FR3142418A1 - « Dispositif d'actionnement d’un frein d’un véhicule motorisé, frein, véhicule et procédé d'utilisation associés » - Google Patents
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Abstract
« Dispositif d'actionnement d’un frein d’un véhicule motorisé, frein, véhicule et procédé d'utilisation associés » L'invention se rapporte à un dispositif d'actionnement d’un frein d’un véhicule motorisé comprenant une transmission principale réversible et une transmission bloquante non réversible, entraînées en rotation pour déplacer en translation un piston de serrage. La transmission principale actionne le frein de service et le frein de stationnement, tandis que la transmission bloquante déplace son point d'irréversibilité dans le sens du serrage pour suivre le déplacement du piston, et maintenir le serrage lorsque le moteur de la transmission principale est désactivé. La transmission bloquante est équipée de moyens de rappel de la garniture de friction afin d’éviter le maintien non désiré du freinage. Un procédé de freinage propose d'utiliser ces moyens de rappel afin de se prémunir des situations de freinage non désirées. Figure pour l’abrégé : Fig.2
Description
L'invention se rapporte à un dispositif d'actionnement d’un frein, notamment d’un frein tout électrique réalisant frein de service et de stationnement pour un véhicule automobile, ainsi qu’à des procédés d’actionnement d’un tel frein.
Le dispositif comprend une transmission principale réversible et une transmission bloquante non réversible (ou irreversible), entraînées en rotation pour déplacer en translation un piston de serrage. La transmission principale actionne typiquement le frein de service et le frein de stationnement, tandis que la transmission bloquante déplace son point d'irréversibilité dans le sens du serrage pour suivre le déplacement du piston, et maintenir le serrage lorsque le moteur de la transmission principale est désactivé, notamment en tant que frein de stationnement. La transmission bloquante est équipée de moyens de rappel de la garniture de friction afin d’éviter le maintien non désiré du freinage. Un procédé de freinage propose d'utiliser ces moyens de rappel afin de se prémunir des situations de freinage non désirées.
Dans un véhicule, en particulier routier, la fonction de frein de stationnement consiste à appliquer, et maintenir de façon prolongée, un serrage de patins de freins liés à une partie solidaire du châssis, sur une partie mobile en rotation qui est liée à une ou plusieurs roues, typiquement un disque ou un tambour. Ce frein de stationnement est souvent aussi prévu comme frein de secours.
Pour actionner un tel frein de façon électrique, il est connu d'utiliser des dispositifs d’actionnement pour déplacer en translation un piston de serrage selon un axe de piston, lequel piston réalise ainsi un appui linéaire, notamment un piston de frein réalisant un appui de serrage d'au moins une garniture de friction sur une piste de frottement.
De tels dispositifs d’actionnement sont décrits dans le document WO2020/254441 A1.
Ces dispositifs sont du type comprenant ou recevant un premier entraînement et un deuxième entraînement, dans lequel le deuxième entraînement est rotatif et est mû par un deuxième moteur, et déplace ledit piston en translation par au moins une transmission dite bloquante.
Cette transmission bloquante inclut au moins deux dentures, inclinées ou non, pouvant être par exemple un filetage multi-tours ou des dents de pignon, qui coopèrent ensemble de façon irréversible pour, directement ou indirectement :
- entraîner en translation ledit piston dans le sens du serrage lors d'une activation dudit deuxième moteur, et
- bloquer en translation ledit piston en position de serrage lorsque ledit deuxième moteur est désactivé, dans le seul sens du desserrage ou dans les deux sens.
Cette coopération peut se faire par appui direct, comme par exemple un filetage mâle engrenant dans un filetage femelle pour réaliser un mécanisme vis-écrou. Elle peut aussi se faire par éléments roulants intermédiaires, par exemple un mécanisme vis-écrou à billes, c'est à dire coopérant par l'intermédiaire de billes qui roulent dans des chemins de roulement hélicoïdaux faisant office de filetages, et qui sont recyclées par un circuit fermé de recirculation.
Cette caractéristique d'irréversibilité signifie qu'un effort en entrée pourra provoquer un déplacement en sortie, tandis qu'un effort appliqué en sortie ne pourra pas provoquer de déplacement en entrée, par simple blocage du mécanisme de transmission, même si la transmission ne reçoit en entrée aucun effort d'entraînement ou de résistance. Elle peut être obtenue de différentes façons, y compris de façon connue. Elle peut être obtenue par exemple en choisissant un angle d'inclinaison du filetage ou des dents qui est suffisamment faible pour être inférieur à l'angle de frottement déterminé par les couples de matériaux en contact, et/ou déterminé par la géométrie de la denture.
Le premier entraînement est rotatif et est mû par un premier moteur ou motoréducteur, électrique, de préférence monté sur ledit actionneur. Typiquement, ce premier moteur est distinct du moteur du deuxième entraînement.
