Brevet FR2762275A1 — publié le 19981023

DISPOSITIF DE COMMANDE DE FREIN La présente invention se rapporte à un dispositif d'actionnement de lrein,comme un frein de parc de véhicule,automobile ou remorqué,à commande électrique. La commande d'un tel dispositif se fait en trois temps: Dans un premier temps,la garde,jeu nécessaire à la libre rotation,est annulée. L'effort à fournir est laible,et la course d'action est longue. Dans un second temps,les éléments frottants (garnitures) sont pressés sur les surfaces de frottement. L'effort à fournir est très important mais la course correspondante est très réduite. Enfin,l'ensemble est immobilisé en position de façon à rester inconditionellement stable. Dans les électro-mécanismes de commande d'un tel dispositit,on utilise généralement un actionneur capable de fournir l'effort nécessaire au serrage du trein,qui développe alors inutilement sa puissance dans la phase d'annulation de la garde. On est donc conduit,soit à utiliser un moteur électrique de puissance raisonnable muni d'une très forte démultiplication et le temps de mise en action est long,soit à surdimensionner ce moteur de façon à avoir à la fois une mise en oeuvre rapide et un serrage correct. De plus,si l'indispensable mesure de force appliquée est faite par la mesure du courant foumi au moteur,la distinction entre le courant d'appel dû au démarrage du moteur et le courant correspondant au couple développé à mesurer n'est pas tacile à faire. Enfin,pour que l'automatisme associé puisse,à chaque desserrage dudit frein rétablir une garde toujours identique,il convient de pouvoir repérer avec le plus de précision possible le point de léchage,c'est à dire l'endroit exact dans la course du dispositif où les garnitures commencent juste à entrer en contact avec les surfaces de frottement. II est connu,par le document WO901 5743,un dispositit permettant d'avoir à la fois une partie de course rapide permettant d'annuler la garde,puis une partie plus lente mais avec un effort développé plus important pour le serrage proprement dit. Mais le passage de la première à la seconde partie est détini par construction,et nécessite au mieux un réglage,à reprendre à chaque fois que l'usure des garnitures le nécessite. Le problème du repérage du point de léchage n'est pas résolu. Le dispositif selon l'invention permet de commuter automatiquement la démultiplication,de tacon à avoir,avec un actionneur de dimension adaptée au mieux,à la fois une annulation rapide de la garde,un effort de serrage correct et un repérage précis du point de léchage,donc un retour à la position de repos avec effet de compensation d'usure des garnitures. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation,donné uniquement à titre d'exemple non limitatif,en regard de la tigure 1 qui représente le dispositif assemblé. Un chariot 1 peut,sous l'action des forces qui lui sont proposées,translater le long des glissières 2. Cette translation entraîne ou est entraînée par le câble 3 qui,lui commande de façon classique les freins associés. Un moteur électrique actionne,par l'intermédiaire d'une vis sans fin 4,un bras de levier 5,rappelé par un ressort 6. Une portion d'engrenage 7 attaque,à partir d'un certain angle du bras de levier 5, une crémaillère 8. Lors de la demande de serrage de frein,le moteur électrique (non représenté) entraîne la vis 4,qui exerce une traction sur le bras de levier 5. Mais le ressort 6,dimensionné pour exercer la force antagoniste nécessaire,empêche le bras de levier 5 de pivder,et c'est tout l'ensemble porté par le chariot 1 qui se déplace,entraînant le câble de commande 3. C'est la phase d'annulation de la garde. Dès que la garde est annulée,la force de retenue exercée sur le câble 3,qui n'était dûe jusque là qu'au ressort de rappel du dispositif de freinage proprement dit,augmente brutalement,car les garnitures entrent en contact avec leurs surfaces de frottement. Mais la vis sans fin 4 continue de tourner et d'exercer une traction sur le bras de levier 5. Le ressort 