Brevet FR2757918A1 — publié le 19980703

Dispositif de freinage à moteur électrique Etat de la technique L'invention concerne un dispositif de freinage pour un véhicule, comportant un dispositif d'actionnement qui peut être entraîné par un moteur électrique de service et par lequel une garniture de frein peut être appliquée contre un corps de frein. Un dispositif de freinage de ce type est connu de par le document DE 42 29 042 Al, figure 3. Ce dispositif comporte un moteur électrique qui, par l'intermédiaire d'un système d'engrenages, entraîne en rotation une vis d'un mécanisme à vis assurant la transformation du mouvement d'entraînement en rotation en un mouvement linéaire aux fins d'appliquer une garniture de frein contre un disque de frein servant de corps de frein. Par ailleurs, le dispositif de freinage connu comporte un dispositif d'actionnement de secours grâce auquel le dispositif de freinage peut être actionné en cas de panne de son moteur électrique. L'inconvénient du dispositif de freinage connu est qu'il n'offre pas de possibilité de réglage et de rattrapage du jeu entre la garniture de frein et le disque, lorsque l'usure de la garniture de frein augmente. De ce fait, la course d'actionnement et avec elle le laps de temps entre l'instant où le frein est actionné et l'instant où le frein agit effectivement croît avec l'usure des garnitures de frein. Un autre inconvénient du dispositif de freinage connu est que celui-ci, de par la conception de dispositif d'actionnement de secours, ne peut plus être desserré dans le cas d'une panne de son moteur électrique d'actionnement ou de son alimentation électrique survenant alors que le frein est actionne. Par le document EP 0246770 on connaît un dispositif d'actionnement de frein pour un frein de chemin de fer. Celui-ci comporte un premier moteur électrique qui entraîne un premier mécanisme à vis, dont la vis est conçue pour appliquer un sabot de frein contre une roue de chemin de fer. Le premier moteur électrique et le premier mécanisme à vis servent à rattraper le jeu. Le dispositif d'actionnement de frein connu comporte en outre un deuxième moteur électrique pour l'actionnement d'un deuxième mécanisme à vis, dont la noix agit par un levier à bras long sur un levier à bras unique qui est en appui ferme sur le châssis. Le levier agit par son bras court sur le premier mécanisme à vis, de sorte que l'ensemble du premier mécanisme à vis peut être déplacé avec une force importante au moyen du levier. Ce mouvement de translation sert à l'application d'une force de freinage. L'inconvénient de ce dispositif d'actionnement de frein est qu'il ne permet pas de rattraper le jeu. Un autre inconvénient est que, en cas de défaillance du premier moteur électrique, le jeu ne peut plus être rattrapé et que, par voie de conséquence, aucun effet de freinage ne peut plus être obtenu. Un autre inconvénient encore du dispositif d'actionnement de frein connu est que, en cas de défaillance du second moteur électrique, seule une force de freinage minimale peut encore être appliquée à l'aide du premier moteur électrique et que ledit dispositif d'actionnement ne peut être desserré par le premier moteur électrique que dans la mesure où ce moteur est suffisamment puissant. Avantages de l'invention Le dispositif de freinage selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de réglage et de rattrapage de jeu qui est entraîné par un moteur électrique de réglage et à l'aide duquel un jeu entre la garniture de frein et le corps de frein peut être réglé et en ce que le dispositif de réglage et de rattrapage de jeu présente un embrayage à couple résistant qui transmet un couple de réglage appliqué par le moteur de réglage et qui bloque le dispositif de réglage et de rattrapage de jeu contre tout déplacement non contrôlé Comme le dispositif de réglage et de rattrapage de jeu ainsi conçu permet un jeu préétabli entre la garniture de frein et le corps de frein, qui peut être réglé lorsque le dispositif de freinage est desserré, on obtient de cette manière un jeu constant, et avec lui une course constante d'actionnement du dispositif