le manchon comporte une surface radialement interne participant à la délimitation de la partie de transfert du canal de recirculation. Ainsi, avant montage du manchon, on peut réaliser une partie de la surface du canal en permettant l’accès d’outils d’usinage dans une zone pertinente de l’écrou.- The sleeve has a radially internal surface participating in the delimitation of the transfer part of the recirculation channel. Thus, before mounting the sleeve, part of the surface of the channel can be produced, allowing access for machining tools in a relevant area of the nut.
L’invention a également pour objet un système de freinage pour véhicule, comportant :
- un actionneur électrique destiné à fournir une force de serrage,
- un organe d’application de force de serrage à au moins un élément de friction, et
- un dispositif de vis à billes destiné à convertir le mouvement de rotation d’un arbre de sortie de l’actionneur électrique en mouvement de translation de l’organe d’application de force de serrage,The invention also relates to a braking system for a vehicle, comprising:
- an electric actuator intended to provide a clamping force,
- a member for applying clamping force to at least one friction element, and
- a ball screw device intended to convert the rotational movement of an output shaft of the electric actuator into translational movement of the clamping force application member,
caractérisé en ce que le dispositif de vis à billes est tel que défini ci-dessus.characterized in that the ball screw device is as defined above.
L’invention a également pour objet un véhicule,caractérisé en ce qu’il comprend un système de freinage tel que défini ci-dessus.The invention also relates to a vehicle, characterized in that it comprises a braking system as defined above.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:
On a représenté sur la
On notera que l'invention s'applique à tout type de système de freinage, notamment ceux destinés à équiper des véhicules à moteur de type tourisme, SUV (acronyme anglais pour « Sport Utility Vehicles »), deux roues (notamment motos), avions, véhicules industriels tels que les camionnettes, les « poids-lourds » - c'est-à-dire les métros, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), les véhicules hors-la-route tels que les engins agricoles ou de génie civil -, ou autres véhicules de transport ou de manutention. L’invention s’applique également aux véhicules non motorisés tels que les remorques, les semi-remorques ou les caravanes.It should be noted that the invention applies to any type of braking system, in particular those intended to equip motor vehicles of the passenger car type, SUV (English acronym for “Sport Utility Vehicles”), two-wheelers (in particular motorcycles), aircraft, industrial vehicles such as vans, “heavy goods vehicles” - i.e. metros, buses, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles such as agricultural or civil engineering vehicles -, or other transport or handling vehicles. The invention also applies to non-motorized vehicles such as trailers, semi-trailers or caravans.
On a schématisé sur la
Le système de freinage 2 est de type électromécanique. Il comprend un dispositif de serrage D pour serrer les deux éléments de friction 4A, 4B sur les deux faces opposées FA, FB du disque 5.The braking system 2 is of the electromechanical type. It comprises a clamping device D for clamping the two friction elements 4A, 4B on the two opposite faces FA, FB of the disc 5.
Le dispositif de serrage D est muni d’un étrier flottant 6 portant un organe 7 d’application de force de serrage à un des éléments de friction 4A. On notera que, selon une variante non représentée, l’invention s’applique également à un système de freinage à étrier fixe. Dans ce cas, le dispositif de serrage D comporte deux organes 7 d’application de force respectivement aux deux éléments de friction 4A, 4B.The clamping device D is provided with a floating caliper 6 carrying a member 7 for applying clamping force to one of the friction elements 4A. It will be noted that, according to a variant not shown, the invention also applies to a braking system with a fixed caliper. In this case, the clamping device D comprises two members 7 for applying force respectively to the two friction elements 4A, 4B.
