Brevet FR2747752A1 — publié le 19971024

L'invention concerne une installation de freinage du type dans lequel un dispositif d'actionnement est réalisé sous la forme d'un actionneur électromécanique de freinage de roue, monté sur l'étrier de frein d'une roue et comportant une vis entraînée dans la direction axiale par un moteur électrique. Les exigences, actuellement croissantes dans le cas des véhicules automobiles, d'un système moderne de freinage - par exemple des dispositifs antiblocage, régulations de la stabilité en déplacement, commandes d'entraînement sur la lancée ou commandes de l'effort de traction - rendent nécessaires des interventions du freinage qui soient sélectives par roue. Cela est réalisé jusqu'à maintenant avec des système de freinage conventionnels, qui sont complétés par des hydropompes et des électrovannes (DE-C-29 54 162). Dans ce cas, se posent cependant des problèmes d'oscillations dans les conduites hydrauliques, et la commande des unités de modulation de la pression, c'est-à-dire des électrovannes, apparait difficile. Le facteur de qualité de la régulation en fonction de la pression de freinage est également limité du fait des propriétés des électrovannes qui sont des organes à deux positions, largement non linéaires. De plus, de telles installations de freinage réclament un coût élevé pour leur montage dans le véhicule automobile: des conduites de freinage doivent être posées et raccordées, l'installation de freinage doit être remplie et dégazée, et l'étanchéité de l'installation doit être contrôlée. Pendant le fonctionnement également, il se crée un coût d'entretien non négligeable, en particulier en ce qui concerne le renouvellement régulier du liquide de freinage et l'élimination de celui-ci conformément aux règlements sur l'environnement. Actuellement, tous les constructeurs connus équipent encore leurs véhicules avec des installations de freinage conventionnelles. Des interventions du freinage sélectives par roue sont réalisées au moyen d'hydropompes et d'électrovannes, en prenant en compte les inconvénients évoqués cidessus. Pour une montée en pression en douceur -par exemple dans le cas de régulateurs de vitesse et de dispositifs de réglage de distance -, nombre de constructeurs installent des amplificateurs de puissance de freinage à dépression, régulés électroniquement. Mais si, pour diminuer les problèmes d'oscillations et l'émission sonore liée à eux, on peut mettre en oeuvre des vannes proportionnelles et des accumulateurs de pression, en particulier les vannes proportionnelles augmentent le prix de l'installation de freinage. Cela ne supprime pas les inconvénients liés au liquide hydraulique. Une installation de freinage représentant l'état de la technique (DE 195 11 287 Al) présente un frein à disque actionné électromécaniquement, comportant un étrier flottant et une unité d'actionnement (ou actionneur de freinage) fixé à cet étrier. L'actionneur de freinage comporte un moteur électrique qui fait coulisser axialement une vis au moyen d'un engrenage réducteur et, de ce fait, presse par paires des garnitures de frein contre un disque de frein. L'engrenage réducteur est réalisé comme un engrenage à rouleaux à denture hélicoidale, sous la forme d'un engrenage planétaire et le rotor du moteur est solidaire d'un écrou fileté, qui constitue la couronne extérieure de l'engrenage planétaire. Les roues satellites sont réalisées sous la forme de rouleaux longitudinaux à denture hélicoïdale. Un tel engrenage réducteur est d'une construction coûteuse. Le but de l'invention est de créer une installation de freinage qui puisse être livrée et être montée sous la forme d'un ensemble terminé pour chaque roue du véhicule automobile, et qui soit d'un coût faible. Ce problème est résolu par une installation de freinage du type indiqué ci-dessus, qui est caractérisée en ce que le moteur électrique présente un rotor, qui est réalisé sous la forme d'un écrou d'un mécanisme à vis et écrou transformant le mouvement de rotation de l'écrou en un mouvement linéaire de la vis, et en ce que la force axiale de la vis est multipliée par un engrenage mécanique de transmission et est transmise à un piston d'un cylindre de frein de roue, par lequel des garnitures de frein sont appliquées sur un disque de frein de sorte qu'un couple de freinage est engendré dans le disque de frein. L'invention présente l'avantage que, sur l'actionneur de freinage livré sous la forme d'une unité de construction, on ne doit raccorder à l'étrier de frein de roue, que des conducteurs électriques d'alimentation et de commande. L'installation de freinage permet une régulation continue de la force de freinage sur chaque roue du véhicule automobile et toutes les exigences demandées à une installation de freinage moderne peuvent être réalisées sans ajouter de dépenses supplémentaires de matériel, depuis la fonction de base de freinage, en passant par des systèmes antiblocage, jusqu'à des régulations de la stabilité en déplacement et une assistance au freinage régulée électroniquement en cas de freinage d'urgence. En supprimant le liquide hydraulique, on réduit le coût d'entretien et on améliore