de freinage, indépendamment de l'usure de la garniture de frein. Le dispositif de réglage du dispositif de freinage selon l'invention comporte en outre un embrayage à couple résistant qui permet d'actionner le dispositif de réglage et de rattrapage de jeu au moyen du moteur de réglage et par conséquent de régler le jeu, mais empêche un déplacement non contrôlé du dispositif de réglage; ainsi, le dispositif de réglage ne peut pas être déplacé par les forces qui agissent sur lui lors du freinage. On évite ainsi de manière sûre un décalage du dispositif de réglage lors de l'actionnement du dispositif de freinage, donc une dégradation du freinage voire une augmentation du jeu. Le moteur de réglage agissant sur le dispositif de réglage seulement lorsque le dispositif de freinage n'est pas serré, il lui faut seulement vaincre les frottements internes et, du fait de la présence de l'embrayage à couple résistant, il n'est soumis à aucune force ni aucun moment lors de l'actionnement du dispositif de freinage, de sorte qu'un moteur de réglage de petite taille, avec un faible couple, suffit. Un autre avantage de l'embrayage à couple résistant est que celui-ci est desserré lorsque le moteur de réglage est actionné et est bloquant lorsque ledit moteur est au repos; cela signifie que l'embrayage à couple résistant n'a pas besoin d'une alimentation en énergie, ni de signaux de commande pour passer de l'état bloquant à l'état non bloquant et inversement. L'embrayage à couple résistant qui empêche le déplacement non contrôlé du dispositif de réglage et de rattrapage de jeu permet d'utiliser un dispositif de réglage et de rattrapage de jeu comportant un mécanisme de réglage non autobloquant qui transforme un mouvement d'entraînement en rotation appliqué par le moteur de réglage et transmis par l'embrayage à couple résistant en un mouvement linéaire de la garniture de frein en direction du corps de frein ou dans la direction éloignée de ce dernier. Par exemple, le mécanisme de réglage non autobloquant peut comporter un mécanisme à vis avec un pas ne produisant pas d'effet d'auto-blocage. L'avantage en est que, en cas de défaillance du dispositif d'actionnement pendant le freinage, le dispositif de freinage selon l'invention peut être desserré au moyen du dispositif de réglage et de rattrapage de jeu. Une telle défaillance du dispositif d'actionnement que nous appellerons défaut dans ce qui suit, peut être due à une panne du moteur d'actionnement, de l'alimentation en courant électrique de celui-ci ou à une défaillance mécanique du dispositif d'actionnement entraînant un blocage. Pour desserrer le dispositif de freinage en cas de défaut, lorsqu'il est serré fermement, le moteur de réglage et de rattrapage de jeu doit seulement fournir un couple de déblocage limité pour libérer l'embrayage à couple résistant, étant donné qu'une force de réaction à la force d'application de la garniture de frein contre le corps de frein agit sur le mécanisme de réglage non auto-bloquant dans la direction du desserrage. Le moteur de réglage et de rattrapage de jeu n'a donc pas à fournir un couple pour desserrer le mécanisme de réglage soumis à la force de réaction à la force d'application de la garniture de frein sur le corps de frein. II est avantageux d'utiliser un embrayage à couple résistant à friction notamment un frein à ruban à faible couple de déblocage, indépendant du couple côté sortie de puissance, lequel couple de déblocage doit être vaincu par le moteur de réglage et de rattrapage de jeu. Conformément à un perfectionnement avantageux, le dispositif d'actionnement comporte également un embrayage à couple résistant qui agit de manière telle que le dispositif d'actionnement ne peut être déplacé que par le moteur de service et qui empêche un déplacement non contrôlé résultant de la force d'application de la garniture de frein contre le corps de frein. Ceci a pour avantage que, lors d'un freinage avec une force de freinage constante, le moteur de service est totalement déchargé et n'a pas besoin d'être alimenté en courant. Le moteur de service doit seulement être alimenté pour