En se référant aux figures 3 à 6, on voit que le système de freinage 2 comporte un actionneur électrique 8 (schématisé sur la
En effet, le dispositif 10 de vis à billes comprend une vis 11 coopérant avec un écrou 12 par l’intermédiaire de billes 13 (voir figures 4 à 6). Ces billes 13 sont guidées le long d’un trajet hélicoïdal 14 (schématisé par une ligne hélicoïdale sur la
Par ailleurs, une extrémité 11E de liaison de la vis 11 est reliée par des moyens d’attelage 19 à l’organe 7 d’application de force de serrage. Ainsi, la vis 11 délivre le mouvement de translation de l’organe 7 d’application de force de serrage.Furthermore, a connecting end 11E of the screw 11 is connected by coupling means 19 to the clamping force application member 7. Thus, the screw 11 delivers the translational movement of the clamping force application member 7.
Dans le dispositif 10 de vis à billes, les billes 13 se déplacent le long du trajet hélicoïdal 14 en étant remises en circulation depuis la fin de ce trajet hélicoïdal 14 jusqu’au début de ce trajet hélicoïdal 14 par un canal 20 délimitant un trajet de recirculation des billes 13. Ce canal de recirculation 20, ménagé au moins en partie dans l’écrou 12, est visible notamment sur les figures 3 et 7.In the ball screw device 10, the balls 13 move along the helical path 14 while being put back into circulation from the end of this helical path 14 to the start of this helical path 14 by a channel 20 delimiting a recirculation path for the balls 13. This recirculation channel 20, formed at least partly in the nut 12, is visible in particular in figures 3 and 7.
Le canal de recirculation 20 coïncide au moins en partie avec une enveloppe imaginaire qui est représentée sur les figures 8 et 9 et qui, dans ce qui suit, sera désignée par la même référence 20.The recirculation channel 20 coincides at least in part with an imaginary envelope which is shown in Figures 8 and 9 and which, in the following, will be designated by the same reference 20.
En se référant notamment à ces figures 8 et 9, on voit que le canal de recirculation 20 comprend une extrémité 20R de récupération des billes 13, en fin de trajet hélicoïdal, et une extrémité 20I d’insertion des billes 13, en début de trajet hélicoïdal.Referring in particular to these figures 8 and 9, it can be seen that the recirculation channel 20 comprises an end 20R for recovering the balls 13, at the end of the helical path, and an end 20I for inserting the balls 13, at the start of the helical path.
En se référant aux figures 3 à 7, on voit qu’au moins une partie du canal de recirculation 20 est ménagé dans le corps 17 de l’écrou 12. Plus particulièrement, on voit que les extrémités de récupération 20R et d’insertion 20I du canal 20 sont ménagées, au moins en partie, respectivement dans des éléments de récupération 21R et d’insertion 21I des billes 13. Chacun de ces éléments 21R, 21I est rapporté dans un logement radial correspondant 22R, 22I ménagé dans le corps 17 de l’écrou 12. On notera que les éléments de récupération 21R et d’insertion 21I comportent chacun un épaulement E21 destiné à coopérer avec un épaulement complémentaire E22 ménagé dans le logement radial correspondant 22R, 22I (voir notamment figures 6 et 7).Referring to Figures 3 to 7, it can be seen that at least a portion of the recirculation channel 20 is provided in the body 17 of the nut 12. More particularly, it can be seen that the recovery 20R and insertion 20I ends of the channel 20 are provided, at least in part, respectively in recovery 21R and insertion 21I elements of the balls 13. Each of these elements 21R, 21I is fitted into a corresponding radial housing 22R, 22I provided in the body 17 of the nut 12. It will be noted that the recovery 21R and insertion 21I elements each comprise a shoulder E21 intended to cooperate with a complementary shoulder E22 provided in the corresponding radial housing 22R, 22I (see in particular Figures 6 and 7).
En se référant notamment aux figures 3 et 5, on voit que l’écrou 12 comprend un manchon 23 recouvrant au moins en partie le corps 17 de l’écrou 12 de façon à retenir les éléments de récupération 21R et d’insertion 21I dans leurs logements radiaux 22R, 22I correspondants.Referring in particular to figures 3 and 5, it can be seen that the nut 12 comprises a sleeve 23 covering at least in part the body 17 of the nut 12 so as to retain the recovery 21R and insertion 21I elements in their corresponding radial housings 22R, 22I.