Ces dispositifs comprennent également une transmission dite principale, qui reçoit le premier entraînement rotatif et qui inclut au moins deux dentures inclinées coopérant ensemble de façon réversible (directement ou par éléments roulants intermédiaires) pour réaliser, directement ou indirectement, un entraînement en translation dudit piston dans le sens du serrage lors d'une activation dudit premier moteur,
En outre, ladite transmission principale est agencée pour fonctionner en parallèle avec la transmission bloquante, et est agencée pour être capable à elle seule d'appliquer sur le piston un effort de serrage dit nominal.
Chaque moteur peut être un motoréducteur, notamment électrique.
Comme on le comprend, le piston de serrage peut ainsi être actionné de façon efficiente par la transmission principale, quel que soit le motif de cet actionnement, avec un bon rendement énergétique tel que le permet une transmission réversible ; tandis que la transmission bloquante permet d'obtenir un maintien passif du serrage obtenu par la transmission principale.
L'actionnement se fait ainsi avec une faible consommation, et nécessite un moteur moins puissant que si l'effort d'actionnement devait être transmis par une transmission irréversible.
De son côté, même si la transmission bloquante représente un mécanisme et un moteur supplémentaire, elle se contente le plus souvent de suivre ou rejoindre le mouvement produit la transmission principale. Elle ne nécessite donc qu'un très faible effort. Cette combinaison permet ainsi de limiter le besoin de puissance du moteur principal et de diminuer sa consommation, tout en se contentant d'un moteur secondaire nettement moins puissant pour la transmission bloquante.
Ces dispositifs permettent de réaliser un frein au fonctionnement tout électrique, c'est-à-dire fonctionnement avec le même piston à la fois pour le frein de service et pour le frein de stationnement (aussi appelé frein de parking, et servant généralement aussi de frein de secours).
Typiquement, l'entraînement réalisé par la seule transmission bloquante est dimensionné de façon insuffisante pour obtenir à lui seul l'effort de serrage nominal, et en particulier l'effort recherché pour un serrage de stationnement.
L'effort de serrage nominal correspond alors par exemple à une valeur déterminée suffisante pour satisfaire aux nécessités d'une utilisation en frein de parking. La transmission principale est alors suffisante pour assurer l'effort de stationnement. La transmission bloquante ne sert alors qu'à suivre la transmission principale, et à encaisser le maintien en stationnement.
L'effort de serrage nominal peut aussi correspondre seulement à l'effort requis en freinage de service maximal. La motorisation de la transmission principale est alors dimensionnée pour fournir un effort qui est égal à l'effort requis pour le frein de service, ou un effort supérieur à celui du frein de service mais inférieur à celui requis pour le frein de stationnement. L'effort appliqué par la transmission bloquante vient alors en complément de celui produit appliqué par la transmission principale, pour obtenir l'effort requis en frein de stationnement. Même si ce complément présente une moindre efficacité énergétique, il est utilisé beaucoup moins souvent et permet de limiter le besoin de puissance du moteur de la transmission principale.
Cet effort de serrage nominal peut aussi correspondre à une valeur inférieure au freinage de service maximal, mais supérieure à une valeur déterminée qui n'est que rarement dépassée, par exemple une valeur maximale en utilisation normale. La transmission bloquante vient alors en complément lorsqu'un effort plus important est demandé, par exemple pour un freinage d'urgence ou pour un freinage de stationnement.
Ces dispositifs d’actionnement peuvent s'appliquer à un frein de service seul, par exemple pour économiser l'énergie en utilisant un blocage dans certaines conditions de freinage de service, par exemple lors d'un freinage maintenu au-delà d'une durée déterminée, ou répété à une fréquence élevée ou de façon prolongée.
En particulier, par exemple pour un frein tout électrique de service et stationnement, il est proposé un rapport de puissance entre le premier moteur et le deuxième de moteur qui est supérieur à 3 voire supérieur à 5, et inférieur à 500 voire inférieur à 100, et par exemple d'une valeur de 8, ou 10, ou 20.
Typiquement, le ou les moteurs sont des moteurs électriques qui sont fixés et montés sur le boîtier de frein, par exemple sur le boîtier d'étrier pour un frein à disque ou sur le plateau pour un frein à tambour.
Toutefois, les freins tout électriques de service et stationnement utilisant ces dispositifs d’actionnement présentent des faiblesses quant au contrôle du jeu que définit l’espacement entre la garniture de freinage et sa surface de friction, lorsque la fonction de freinage n’est pas activée.
En effet, il existe un compromis à trouver entre une valeur de jeu maximale au-delà de laquelle, l’effort de freinage implique une consommation d’énergie non acceptable et une valeur minimum en dessous de laquelle les risques de freinage non désirés apparaissent, et ce notamment en cas de panne du moteur de la transmission principale.
C’est pourquoi, l’invention a pour finalité de se prémunir contre les situations de freinage non désiré, et plus particulièrement de maîtriser le jeu que définit l’espacement entre la garniture de freinage et sa surface de friction, y compris en cas de panne du premier moteur.
Plus particulièrement, l’invention a pour objet un dispositif d'actionnement pour déplacer en translation un piston de serrage d’un frein d’un véhicule motorisé notamment routier, lequel piston réalisant ainsi un appui de serrage sur une garniture de freinage, ledit dispositif comprenant un premier entraînement et un deuxième entraînement chacun rotatif et mû respectivement par un premier et un deuxième moteur.