la protection de l'environnement. Il est avantageux, selon l'invention, que, sur l'écrou, soient disposés les aimants du rotor du moteur électrique, que l'actionneur électromécanique de freinage de roue, comportant un engrenage à vis et écrou, soit utilisé comme frein d'immobilisation, et que l'installation de freinage présente une électronique de commande intégrée dans le boîtier de l'actionneur de freinage de roue. On décrira ci-après un exemple d'exécution de l'invention, en référence aux dessins, sur lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'une installation de freinage selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un actionneur de freinage de roue utilisé dans l'installation de freinage de la figure 1. Une installation de freinage 1 (figure 1) pour un véhicule automobile à quatre roues (non représenté ici plus en détail) comporte quatre freins 2, qui incluent chacun un disque de frein 3 et un actionneur de frein de roue 4. Les actionneurs de frein de roue 4 sont intégrés chacun dans un étrier de frein 5 associé, c'est-à-dire qu'ils forment avec lui des ensembles de construction unitaires. L'étrier de frein 5 est réalisé sous la forme d'un étrier flottant. Par l'intermédiaire de garnitures de frein 6, un couple de freinage est appliqué sur le disque de frein 3 quand on commande l'actionneur de frein de roue 4. Chaque actionneur de frein de roue 4 dispose d'une électronique de puissance et de commande 8, qui est alimentée, par un organe de commande 9 associé, avec des signaux de commande, par exemple pour le couple de consigne d'un moteur d'actionneur de frein de roue, encore à décrire, et transmet à l'organe de commande 9 des grandeurs de réaction, par exemple informant sur le couple instantané du moteur de l'actionneur. L'électronique de puissance et de commande 8, de même, reçoit de l'actionneur de frein de roue 4 des grandeurs de réaction, par exemple informant sur la vitesse de rotation du moteur ou l'angle de rotation du moteur, ou sur la force d'application des garnitures de frein. Les grandeurs de consigne pour chaque actionneur de frein de roue sont déterminées par l'unité de commande 9 à partir de grandeurs mesurées qui sont délivrées par différents détecteurs, par exemple par un détecteur de force 10 et un détecteur de course 12, avec lesquels est équipé un répétiteur de force de pédale 13, actionné par la pédale de frein 14 du véhicule automobile. Le répétiteur de force de pédale 13 transforme le mouvement de la pédale de frein 14, c'est-à-dire la force exercée par le conducteur comme à l'accoutumé et la course de la pédale, en signaux électriques qui sont envoyés à l'appareil de commande 9 et qui constituent des valeurs de consigne pour les freins 2, en particulier pour la décélération du véhicule et pour le couple de rotation ou de freinage à appliquer sur les disques de frein. Pour calculer les valeurs de consigne dans le cas d'une intervention de régulations d'antiblocage ou de stabilité de déplacement, d'autres signaux de capteurs, par exemple des signaux correspondant à l'accélération transversale ou à la vitesse angulaire de lacet, ou à des vitesses de rotation des roues sont exploités par l'appareil de commande 9. L'installation de freinage de la figure 1 présente deux circuits de freinage 16 et 17, qui se répartissent sur l'essieu avant et sur l'essieu arrière. Un répartition en diagonale, possible en étant exactement aussi bonne, s'en distingue seulement par une modification de la disposition des unités de freinage des roues par rapport aux appareils de commande et aux alimentations en énergie. Chaque circuit de freinage 16, 17 dispose de son propre appareil de commande 9 et de sa propre alimentation en énergie, sous la forme d'une batterie, respectivement Bat. 1 et Bat. 2. Les alimentations en énergie et les unités de commande peuvent être placées dans un seul boîtier, mais doivent être séparées fonctionnellement l'une de l'autre. Les conducteurs d'alimentation sont dessinés en traits gras sur la figure 1 et ne sont pas munis de flèches, les conducteurs de commande sont dessinés en traits fins et sont munis de flèches correspondant à la direction du flux des signaux de commande. Les deux appareils de commande 9, travaillant indépendamment l'un de l'autre, peuvent communiquer l'un avec l'autre par un conducteur bidirectionnel de signaux, et, de ce fait, détecter une panne de l'un des circuits de freinage 16 ou 17 dans l'autre circuit correspondant concerné, et, le cas échéant, lancer des mesures d'urgence appropriées. L'installation de freinage peut également être complétée par un troisième appareil de commande - non représenté ici - qui supervise les deux appareils de commande des circuits de freinage. L'actionneur de frein 4 (figure 2), monté directement sur l'étrier de frein, comme déjà exposé, est commandé par un moteur électrique 20 sans commutateur, qui est réalisé, par exemple, sous la forme d'une machine asynchrone, d'une machine synchrone ou d'un moteur à courant continu commuté électroniquement. Dans l'exemple d'exécution représenté, l'électronique de commande 8 pour le moteur électrique 20 est directement intégrée