Dans la description du canal de recirculation 20 qui va suivre, on qualifiera un élément de radialement intérieur ou extérieur selon qu’il est radialement proche de l’axe H du trajet hélicoïdal 14 ou éloigné radialement de cet axe H. On notera que l’axe H du trajet hélicoïdal 14 coïncide avec l’axe de la vis 11 et de l’écrou 12.In the description of the recirculation channel 20 which follows, an element will be described as radially internal or external depending on whether it is radially close to the axis H of the helical path 14 or radially distant from this axis H. It will be noted that the axis H of the helical path 14 coincides with the axis of the screw 11 and the nut 12.
En se référant notamment aux figures 3 et 7 à 9, on voit que le canal de recirculation 20 comprend une surface 24 radialement intérieure de guidage des billes 13. Cette surface 24, dont une partie est bien visible sur la
De préférence, la courbe génératrice est formée par un arc de cercle ou, par exemple selon la position dans le trajet de recirculation, un cercle complet.Preferably, the generating curve is formed by an arc of a circle or, for example depending on the position in the recirculation path, a complete circle.
Dans ce qui suit, on appellera fibre neutre du canal de recirculation 20 la ligne imaginaire passant par le centre de gravité des sections droites de ce canal 20, ceci en considérant de façon imaginaire le canal de recirculation 20 comme un corps plein. Sur les figures 6, 8 et 9, on a désigné par la référence numérique 25 la fibre neutre du canal de recirculation 20.In the following, the imaginary line passing through the center of gravity of the straight sections of this channel 20 will be called the neutral fiber of the recirculation channel 20, this by imaginarily considering the recirculation channel 20 as a solid body. In Figures 6, 8 and 9, the neutral fiber of the recirculation channel 20 has been designated by the numerical reference 25.
En se référant à ces figures 6, 8 et 9, on voit que les extrémités de récupération 20R et d’insertion 20I du canal de recirculation 20 des billes 13 délimitent des trajets le long de parties courbes 25CR, 25CI de la fibre neutre 25, dites respectivement de récupération et d’insertion des billes 13. De préférence, les parties courbes de récupération 25CR et d’insertion 25CI de la fibre neutre 25 sont formées par des arcs de cercle.Referring to these figures 6, 8 and 9, it can be seen that the recovery 20R and insertion 20I ends of the recirculation channel 20 of the balls 13 delimit paths along curved parts 25CR, 25CI of the neutral fiber 25, called respectively recovery and insertion parts of the balls 13. Preferably, the curved recovery 25CR and insertion 25CI parts of the neutral fiber 25 are formed by arcs of a circle.
En se référant plus particulièrement aux figures 8 à 10, on voit que les parties courbes de récupération 25CR et d’insertion 25CI de la fibre neutre 25 sont parallèles respectivement à des plans séquents PCR, PCI symétriques par rapport à un plan P passant par l’axe H de l’écrou 12 et une droite G d’intersection des plans symétriques PCR, PCI.Referring more particularly to figures 8 to 10, it can be seen that the curved recovery 25CR and insertion 25CI parts of the neutral fiber 25 are parallel respectively to sequential planes PCR, PCI symmetrical with respect to a plane P passing through the axis H of the nut 12 and a straight line G of intersection of the symmetrical planes PCR, PCI.
En se référant notamment aux figures 3, 5, 8 et 9, on voit que le canal de recirculation 20 comprend une partie 20T de transfert des billes 13 reliant les extrémités de récupération 20R et d’insertion 20I des billes. Cette partie de transfert 20T délimite, de préférence, un trajet le long d’une partie rectiligne de la fibre neutre 25, dite partie de transfert 25T de la fibre neutre 25.Referring in particular to Figures 3, 5, 8 and 9, it can be seen that the recirculation channel 20 comprises a part 20T for transferring the balls 13 connecting the recovery ends 20R and insertion ends 20I of the balls. This transfer part 20T preferably delimits a path along a rectilinear part of the neutral fiber 25, called the transfer part 25T of the neutral fiber 25.