- Le dispositif comprenant une transmission dite principale, incluant au moins un premier mécanisme vis-écrou pour réaliser de façon réversible le premier entraînement en translation dudit piston dans le sens du serrage lors d'une activation du premier moteur.
- Le dispositif comprenant une transmission dite bloquante déplaçant ledit piston en translation au moyen d'un deuxième mécanisme vis-écrou, disposé à l'intérieur d'un logement pratiqué dans le piston et débouchant axialement au moins en une première extrémité pour recevoir le deuxième mécanisme vis-écrou pour entraîner en translation ledit piston dans le sens du serrage lors d'une activation du deuxième moteur, et bloquer en translation ledit piston en position de serrage lorsque ledit deuxième moteur est désactivé.
- Le piston étant bloqué en rotation.
caractérisé en ce que :
- Le logement ménagé à l'intérieur du piston débouche axialement en une seconde extrémité, de sorte que l’extrémité libre de l’écrou du deuxième mécanisme vis-écrou est placée en regard de la garniture de freinage.
- L’écrou du deuxième mécanisme vis-écrou est équipé en son extrémité libre de moyens prévus pour exercer une force de rappel sur ladite garniture de freinage.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Selon un premier mode de réalisation, les moyens de rappel comprennent un ressort hélicoïdal.
Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de rappel comprennent une charge électrostatique induite sur l’extrémité libre de l’écrou du deuxième mécanisme vis-écrou.
Selon un troisième mode de réalisation préféré, les moyens de rappel comprennent un aimant fixé sur l’extrémité libre de l’écrou du deuxième mécanisme vis-écrou.
Selon ce mode de réalisation préféré, l’aimant est fixé sur l’extrémité libre de l’écrou du deuxième mécanisme vis-écrou au moyen d’une ou plusieurs opérations choisies dans la liste définie par le collage, le soudage, le sertissage, le vissage.
De manière avantageuse, la caractéristique d'irréversibilité de la transmission bloquante et/ou de réversibilité de la transmission principale est obtenue par une combinaison d'une ou plusieurs caractéristiques parmi :
- angle de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- couple de matériaux de surface ou de traitement de surface de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- paramètre de géométrie de denture et/ou d'engrenage, incluant profil et/ou déport et/ou adaptation et/ou entraxe, de dentures engrenant ensemble.
De préférence, le premier et le deuxième moteur sont électriques, le deuxième moteur étant agencé pour supporter sans dommage, pendant une durée déterminée ou permanente, un courant d'alimentation résultant d'une activation dudit deuxième moteur dans un cas où sa rotation est ralentie ou bloquée par une résistance mécanique.
Avantageusement, le dispositif comprend un circuit d'alimentation, dit directe, agencé de sorte que le premier moteur et le deuxième moteur sont alimentés par un même circuit, ou par des circuits commandés par un même interrupteur ou de façon synchrone.
Avantageusement, le dispositif comprend également un circuit d'alimentation dit décalée agencé pour, lors d'une commande d'activation simultanée du premier moteur et du deuxième moteur, activer le deuxième moteur avec un retard non nul après le premier moteur.
L’invention a également pour objet un frein de véhicule motorisé notamment routier, comprenant un dispositif d’actionnement conforme à l’un quelconque des modes de réalisation du dispositif selon l’invention, ledit frein exerçant une fonction de freinage par serrage d'un disque mobile entre des garnitures de frictions, lorsque le piston réalise un appui de serrage sur la garniture de freinage, caractérisé en ce qu'une fonction de freinage de service est réalisée en utilisant la transmission principale par alimentation électrique du premier moteur de l'actionneur, ainsi que la transmission bloquante par alimentation électrique du deuxième moteur de l'actionneur.
Avantageusement, lorsque la fonction de freinage de service n’est pas activée, le disque et la garniture de friction sont espacés d’un premier jeu prédéterminé, la garniture de friction étant en appui contre l’extrémité libre de l’écrou du deuxième mécanisme vis-écrou équipée des moyens de rappel, et le piston étant en retrait de la garniture de friction selon un deuxième jeu prédéterminé.
Encore plus avantageusement, lorsque la fonction de freinage de service est activée pour des vitesses supérieures à un seuil prédéterminé, l’extrémité libre de l’écrou du deuxième mécanisme vis-écrou équipée des moyens de rappel est en retrait de la garniture de friction selon un troisième jeu prédéterminé.
L’invention a également pour objet un véhicule motorisé notamment routier, comprenant au moins un frein selon l’invention.
L’invention a également pour objet un procédé de commande d'un frein conforme à l’invention, caractérisé en ce qu'il réalise une fonction de frein de service selon laquelle :
- pour une vitesse inférieure à une vitesse de référence, on met en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation simultanée du premier moteur et du second moteur, de manière à maintenir la transmission bloquante en position serrée, afin de maintenir l’appui de serrage sur la garniture de freinage.