dans le boîtier de l'actionneur de frein de roue 4, mais elle peut également être placée dans un boîtier séparé en prévoyant des conducteurs supplémentaires. Le rotor du moteur électrique 20 est constitué par un écrou 22 d'un engrenage à vis et écrou, réalisé, par exemple, sous la forme d'un engrenage à rouleaux planétaires, d'un engrenage à vis à billes, d'un engrenage à denture hélicoïdale trapézoidal, etc... De tels engrenages à vis et écrou sont connus en eux-mêmes (par exemple un écrou monobloc à denture hélicoidale RGTB de INA Lineartechnik oHG) et ne sont donc pas décrits dans tous leurs détails. Plusieurs aimants de rotor 23 sont disposés sur l'écrou 22 de la vis de l'engrenage à vis et écrou. Le mouvement de rotation du rotor est transformé, par l'engrenage à vis et écrou en un mouvement de translation d'une vis 24. La force axiale de la vis 24 est multipliée par un mécanisme de transmission 25 conçu sous la forme d'un mécanisme à levier et est transmise sur un piston 26 de cylindre de frein de roue. Ce piston applique les garnitures de frein 6 sur le disque de frein 3 et crée ainsi un couple de freinage sur le disque de frein. Avec l'actionneur de frein de roue 4 présenté ci-dessus, il est possible de régler en continu le couple de freinage sur chaque roue concernée au moyen du couple d'entraînement du moteur 20 de l'actionneur associé. Le constructeur du véhicule automobile peut se procurer l'ensemble de l'installation de freinage pour une roue comme une unité terminée et n'a plus qu'à raccorder des conducteurs d'alimentation en courant et des conducteurs de commande. L'électronique nécessaire pour commander l'actionneur de frein de roue 4 peut être placée dans celui-ci- même. L'actionneur, à l'aide du mécanisme de transmission, réduit la puissance nécessaire pour le couple de rotation du moteur et l'encombrement et le poids de l'actionneur de frein de roue sont également réduits. Comme aucun liquide hydraulique n'est plus nécessaire, le coût d'entretien est réduit et la compatibilité de l'installation de freinage 1 face à l'environnement est améliorée. Dans une demande de brevet antérieure DE 19529664.8 (notre référence GR 95P1763 DE), on a représenté un actionneur de frein de roue construit de façon analogue, mais qui, à la place d'un mécanisme de transmission, comporte une transmission hydraulique. Dans le principe, l'unité de l'actionneur, composée d'une unité de puissance et de commande, d'un moteur électrique et d'une unité à vis montée rotative, peut être utilisée indépendamment du type de transmission (hydraulique ou mécanique), à condition que l'on dispose du même rapport de transmission. En réduisant de cette façon la multiplicité des versions, on diminue les coûts de fabrication et de tenue des stocks des freins. En raison des pertes par frottement de l'engrenage à vis et écrou 22, 24 et de l'étage de transmission 25, la vis 24, après une commande de l'actionneur de frein de roue, ne revient pas d'elle-même en position de repos, mais on doit la faire revenir en arrière en alimentant en courant le moteur électrique 20. Cette propriété peut être utilisée pour une fonction de frein à main: L'actionneur est commandé par l'appareil de commande jusqu'à ce qu'une force de blocage prédéfinie soit atteinte sur l'étrier de frein, puis ensuite l'alimentation du système de freinage est coupée. En raison du blocage résiduel, le frein demeure dans la position obtenue, même si le moteur électrique n'est pas alimenté en courant. On peut, par un choix approprié des paramètres de frottement, respecter les prescriptions légales sur la force d'arrêt pour cette fonction de frein à main. REVENDICATIONS 1. Installation de freinage (1) pour un véhicule automobile, comportant un dispositif d'actionnement qui est réalisé sous la forme d'un actionneur électromécanique de freinage de roue (4), monté sur l'étrier de frein (5) d'une roue et comportant une vis (24) entraînée dans la direction axiale par un moteur électrique (20), caractérisée - en ce que le moteur électrique (20) présente un rotor (22), qui est réalisé sous la forme d'un écrou de vis (24) d'un engrenage réducteur à vis et écrou transformant son mouvement de rotation en un mouvement linéaire de la vis (24), et - en ce que la force axiale de la vis (24) est multipliée par un engrenage mécanique de transmission (25) et est transmise à un piston (26) d'un cylindre de frein de roue, par lequel des garnitures de frein (6) sont appliquées sur un disque de frein (3) et avec lequel un couple de freinage est engendré sur le disque de frein. 2. Installation de freinage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, sur l'écrou (22), sont disposés les aimants du rotor (23) du moteur électrique (20). 3. Installation de freinage suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que l'actionneur électromécanique de freinage de roue (4), comportant un engrenage à vis et écrou (22, 24), est utilisé comme frein d'immobilisation. 4. Installation de freinage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente une électronique de commande (8) qui est intégrée dans le boîtier de l'actionneur de freinage de roue (4).