l'application d'un couple de freinage et pour modifier ledit couple de freinage. Un avantage supplémentaire de cet agencement selon l'invention est qu'il peut être utilisé comme frein d'immobilisation, étant donné qu'il maintient un couple de freinage appliqué, même lorsque l'alimentation en courant électrique est coupée. Dessins L'invention est décrite ci-après de manière détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins. Ceux-ci montrent figure 1, une coupe d'un dispositif de freinage selon l'invention, dans une représentation simplifiée et, figure 2, une coupe d'un embrayage à couple résistant du dispositif de freinage représenté à la figure 1, à une échelle supérieure. Description de l'exemple de réalisation Le dispositif de freinage 10 selon l'invention représenté sur les dessins comporte un frein à disque 12 avec un disque de frein 14 comme corps de frein, seule une petite partie de la zone périphérique de celui-ci étant représentée, ainsi que deux mâchoires de frein 16 pourvues de garnitures de frein. Les mâchoires de frein 16 sont montées de manière connue en soi dans un étrier flottant 18. Le dispositif de freinage 10 comporte un dispositif d'actionnement 20 qui est mû par un moteur de service 22 électrique; un pignon 26 est monté solidaire en rotation d'un arbre moteur 24 du moteur de service 22. Ce pignon engrène avec un segment de roue dentée 28, c'est-à-dire avec une couronne dentée, qui s'étend seulement sur une zone angulaire limitée. Le segment de roue dentée 28 est monté fixe sur le pourtour d'un premier disque à rampe 30 d'un mécanisme à corps roulants et rampes 32. Le mécanisme à corps roulants et rampes 32 comporte deux disques à rampes 30, 34 circulaires dont les axes sont parallèles et confondus et qui sont disposés à faible distance l'un de l'autre. Les disques comportent, dans des faces frontales mutuellement en vis-à-vis, des pistes de rampes 36 en forme de rainures qui s'étendent dans la région de la périphérie des disques à rampes 30, 34, dans la direction périphérique, sur un angle périphérique limité. Les pistes de rampes 36 présentent une pente, c'est-à-dire que leur profondeur varie de maniére continue avec l'angle périphérique. Les pistes de rampes 36 forment ainsi de courts tronçons de pistes hélicoïdales. Les pistes de rampes 36 reçoivent en tant que corps roulants des billes 38 qui maintiennent les disques à rampes 30, 34 à distance l'un de l'autre. En faisant tourner les disques à rampes 30, 34 l'un par rapport à l'autre il est possible de modifier la distance qui sépare lesdits disques. La construction du mécanisme à rampes et corps roulants 30 (dans l'exemple de réalisation représenté il s'agit d'un mécanisme à billes et rampes) est semblable à une butée à billes avec pour différence que les pistes de rampes présentent une pente et ne s'étendent que sur angle périphérique limité. Les corps roulants peuvent également être par exemple coniques. Une coupe transversale des pistes de rampes est représentée en complément des corps roulants. Le second disque à rampe 34 présente un ergot 46 qui fait saillie radialement et est en prise avec le boîtier 42, empêchant ainsi un entraînement en rotation du second disque à rampe 34 par le premier disque à rampe 30. Le mécanisme à billes et rampes 32 a pour avantage d'être très souple du fait de la présence des billes 38 qui roulent entre ses disques à rampes 30, 34; en d'autres termes il travaille avec un rendement élevé. Le premier disque à rampe 30 prend appui par l'intermédiaire d'une butée à billes 40 sur un corps 42 solidaire de l'étrier flottant 18. En entraînant le premier disque à rampe 30 en rotation au moyen du moteur de service 22, la distance entre les deux disques à rampes 30, 34 augmente, c'est-à-dire que le second disque à rampe 34 s'éloigne du premier disque à rampe .30; le mécanisme à billes et rampes 32 transforme ainsi un mouvement de rotation en un mouvement linéaire. Le second disque à rampe 34 presse la deuxième mâchoire de frein 16, représentée à droite sur le dessin, contre le disque de frein 14 et, par une force de réaction, I'étrier de frein 18 presse, de