- pour une vitesse supérieure à une vitesse de référence, on met en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation décalée du second moteur par rapport au premier moteur, de manière à maintenir la transmission bloquante en position desserrée, afin de ménager un troisième jeu entre l’extrémité libre de l’écrou équipée des moyens de rappel et la garniture de friction.
Avantageusement, la vitesse de référence est comprise entre 20 et 100 km / heure, préférentiellement comprise entre 30 et 70 km / heure, encore plus préférentiellement comprise entre 35 et 50 km / heure.
L'invention est ici principalement exposée et illustrée dans des applications de frein de véhicule et en particulier un frein à disque. Un tel actionneur peut cependant être aussi utilisé dans d'autres types de freins de véhicule tels que des freins à tambour.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
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 :
Les exemples décrits ici portent sur une application de l'invention à l'actionnement d'un frein de véhicule automobile, typiquement une automobile ou un véhicule utilitaire léger ou lourd. Il est cependant prévu d'implémenter ces différents exemples de fonctionnements et caractéristiques à de nombreuses autres applications.
Tel que représenté en , la transmission principale T1 est entraînée en rotation R1 par le moteur électrique M1. Lorsqu'elle est activée, elle fournit un couple C1 qui entraîne le piston de façon réversible, selon un effort F1 en translation D3, pour produire ainsi un serrage du frein.
La transmission bloquante T2 est entraînée en rotation R2 par le moteur électrique M2. Lorsqu'elle est activée, elle fournit un couple C2 qui entraîne le piston de façon irréversible selon un effort F2 en translation D3. Selon les modes de réalisation ou les modes d'utilisation, cet effort F2 est suffisant pour déplacer son propre point d'irréversibilité et suivre le déplacement fourni par la transmission principale T1, laquelle fournit alors la totalité de l'effort F3 de serrage.
L'effort F2 de la transmission bloquante peut aussi être prévu pour compléter cet effort F1 pour produire un effort de serrage total F3 qui découle alors de la somme des efforts F1 et F2.
On notera que la caractéristique d'irréversibilité de la transmission bloquante et/ou de réversibilité de la transmission principale est obtenue par une combinaison d'une ou plusieurs caractéristiques parmi :
- angle de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- couple de matériaux de surface ou de traitement de surface de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- paramètre de géométrie de denture et/ou d'engrenage, incluant profil et/ou déport et/ou adaptation et/ou entraxe, de dentures engrenant ensemble.
La et la illustrent un exemple de mode de réalisation d’un dispositif d'actionnement selon l’invention, appliqué à un frein à disque tout électrique.
Dans cet exemple, la transmission principale T1 est entraînée par le moteur M1, en rotation R1 par rapport au boîtier ou bâti 91. Elle comprend en entrée un écrou 113 coopérant intérieurement avec une vis 114, laquelle est immobilisée en rotation par une butée rotative 1151. L'écrou 113 s'appuie sur une butée axiale 110 et déplace donc la vis 114 en translation pour produire un appui linéaire F1, ici appliqué sur une garniture de friction.
La transmission bloquante T2 est entraînée par le moteur M2, en rotation R2 par rapport au boîtier ou bâti 91. Elle comprend en entrée une vis 124 coopérant extérieurement avec un écrou 125, lequel est immobilisé en rotation par une butée rotative 1251. La vis 124 s'appuie sur une butée axiale 120 et déplace donc cet écrou 125 en translation pour produire un effort linéaire F2, qui s'applique sur la partie mobile en translation de la translation principale, ici la vis 114.
La transmission bloquante T2 est interne au piston de frein, lequel est entouré extérieurement par la transmission principale T1. Le piston 115 est bloqué en rotation 1151, 1251 par rapport au boîtier 91.
Par activation du premier moteur M1, le piston 115 peut être entraîné en translation dans un sens ou dans l'autre, par un effort linéaire F1 issu d'un premier mécanisme vis-écrou 113, 114, 115 formant ou participant à la transmission principale T1. Ce mécanisme vis-écrou est ici réalisé par un mécanisme de roulement à recirculation de billes qui forme un filetage 114 agissant sur la périphérie extérieure dudit piston 115, laquelle forme ainsi la vis de sortie de la transmission principale T1, de façon intégrée ou en en étant solidaire au moins en déplacement axial.
Par activation du deuxième moteur M2, le piston 115 peut être entraîné en translation dans un sens ou dans l'autre, par un effort linéaire F2 issu d'un deuxième mécanisme vis-écrou 124, 125, formant ou participant à la transmission bloquante T2. Ce deuxième mécanisme vis-écrou est disposé à l'intérieur d'un logement 1150 ménagé à l'intérieur du piston 115.
La transmission bloquante T2 ne bloque la translation D3 que dans le sens du desserrage, et ne s'oppose pas au déplacement du piston 115 dans le sens du serrage même lorsqu'elle n'est pas activée.
La transmission bloquante présente en sortie un élément de maintien à sens unique, ici l'écrou 125, qui est distinct du piston 115. Cet écrou 125 forme un noyau qui coulisse en translation à l'intérieur du logement 1150 du piston 115 : de façon libre dans le sens du desserrage (vers la gauche sur la figure), et avec une butée axiale contre le piston 125 dans le sens du serrage (vers la droite sur la figure), formant ainsi un élément d'appui intermédiaire de la transmission bloquante T2 vers le piston 115.