En se référant notamment à la
Dans le canal de recirculation 20, la surface radialement intérieure 24 de guidage des billes 13 qui évolue, tout le long du trajet de recirculation conformément au mouvement d’une courbe génératrice selon ce même trajet de recirculation, favorise très efficacement le roulement des billes 13 dans le canal 20.In the recirculation channel 20, the radially inner surface 24 for guiding the balls 13 which evolves, along the entire recirculation path in accordance with the movement of a generating curve along this same recirculation path, very effectively promotes the rolling of the balls 13 in the channel 20.
Toutefois, pour optimiser davantage le roulement des billes dans le canal 20, en évitant leur coincement, la courbe génératrice de la surface radialement intérieure 24 est formée par un arc de cercle ou un cercle complet de rayon Rc compris entre 105% et 115% du rayon Rb d’une bille 13, de préférence entre 105% et 111% du rayon RB d’une bille 13 (voir
Par ailleurs, pour optimiser encore davantage le roulement des billes dans le canal 20, au moins une des parties choisies parmi :Furthermore, to further optimize the rolling of the balls in the channel 20, at least one of the parts chosen from:
- la partie courbe 25CI d’insertion des billes 13 de la fibre neutre 25 du canal de recirculation 20, et
- la partie courbe 25CR de récupération des billes 13 de la fibre neutre 25 du canal de recirculation 20,- the curved part 25CI for inserting the balls 13 of the neutral fiber 25 of the recirculation channel 20, and
- the curved part 25CR for recovering the balls 13 of the neutral fiber 25 of the recirculation channel 20,
dite partie courbe de fibre neutre considérée, a un rayon minimal Rmin vérifiant la relation :said curved part of neutral fiber considered, has a minimal radius Rmin verifying the relation:
dans laquelle A (voir
- un premier rayon R1 de la partie courbe de fibre neutre considérée passant par un point 26 de contact entre des première et seconde billes 13 se déplaçant le long de la partie courbe de fibre neutre considérée et
- un second rayon R2 de la partie courbe de fibre neutre considérée passant par le centre 27 de la première bille 13.in which A (see
- a first ray R1 of the curved part of neutral fiber considered passing through a point 26 of contact between first and second balls 13 moving along the curved part of neutral fiber considered and
- a second ray R2 of the curved part of neutral fiber considered passing through the center 27 of the first ball 13.
De préférence, les deux parties courbe d’insertion 25CI et de récupération 25CR des billes 13 de la fibre neutre ont un rayon minimal Rmin vérifiant la relation ci-dessus.Preferably, the two curved parts of insertion 25CI and recovery 25CR of the balls 13 of the neutral fiber have a minimum radius Rmin verifying the above relationship.
On notera que du fait que le canal 20 est ménagé dans différents éléments (corps 17 de l’écrou 12, éléments de récupération 21R et d’insertion 21I des billes 13, manchon 23 recouvrant au moins en partie le corps 17 de l’écrou 12 de façon à retenir les éléments de récupération 21R et d’insertion 21I dans leurs logements radiaux 22R, 22I) assemblés entre eux pour former l’écrou 12, l’accès d’outils d’usinage à ces éléments pris séparément est aisé ce qui facilite la réalisation de la surface globale du canal 20 décrite ci-dessus.It will be noted that because the channel 20 is formed in different elements (body 17 of the nut 12, recovery elements 21R and insertion 21I of the balls 13, sleeve 23 covering at least in part the body 17 of the nut 12 so as to retain the recovery elements 21R and insertion 21I in their radial housings 22R, 22I) assembled together to form the nut 12, access for machining tools to these elements taken separately is easy, which facilitates the production of the overall surface of the channel 20 described above.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de réaliser les différents éléments du dispositif de vis à billes dans divers matériaux, en particulier des matériaux métalliques ou d’autres matériaux ayant des résistances adaptées aux efforts habituels subis par ces éléments.The invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will become clear to those skilled in the art. It is in particular possible to produce the various elements of the ball screw device in various materials, in particular metallic materials or other materials having resistances adapted to the usual forces undergone by these elements.