manière connue en soi, L'autre mâchoire de frein 16 contre l'autre côté du disque de frein 14, de sorte qu'une force de freinage est produite. Pour desserrer le frein à disque 12, on actionne le moteur de service 22 dans le sens de rotation opposé. Afin de régler un jeu, c'est-à-dire afin de régler un espace global entre les mâchoires de frein 16 et le disque de frein 14, le dispositif de freinage 10 selon l'invention comporte un dispositif de réglage et de rattrapage de jeu 48 qui est mû par un moteur de réglage 50 électrique. Le moteur de réglage 50 est connecté à une alimentation en courant indépendante de l'alimentation en courant du moteur de service 22. Une vis 56 d'un mécanisme à vis 58 peut être entraînée en rotation par ledit moteur de réglage, par l'intermédiaire d'un système d'engrenages 52. Une noix 60 est ainsi déplacée axialement sur la vis 56. La vis 56 prend appui par l'intermédiaire d'une butée à billes 62 sur le second disque à rampe 34 et la noix 60 exerce une pression sur la mâchoire de frein 16 représentée à droite sur le dessin. Le mécanisme à billes et rampes 32 presse ainsi, par l'intermédiaire du mécanisme à vis 58, la mâchoire de frein 16 contre le disque de frein 14. La distance entre le second disque à rampe 34 et la mâchoire de frein 16, et par suite le jeu, peut être réglé par déplacement du mécanisme à vis 58. Entre le moteur de réglage et de rattrapage de jeu 50 et le mécanisme à engrenages 52 est placé un embrayage à couple résistant 64 qui, aux fins de régler le jeu, transmet les couples produits par le moteur de réglage 50 au mécanisme à engrenages 52 et qui interdit le déplacement non contrôlé du mécanisme à engrenages 52 sous l'action d'un couple agissant sur ledit mécanisme à engrenages 52 L'embrayage à couple résistant 64 représenté en coupe transversale sur la figure 2 est agencé sous la forme d'un embrayage à ruban enroulé. Il comporte comme arbre d'entraînement 66 un arbre creux fendu qui est solidaire en rotation d'un arbre 68 du moteur de réglage 50. Un ressort à ruban 70 est enroulé autour de l'arbre d'entraînement 66. Le ressort à ruban 70 se présente sous la forme d'un ressort hélicoïdal à spires jointives dont les deux extrémités 7 1 sont repliées en direction de l'intérieur et s'engagent dans une fente 72 de l'arbre d'entraînement 66 fendu. Le ressort à ruban 70 est monté avec précontrainte sur une bague de serrage 74 cylindrique creuse qui entoure de manière concentrique l'arbre d'entraînement 66 et est montée fixe en rotation dans le corps 42 ou sur l'étrier flottant 18 du dispositif de freinage 10 selon l'invention. Un arbre de sortie 76 est coaxial dans l'arbre d'entraînement 66 réalisé sous forme d'arbre creux. Une pièce de blocage 78 annulaire est montée sur l'arbre de sortie 76 et est rendue solidaire en rotation dudit arbre de sortie 76 par une liaison à rainure et clavette 80. La pièce de blocage 78 porte un ergot 82 radial qui fait saillie entre les extrémités 71 repliées vers l'intérieur du ressort à ruban 70, dans la fente 72 de l'arbre d'entraînement 66 creux. Le fonctionnement de l'embrayage à couple résistant est le suivant: lorsque l'arbre d'entraînement 66 agencé sous forme d'arbre creux est mis en rotation à l'aide du moteur de réglage 50, cet arbre vient en appui - en fonction du sens de rotation - contre l'une des extrémités 7 1 du ressort à ruban 70 faisant saillie dans la fente 72 de l'arbre. L'arbre d'entraînement 66 produit ainsi une force de traction sur le ressort à ruban 70, dans la direction périphérique de celui-ci, avec pour effet que le ressort à ruban est resserré radialement et est décollé de la surface intérieure de la bague de blocage 74. Le ressort à ruban 70, par l'intermédiaire de son extrémité 71, pousse l'arbre d'entraînement 66 contre l'ergot 82 de la piéce de blocage 78 et entraîne ainsi dans son mouvement de rotation l'arbre de sortie 76 solidaire en rotation de la pièce de blocage 78. Le mouvement de rotation peut avoir lieu dans les deux sens. Si au contraire, un couple est appliqué à l'arbre de sortie 76, L'arbre de sortie 76 tourne avec la pièce de blocage 