Sous l'effet d'une commande d'actionnement du frein de service, le premier moteur M1 est activé et entraîne en rotation R1 l'écrou 113 de la transmission principale T1.
Dans cet exemple, en l'absence de commande du frein de stationnement, ou en cas de défaillance de la transmission bloquante ou de son entraînement, le deuxième moteur M2 n'est pas activé et la transmission bloquante T2 reste en position au repos, avec son écrou 125 en position desserrée, c'est-à-dire sur la gauche de la figure.
Du fait que l'écrou 125 peut coulisser librement dans le sens du desserrage à l'intérieur du piston 115, lequel peut ainsi se déplacer dans le sens du serrage même si la transmission bloquante reste en position au repos.
On obtient ainsi un déplacement D3 du piston 115 dans le sens du serrage, c'est-à-dire vers la droite de la figure, qui applique ainsi sur la garniture de friction un effort de serrage F1 malgré l'immobilité de la transmission bloquante.
Pour un cycle d'utilisation du frein de stationnement, le premier moteur M1 et le deuxième moteur M2 sont activés tous les deux. Cette commande peut par exemple être mise en œuvre depuis la position au repos complet, mais aussi depuis une position de serrage par la seule transmission principale T1. L'effort de serrage F3 résulte ainsi de l'effort F1 appliqué par la transmission principale T1, et profite donc de son rendement énergétique élevé. La transmission bloquante T2 et son entraînement M2 se contentent de fournir un effort F2 faible, qui n'a besoin que de pouvoir déplacer l'élément d'appui intermédiaire 125 pour qu'il suive le piston 115.
Après le serrage et blocage obtenu, les moteurs M1 et M2 sont désactivés, par exemple lorsque l'utilisateur a quitté le véhicule en stationnement.
Du fait de la réversibilité de la transmission principale T1, elle n'est plus en mesure de maintenir l'effort de serrage F1, et donc de retenir le piston 115. Cependant, du fait de sa non-réversibilité, la transmission bloquante T2 empêche le piston 115 de revenir en arrière (ici par l'intermédiaire de l'élément d'appui intermédiaire 125). Elle conserve donc l'effort de serrage F3, en s'appuyant sur le bâti 91 par sa butée axiale 120, de façon purement passive et sans aucune consommation d'énergie, sans limite de durée.
Pour desserrer le frein, il suffit d'activer le deuxième moteur M2 dans le sens du desserrage, seul ou avantageusement avec un soutien du premier moteur M1, et ainsi permettre au piston de se déplacer dans le sens du desserrage.
Le frein 1 est un frein à disque, ici du type à étrier flottant, comprenant un boîtier 91 qui contient l'actionneur dans un logement fermé par un couvercle 912. Le premier moteur comprend un stator 111 extérieur bobiné monté solidaire du boîtier 91, et un rotor intérieur 112 à aimants permanents. Le rotor est monté sur un manchon creux formant l'écrou 113 de la transmission principale, qui est muni d'un flasque prenant appui sur une butée axiale 110, ici à billes mais pouvant aussi être par exemple à rouleaux par couche de glissement tel qu’en bronze ou PTFE.
Le premier mécanisme vis-écrou est du type à transmission par éléments roulants, ici par roulement et recirculation de billes 114. Sa vis est immobilisée en rotation par rapport au boîtier 91, ici et à titre de simple exemple par une butée rotative 1151 coulissant dans une rainure axiale. Cette vis forme ici le piston 115, qui vient serrer deux garnitures de friction 93, 94 sur les deux faces du disque 95 par opposition sur les deux branches du nez 92.
Le deuxième mécanisme vis-écrou est ici du type à contact direct, entre la vis d'entrée 124 et l'écrou 125. Cet écrou est immobilisé en rotation par rapport au boîtier 91, ici par l'intermédiaire du piston 115 au moyen d'une butée rotative, illustrée ici et à titre d'exemple par une rainure axiale recevant une nervure axiale du piston. L'écrou 125 présente à son extrémité une partie d'appui qui vient en butée au fond du logement du piston 115, formant ainsi l'élément d'appui intermédiaire.
La vis 124 de la transmission bloquante est portée par un arbre 123, solidaire du rotor 122 du deuxième moteur M2, ici du type à aimants permanents et entraîné par le rotor bobiné 121 solidaire du boîtier 91.
Avantageusement, le deuxième moteur est agencé pour supporter sans dommage, pendant une durée déterminée ou permanente, un courant d'alimentation résultant d'une activation dudit deuxième moteur dans un cas où sa rotation est ralentie ou bloquée par une résistance mécanique.
A son extrémité dite arrière, opposée au disque, l'arbre 123 d'entrée de la transmission bloquante vient en appui axial contre le boîtier 91, ici et à titre d'exemple par un flasque prenant appui sur une butée à bille, mais qui pourrait aussi être réalisée par des rouleaux ou une surface de glissement.