1 : véhicule automobile
2 : système de freinage
D : dispositif de serrage
3 : roue
4A, 4B : élément de friction
5 : disque
6 : étrier flottant
7 : organe d’application de force
8 : actionneur électrique
9 : arbre de sortie
10 : dispositif de vis à billes
11 : vis
11E : extrémité de liaison de la vis
12 : écrou
13 : billes
14 : trajet hélicoïdal des billes
15 : filet de la vis
16 : filet du corps de l’écrou
17 : corps de l’écrou
18 : moyens de couplage
19 : moyens d’attelage
20 : canal de recirculation des billes
20I : extrémité d’insertion des billes du canal de recirculation
20R : extrémité de récupération des billes du canal de recirculation
20T : partie de transfert des billes du canal de recirculation
21I : élément d’insertion des billes
21R : élément de récupération des billes
22I : logement radial correspondant
22R : logement radial correspondant
23 : manchon de l’écrou
23I : surface radialement interne du manchon
24 : surface radialement intérieure de guidage des billes
25 : fibre neutre du canal de recirculation
25CI : partie courbe d’insertion des billes de la fibre neutre du canal de recirculation
25CR : partie courbe de récupération des billes de la fibre neutre du canal de recirculation
25T : partie de transfert de la fibre neutre
26 : point de contact entre des première et seconde billes se déplaçant le long d’une partie courbe de la fibre neutre du canal de recirculation
27 : centre d’une bille
D : dispositif de serrage
E21 : épaulement
E22 : épaulement complémentaire
FA, FB : faces du disque
G : droite d’intersection des plans symétriques PCR, PCI
H : axe du trajet hélicoïdal coïncidant avec l’axe de la vis et de l’écrou
PCR, PCI : plans séquents symétriques par rapport à un plan P passant par l’axe H et la droite G d’intersection des plans symétriques PCR, PCI1: motor vehicle
2: braking system
D: clamping device
3: wheel
4A, 4B: friction element
5: disc
6: floating caliper
7: force application organ
8: electric actuator
9: output shaft
10: Ball screw device
11: screws
11E: screw connecting end
12: nut
13: marbles
14: helical path of the balls
15: screw thread
16: thread of the nut body
17: nut body
18: coupling means
19: coupling means
20: ball recirculation channel
20I: insertion end of the recirculation channel balls
20R: recirculation channel ball recovery end
20T: ball transfer part of the recirculation channel
21I: ball insertion element
21R: ball recovery element
22I: corresponding radial housing
22R: corresponding radial housing
23: nut sleeve
23I: radially internal surface of the sleeve
24: radially inner ball guide surface
25: neutral fiber of the recirculation channel
25CI: curved part of insertion of the balls of the neutral fiber of the recirculation channel
25CR: curved part of the recovery of the balls of the neutral fiber of the recirculation channel
25T: neutral fiber transfer part
26: point of contact between first and second balls moving along a curved portion of the neutral fiber of the recirculation channel
27: center of a ball
D: clamping device
E21: shoulder
E22: additional shoulder
FA, FB: sides of the disc
G: intersection line of the symmetrical planes PCR, PCI
H: axis of the helical path coinciding with the axis of the screw and the nut
PCR, PCI: sequential planes symmetrical with respect to a plane P passing through the H axis and the line G of intersection of the symmetrical PCR, PCI planes
Claims (12)
- un actionneur électrique (8) destiné à fournir une force de serrage,
- un organe (7) d’application de force de serrage à au moins un élément de friction (4A, 4B), et
- un dispositif (10) de vis à billes destiné à convertir le mouvement de rotation d’un arbre (9) de sortie de l’actionneur électrique (8) en mouvement de translation de l’organe (7) d’application de force de serrage,
- une vis (11) coopérant avec un écrou (12) par l’intermédiaire de billes (13),
- les billes (13) étant guidées le long d’un trajet hélicoïdal (14) par des filets complémentaires (15, 16) ménagés dans la vis (11) et l’écrou (12),