78 solidaire de celui-ci jusqu'à ce que son ergot 82 vienne en butée contre l'une des extrémités 71 du ressort à ruban 70. Une force de compression dans la direction périphérique est exercée sur le ressort à ruban 70, laquelle force de compression entraîne une force dirigée radialement vers l'extérieur des spires du ressort à ruban 70 sur la bague de serrage 74; en d'autres termes l'embrayage à couple résistant 64 est bloqué et empêche une rotation au niveau du mécanisme à engrenages 52. L'embrayage à couple résistant 64 interdisant tout mouvement non contrôlé du dispositif de réglage et de rattrapage de jeu 48, le mécanisme à vis 58 est réalisé non autobloquant avec une vis 56 dotée d'un pas suffisamment grand. Pour régler le jeu et pour rattraper le jeu en cas d'usure des garnitures de freins, les deux mâchoires de frein 16 sont amenées en contact avec le disque de frein 14 à l'aide du dispositif de réglage et de rattrapage de jeu 48, le dispositif d'actionnement 2() étant revenu dans sa position initiale. Cet état peut être détecté par exemple par la forte augmentation de la consommation en courant du moteur de réglage 50 dès que les mâchoires de frein 16 sont en appui sur le disque de frein 14 et qu'un déplacement supplémentaire exige une augmentation importante de la force. Après avoir été amenées en appui sur le disque les mâchoires de frein 16 sont reculées d'une course donnée, à savoir de la valeur du jeu, à l'aide du dispositif de réglage et de rattrapage de jeu 48. Ceci peut être obtenu en faisant fonctionner le moteur de réglage 50 dans la direction de rappel pendant un laps de temps déterminé. En cas de défaut, c'est-à-dire lorsque le moteur de service 22 ou son alimentation en courant est en panne, ou lorsque le dispositif d'actionnement 20 est bloqué par exemple à la suite d'un défaut mécanique, le dispositif de freinage selon l'invention 10 peut être desserré en commutant son moteur de réglage 50 dans le sens du desserrage. Le moteur de réglage 50 doit seulement appliquer un faible couple pour le déblocage de l'embrayage à couple résistant 64 et le cas échéant pour vaincre les frottements internes du dispositif de réglage et de rattrapage de jeu 48, étant donné que les mâchoires de frein 16, lorsqu'elles sont appliquées avec une force de serrage sur le disque de frein 14, déplacent le mécanisme à vis 58 non autobloquant dans la direction du desserrage. Lorsque le jeu entre les mâchoires de frein 16 et le disque de frein 14 doit être rattrapé rapidement pour le freinage, le moteur de réglage 50 est actionné, lequel moteur de réglage amène les mâchoires de frein 16 en appui sur le disque de frein 14 par l'intermédiaire de l'embrayage à couple résistant 46, du mécanisme à engrenages 52 et du mécanisme à vis 58. Le mécanisme à vis 58 présentant un pas important, le jeu est rapidement rattrapé avec le moteur de réglage 50. Lorsque les mâchoires de frein 16 sont en appui sur le disque 14, on coupe le moyen de réglage 50 et un couple de freinage est appliqué de la manière décrite plus haut à l'aide du moteur de service 22 lequel peut être activé en même temps que le moteur de réglage 50 ou seulement lorsque les mâchoires de frein 16 sont en appui sur le disque de frein 14. Le dispositif de freinage 10 selon l'invention peut comporter un deuxième embrayage à couple résistant 84 pour son dispositif d'actionnement 20, embrayage à couple résistant qui est construit de la même manière que l'embrayage à couple résistant 64 du dispositif de réglage et de rattrapage de jeu 48. Cet embrayage à couple résistant 84 est disposé entre le moteur de service 22 et son pignon 26; il transmet des couples du moteur de service 22 au pignon 26, mais devient bloquant pour une rotation engendrée par un couple sur le pignon 26. Le fait de prévoir un second embrayage à couple résistant 84 pour le dispositif d'actionnement 20 a pour avantage que d'une part le dispositif de freinage 10 selon l'invention peut être utilisé comme frein de stationnement, une force de serrage de ses mâchoires 16 sur le disque de frein 14 et par suite un couple de freinage appliqué étant maintenu grâce à l'effet de blocage même lorsque le moteur de service 22 est coupé. Un autre avantage du second embrayage à couple résistant 84 est que le moteur de service 22 peut être coupé pendant une opération de freinage, lorsque le couple de freinage est maintenu constant étant donné que le second embrayage à couple résistant 84 maintient le couple de freinage. Le moteur de service 22 ne doit être activé que pour appliquer et modifier le couple de freinage, c'est-à-dire la force d'application des mâchoires de frein 16 sur le disque de frein 14. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage pour un véhicule, comportant un dispositif d'actionnement qui peut être entraîné par un moteur électrique de service et par lequel une garniture de frein peut être appliquée contre un corps de frein, caractérisé en ce que ce dispositif de freinage (10) comporte un dispositif de réglage et de rattrapage de jeu (48) qui est entraîné par un moteur électrique de réglage (50) et à l'aide duquel un jeu entre la garniture de frein (16) et le corps de frein (14) peut être réglé et en ce que le dispositif de réglage et de rattrapage de jeu (48) présente un embrayage à couple résistant (64) qui transmet un couple de réglage appliqué par le moteur de réglage (50) et qui bloque le dispositif de réglage et de rattrapage de jeu (48) contre tout déplacement non contrôlé. 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réglage et de rattrapage de jeu comporte un mécanisme de réglage non autobloquant qui transforme un mouvement d'entraînement en rotation appliqué par le moteur de réglage (50) et transmis par l'embrayage à couple résistant (64) en un mouvement linéaire de la garniture de frein (16) en direction du corps de frein (14) ou dans la direction éloignée de ce dernier. 3. Dispositif de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de réglage et de rattrapage de jeu comporte un mécanisme à vis (58) non autobloquant. 4. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage à couple résistant (64) est un embrayage à couple résistant (64) à friction. 5. Dispositif de freinage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'embrayage à couple résistant (64) est un embrayage à ressort à ruban (64). 6. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur de réglage (50) comporte une alimentation en courant propre, indépendante de l'alimentation en courant du moteur de service (22). 7. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur de réglage (50) comporte un mécanisme principal (26, 28, 32) qui transforme un mouvement d'entraînement en rotation du moteur de service (22) en un mouvement linéaire pour appliquer la garniture de frein (16) sur le corps de frein (14) et en ce que le mécanisme principal comporte un mécanisme à corps roulants et rampes (32) qui transforme un mouvement de rotation limitée en un mouvement linéaire pour appliquer la garniture de frein (16) sur le corps de frein (14). 8. Dispositif de freinage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mécanisme d'actionnement (20) comporte un embrayage à couple résistant (84) qui transmet un couple d'actionnement appliqué par le moteur de service (22) et qui bloque le dispositif d'actionnement contre un déplacement non contrôlé. 9. Dispositif de freinage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'embrayage à couple résistant (84) du mécanisme d'actionnement (20) est un embrayage à couple résistant (84) à friction. 10. Dispositif de freinage selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'embrayage à couple résistant (84) du mécanisme d'actionnement (20) est un embrayage à couple résistant à ressort à ruban (84). 11. Procédé d'utilisation d'un dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour rattraper le jeu lors du freinage on actionne le moteur de réglage (50). 12. Procédé d'utilisation d'un dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour desserrer le dispositif de freinage (10) en cas de panne du moteur de service (22) et/ou de défaut du dispositif d'actionnement (20) on actionne le moteur de réglage (50) dans une direction de desserrage.