Le logement 1150 du piston qui débouche axialement au moins en une première extrémité pour recevoir le deuxième mécanisme vis-écrou.
Le logement 1150 ménagé à l'intérieur du piston débouche axialement en une seconde extrémité, de sorte que l’extrémité libre de l’écrou 125 du deuxième mécanisme vis-écrou est placée en regard de la garniture de freinage 93.
L’écrou 125 du deuxième mécanisme vis-écrou est équipé en son extrémité libre de moyens 1250 prévus pour exercer une force de rappel sur ladite garniture de freinage 93.
Selon une première variante, les moyens de rappel comprennent un ressort hélicoïdal fixé en l’une de ses extrémités sur l’extrémité libre de l’écrou 125, et en l’autre de ses extrémités sur la garniture de freinage 93.
Selon une deuxième variante, les moyens de rappel comprennent une charge électrostatique induite sur l’extrémité libre de l’écrou 125 du deuxième mécanisme vis-écrou.
Selon une troisième variante préférée, les moyens de rappel comprennent un aimant fixé sur l’extrémité libre de l’écrou 125 du deuxième mécanisme vis-écrou.
Cet aimant est de préférence un aimant permanent en ferrite, alliages Néodyme-fer-bore ou bien en alliages Samarium-cobalt.
Cet aimant peut être fixé sur l’extrémité libre de l’écrou 125 par des opérations de collage, soudage, sertissage, ou bien vissage.
Bien entendu, les moyens de rappel 1250 peuvent consister en une seule variante ou bien en une combinaison de plusieurs variantes.
Ces moyens de rappel sont prévus pour exercer une force de rappel inférieure à 50 N, soit de l’ordre de 30 à 35 N. Avantageusement des moyens mécaniques non illustrés assurent la prise d’effort d’appui axial en freinage de parking pour éviter de solliciter l’aimant en compression. En variante, la vis 115 appuie sur un épaulement de la vis 125 qui transmet la force de la vis 115 à la plaquette 93.
Le dispositif comprend un circuit d’alimentation dite directe, agencée de sorte que le premier moteur et le deuxième moteur sont alimentés par un même circuit, ou par des circuits commandés par un même interrupteur ou de façon synchrone.
De plus, il comprend un circuit d'alimentation dit décalée agencé pour activer le deuxième moteur avec un retard non nul après le premier moteur, lors d'une commande d'activation simultanée du premier moteur et du deuxième moteur.
Pour que le frein exerce une fonction de freinage de service, on active la transmission principale T1 par alimentation électrique du premier moteur M1 de l'actionneur, ainsi que la transmission dite bloquante T2 par alimentation électrique du deuxième moteur M2 de l'actionneur.
Le piston réalise alors un appui de serrage sur la garniture de freinage 93, qui induit le serrage du disque 95 mobile entre des garnitures de frictions 93, 94.
Selon l’invention, lorsque la fonction de freinage de service n’est pas activée, le disque 95 et la garniture de friction 93 sont espacés d’un premier jeu prédéterminé 950, du fait que la garniture de friction 93 est en appui contre l’extrémité libre de l’écrou 125 du deuxième mécanisme vis-écrou équipée des moyens de rappel 1250. Le piston 115 est quant à lui en retrait de la garniture de friction 93 selon un deuxième jeu prédéterminé 930, qui correspond à la course que doit parcourir le piston 115 pour effectuer une action de freinage.
Cette configuration de mise en appui de la garniture de friction 93 contre l’extrémité libre de l’écrou 125 sous l’action des moyens de rappel 1250 permet de maîtriser avec précision le premier jeu prédéterminé 950. Ceci permet un contrôle rapide et précis en reprise de freinage, dans la mesure où il n’y a pas de couple de freinage résiduel.
Bien entendu, le premier jeu prédéterminé 950 doit être préférablement compris entre 0,2 et 0,5 mm, de manière à éviter un freinage non désiré ou bien un effort de freinage trop important.
Selon l’invention, pour une vitesse inférieure à une vitesse V0 de référence, on réalise une fonction de frein de service en mettant en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation simultanée du premier moteur M1 et du second moteur M2, de manière à maintenir la transmission bloquante T2 en position serrée, afin de maintenir l’appui de serrage sur la garniture de freinage.
Cette configuration de freinage à des vitesses relativement faibles permet de réduire la consommation, notamment lors des actions de freinage prolongées dans les pentes.
Dans ce cas, l’extrémité libre de l’écrou 125 du deuxième mécanisme vis-écrou équipée des moyens de rappel 1250 reste en contact avec la garniture de friction 93.
Bien entendu, le premier moteur et le deuxième moteur sont alimentés par un même circuit, ou par des circuits commandés par un même interrupteur ou de façon synchrone. En variante, chaque moteur M1 et M2 comporte des moyens de détection et de mesure de la rotation du moteur (nombre de tours) afin d’assurer la distance désirée entre les deux transmissions T1 et T2.