- un canal (20) délimitant un trajet de recirculation des billes (13), ce canal de recirculation (20) étant ménagé au moins en partie dans l’écrou (12) et comprenant une extrémité (20R) de récupération des billes (13) en fin de trajet hélicoïdal (14), une extrémité (20I) d’insertion des billes (13) en début de trajet hélicoïdal (14) et une partie (20T) de transfert des billes (13) reliant les extrémités de récupération (20R) et d’insertion (20I) des billes (13),
et en ce que l’écrou (12) comporte un corps (17) dans lequel est ménagé au moins une partie du canal de recirculation (20), le dispositif de vis à billes comprenant en outre un manchon (23) recouvrant au moins en partie le corps (17) de l’écrou (12) et comportant une surface radialement interne (23I) participant à la délimitation de la partie de transfert (20T) du canal de recirculation (20).Braking system for vehicle, comprising:
- an electric actuator (8) intended to provide a clamping force,
- a member (7) for applying clamping force to at least one friction element (4A, 4B), and
- a ball screw device (10) intended to convert the rotational movement of an output shaft (9) of the electric actuator (8) into translational movement of the clamping force application member (7),
- a screw (11) cooperating with a nut (12) by means of balls (13),
- the balls (13) being guided along a helical path (14) by complementary threads (15, 16) provided in the screw (11) and the nut (12),
- a channel (20) delimiting a recirculation path for the balls (13), this recirculation channel (20) being arranged at least partly in the nut (12) and comprising an end (20R) for recovering the balls (13) at the end of the helical path (14), an end (20I) for inserting the balls (13) at the start of the helical path (14) and a part (20T) for transferring the balls (13) connecting the recovery (20R) and insertion (20I) ends of the balls (13),
and in that the nut (12) comprises a body (17) in which at least part of the recirculation channel (20) is arranged, the ball screw device further comprising a sleeve (23) at least partly covering the body (17) of the nut (12) and comprising a radially internal surface (23I) participating in the delimitation of the transfer part (20T) of the recirculation channel (20).
dans laquelle A est l’angle entre un premier rayon (R1) de la partie courbe de fibre neutre considérée passant par un point (26) de contact entre des première et seconde billes (13) se déplaçant le long de la partie courbe de fibre neutre considérée et un second rayon (R2) de la partie courbe de fibre neutre considérée passant par le centre (27) de la première bille.Braking system according to claims 7 and 9 taken together, in which the generating curve is formed by an arc of a circle or a complete circle of radius Rc between 105% and 115% of the radius Rb of a ball (13), preferably between 105% and 111% of the radius Rb of a ball (13), and at least one of the curved parts of the neutral fiber of recovery (25CR) and insertion (25CI) of the balls (13), called the curved part of the neutral fiber considered, has a minimum radius Rmin verifying the relation:
in which A is the angle between a first ray (R1) of the curved portion of neutral fiber considered passing through a point (26) of contact between first and second balls (13) moving along the curved portion of neutral fiber considered and a second ray (R2) of the curved portion of neutral fiber considered passing through the center (27) of the first ball.
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| FR3159999A1 true FR3159999A1 (en) | 2025-09-12 |
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Citations (5)
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-
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- 2025-03-05 FR FR2502203A patent/FR3159999A1/en active Pending
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