Selon l’invention, pour une vitesse supérieure à une vitesse V0 de référence, on réalise une fonction de frein de service en mettant en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation décalée du second moteur M2 par rapport au premier moteur M1, de manière à maintenir la transmission bloquante T2 en position desserrée, afin de ménager un troisième jeu 950’ entre l’extrémité libre de l’écrou 125 équipée des moyens de rappel 1250 et la garniture de friction 93.
Dans ce cas, l’extrémité libre de l’écrou 125 du deuxième mécanisme vis-écrou équipée des moyens de rappel 1250 reste en retrait de la garniture de friction 93 selon ce troisième jeu prédéterminé 950’.
Ainsi, dans le cas d’une panne du moteur M1 ou bien d’un arrêt de l’action de freinage, la garniture de friction 93 est rappelée sans délai contre l’écrou 125 équipée des moyens de rappel 1250, ce qui permet d’éviter un freinage non désiré.
Avantageusement, la vitesse V0 de référence est comprise entre 20 et 100 km / heure, préférentiellement comprise entre 30 et 70 km / heure, encore plus préférentiellement comprise entre 35 et 50 km / heure.
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. Ainsi, la disposition de la vis 115 à l’extérieur de l’écrou 125 ne sort pas du cadre de la présente invention. De même, les transmissions T1 et T2 disposées côte à côte et non pas coaxiales ne sortent pas du cadre de la présente invention.
1 frein à disque, premier exemple
110 butée axiale à billes de la transmission principale
111 stator du premier moteur
112 rotor du premier moteur
113 deuxième arbre, arbre creux formant écrou menant de la transmission principale
114 filetage à billes de la transmission principale
115 vis menée de la transmission principale, formant piston de frein
1150 logement interne au piston de frein
1151 blocage en rotation de la transmission principale
120 butée axiale de la transmission bloquante
121 stator du deuxième moteur
122 rotor du deuxième moteur
123 premier arbre, entrée de la transmission bloquante
124 vis menante de la transmission bloquante
125 écrou mené de la transmission bloquante, formant élément d'appui intermédiaire
1250 Moyens de rappel
1251 blocage en rotation de la transmission bloquante
129 forme de manœuvre de déblocage de la transmission bloquante
91 boîtier d'étrier
912 couvercle de logement de l'actionneur
92 nez d'étrier
93 plaquette intérieure
94 plaquette extérieure
95 disque de frein
930 deuxième jeu prédéterminé
950 premier jeu prédéterminé
950’ troisième jeu prédéterminé
F1 effort de serrage appliqué par la transmission principale T1
F2 effort de serrage appliqué par la transmission bloquante T2
F3 somme des efforts F1 et F2
M1 premier moteur
M2 deuxième moteur
R1 entraînement en rotation par le moteur électrique M1 de la transmission principale T1
R2 entraînement en rotation par le moteur électrique M2 de la transmission bloquante T2
T1 transmission principale
T2 transmission bloquante
Claims (17)
- Dispositif d'actionnement pour déplacer en translation (D3) un piston de serrage (115) d’un frein d’un véhicule motorisé notamment routier, lequel piston réalisant ainsi un appui de serrage sur une garniture de freinage (93), ledit dispositif comprenant un premier entraînement et un deuxième entraînement chacun rotatif et mû respectivement par un premier (M1) et un deuxième (M2) moteur,
le dispositif comprenant une transmission dite principale (T1), incluant au moins un premier mécanisme vis-écrou (113, 114, 115) pour réaliser de façon réversible le premier entraînement (F1) en translation (D3) dudit piston dans le sens du serrage lors d'une activation du premier moteur (M1),
le dispositif comprenant une transmission dite bloquante (T2) déplaçant ledit piston en translation au moyen d'un deuxième mécanisme vis-écrou (124, 125) disposé à l'intérieur d'un logement (1150) du piston qui débouche axialement au moins en une première extrémité pour recevoir le deuxième mécanisme vis-écrou, pour entraîner (F2) en translation (D3) ledit piston dans le sens du serrage lors d'une activation du deuxième moteur (M2), et bloquer en translation ledit piston en position de serrage lorsque ledit deuxième moteur est désactivé,
le piston (115) étant en outre bloqué en rotation (1151, 1251),
caractérisé en ce que :
- le logement (1150) ménagé à l'intérieur du piston débouche axialement en une seconde extrémité, de sorte que l’extrémité libre de l’écrou (125) du deuxième mécanisme vis-écrou est placée en regard de la garniture de freinage (93)
- l’écrou (125) du deuxième mécanisme vis-écrou est équipé en son extrémité libre de moyens (1250) prévus pour exercer une force de rappel sur ladite garniture de freinage (93). - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de rappel comprennent un ressort hélicoïdal.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de rappel comprennent une charge électrostatique induite sur l’extrémité libre de l’écrou (125) du deuxième mécanisme vis-écrou.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de rappel comprennent un aimant fixé sur l’extrémité libre de l’écrou (125) du deuxième mécanisme vis-écrou.
- Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’aimant est fixé sur l’extrémité libre de l’écrou (125) du deuxième mécanisme vis-écrou au moyen d’une ou plusieurs opérations choisies dans la liste définie par le collage, le soudage, le sertissage, le vissage.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la caractéristique d'irréversibilité de la transmission bloquante et/ou de réversibilité de la transmission principale est obtenue par une combinaison d'une ou plusieurs caractéristiques parmi :
- angle de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- couple de matériaux de surface ou de traitement de surface de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- paramètre de géométrie de denture et/ou d'engrenage, incluant profil et/ou déport et/ou adaptation et/ou entraxe, de dentures engrenant ensemble. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et le deuxième moteur (M1, M2) sont électriques, le deuxième moteur étant agencé pour supporter sans dommage, pendant une durée déterminée ou permanente, un courant d'alimentation résultant d'une activation dudit deuxième moteur dans un cas où sa rotation est ralentie ou bloquée par une résistance mécanique.
- Dispositif selon la revendications 7, caractérisé en ce qu'il comprend une alimentation dite directe, agencée de sorte que le premier moteur (M1) et le deuxième moteur (M2) sont alimentés par un même circuit, ou par des circuits commandés par un même interrupteur ou de façon synchrone.
- Dispositif selon la revendications 7, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'alimentation dit décalée agencé pour, lors d'une commande d'activation simultanée du premier moteur et du deuxième moteur, le deuxième moteur est activé avec un retard non nul après le premier moteur.
- Frein (1) de véhicule motorisé notamment routier, comprenant un dispositif d’actionnement conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 9, ledit frein exerçant une fonction de freinage par serrage d'un disque (95) mobile entre des garnitures de frictions (93, 94), lorsque le piston réalise un appui de serrage sur la garniture de freinage (93), caractérisé en ce qu'une fonction de freinage de service est réalisée en utilisant la transmission principale (T1) par alimentation électrique du premier moteur (M1) de l'actionneur, et en utilisant la transmission dite bloquante (T2) par alimentation électrique du deuxième moteur (M2) de l'actionneur.
- Frein (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que lorsque la fonction de freinage de service n’est pas activée, le disque (95) et la garniture de friction (93) sont espacés d’un premier jeu prédéterminé (950), la garniture de friction (93) étant en appui contre l’extrémité libre de l’écrou (125) du deuxième mécanisme vis-écrou équipée des moyens de rappel (1250), et le piston (115) étant en retrait de la garniture de friction (93) selon un deuxième jeu prédéterminé (930).
- Frein (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que lorsque la fonction de freinage de service est activée pour une vitesse supérieure à une vitesse V0 de référence, l’extrémité libre de l’écrou (125) du deuxième mécanisme vis-écrou équipée des moyens de rappel (1250) est en retrait de la garniture de friction (93) selon un troisième jeu prédéterminé (950’).
- Frein (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que lorsque la fonction de freinage de service est activée pour une vitesse inférieure à une vitesse V0 de référence, l’extrémité libre de l’écrou (125) du deuxième mécanisme vis-écrou équipée des moyens de rappel (1250) est en contact avec la garniture de friction (93).
- Véhicule motorisé notamment routier, comprenant au moins un frein (1) selon l’une quelconque des revendications 10 à 13.
- Procédé de commande d'un frein (1) conforme à la revendication 13, caractérisé en ce qu'il réalise une fonction de frein de service pour une vitesse inférieure à une vitesse V0 de référence en mettant en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation simultanée du premier moteur (M1) et du second moteur (M2), de manière à maintenir la transmission bloquante (T2) en position serrée, afin de maintenir l’appui de serrage sur la garniture de freinage.
- Procédé de commande d'un frein (1) conforme à la revendication 12, caractérisé en ce qu'il réalise une fonction de frein de service pour une vitesse supérieure à une vitesse V0 de référence en mettant en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation décalée du second moteur (M2) par rapport au premier moteur (M1), de manière à maintenir la transmission bloquante (T2) en position desserrée, afin de ménager un troisième jeu (950’) entre l’extrémité libre de l’écrou (125) équipée des moyens de rappel (1250) et la garniture de friction (93).
- Procédé de commande d'un frein (1) selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la vitesse V0 de référence est comprise entre 20 et 100 km / heure, préférentiellement comprise entre 30 et 70 km / heure, encore plus préférentiellement comprise entre 35 et 50 km / heure.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US20040089505A1 (en) * | 2001-01-18 | 2004-05-13 | Jean-Thierry Audren | Multiple-disc brake electromechanical actuator for transport means, in particular for an aeroplane |
| WO2020254441A1 (fr) | 2019-06-17 | 2020-12-24 | Foundation Brakes France | Actionneur de serrage à maintien passif, frein de stationnement, véhicule et procédé d'utilisation |
| EP3691943B1 (fr) * | 2017-10-06 | 2021-09-22 | thyssenkrupp AG | Actionneur de frein mechanique |
-
2022
- 2022-11-28 FR FR2212423A patent/FR3142418A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
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| WO2020254441A1 (fr) | 2019-06-17 | 2020-12-24 | Foundation Brakes France | Actionneur de serrage à maintien passif, frein de stationnement, véhicule et procédé d'utilisation |
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