6 qui,nous l'avons dit,est calculé pour cela,va alors permenre au bras de levier 5 d'entrer en rotation. La ponion d'engrenage 7,prenant alors appui sur la crémaillère 8,va alors permettre à la vis sans fin 4 d'entraîner la chariot i ,et donc le câble de commande 3;mais avec cette fois une force multipliée par la valeur du bras de levier 5. La force à obtenir en traction sur le câble 3 pour obtenir le serrage désiré du frein,et donc l'arrêt du dispositif,peut être mesurée de différentes manières: Force de réaction sur la crémaillère 8,position angulaire du bras de levier 5,jauge de contrainte ou dispositif similaire au point d'attache du câble 3,ou mesure du couple du moteur entraînant la vis 4. Dans ce dernier cas,le plus simple à mettre en oeuvre,le couple moteur peut être mesuré soit par la force de réaction du moteur sur son support,soit par la mesure de sa consommation électrique. Dans ces deux façons de faire,l'appel d'effort au démarrage du moteur provoque un pic parasite qu'il convient d'ignorer. Pour ce faire,un contact électrique 9 indique,entre autres,à l'automatisme associé,dont un exemple de réalisation sera décrit plus loin,le moment où le bras de levier 5 commence à pivoter ,et donc le moment où il convient de commencer à mesurer le couple. Une fois la force de traction désirée obtenue sur le câble 3,le moteur électrique est arrêté et l'irréversibilité de l'entraînement vis 4lbras de levier 5 assure que le frein reste serré inconditionellement,sans consommation d'énergie,y compris,s'il le faut,de rautomatisme associé. Pour le desserrage du frein,l'automatisme associé inverse le sens de rotation du moteur électrique et de la vis sans fin 4,mais cette fois sans mesure de couple. En effet,le couple nécessaire au desserrage peut être supérieur à celui qui a été nécessaire au serrage (refroidissement des tambours par exemple). L'automatisme associé va alors permettre la rotation de la vis 4 jusqu'à ce que le contact électrique 9 soit à nouveau établi,puis prolonger cette rotation d'une valeur correspondant à la garde à obtenir. La valeur de cette prolongation peut être définie soit par une temporisation démarrant à l'obtention du contact 9,soit par comptage d'un certain nombre de tours de la vis 4 ou du moteur l'entrâînant,en commençant à compter à partir de l'obtention du même contact 9. Le fait que,que ce soit par temporisation ou par comptage,la même valeur de garde soit rétablie à partir de l'obtention du contact 9,c'est à dire du point où les garnitures commencent à lécher les surfaces de trottement,amène,par construction,un rattrapage automatique de position,que l'éventuelle erreur de position provienne de l'usure des garnitures ou de toute autre cause,à la seule condition du dimensionnement suffisant en longueur des glissières 2 et de la crémaillère 8. Le chariot 1 peut,au tur et à mesure de l'usure normale des garnitures,occuper n'importe quelle position le long de la crémaillère 8. Cela amène,pour certaines positions critiques (une dent du demi-pignon 7 tombe juste en face d'une dent de la crémaillère 8),une impossibilité d'engrènement. Pour pallier à celà,le chariot 1 possède un amincissement calculé 10 (ou tout autre dispositif amenant un effet similaire: montage de la crémaillère 8 sur ressort,possibilité de recul du pignon 7 par exemple). Celà permet,par effet de ressort l'engrènement de se faire correctement: dans le cas de butée d'une dent pignon sur une dent crémaillèoe: Dans ce cas,l'effort développé sur le bras de levier 5 va faire reculer la partie souple du chariot 1. Mais le bras 5 continue de tourner, et la dent pignon en cause va avancer en position relative par rapport à la dent crémaillère sur laquelle elle bute,car l'effort ne pouvant se développer suffisamment (le bras de levier n'est pas encore actif),le chariot 1 n'avance plus,jusqu'à ce que la dent pignon trouve une position d'engrènement sur la dent crémaillère. La partie soupe du chariot 1 revient alors en place,le bras de levier 5 devient actif,ayant trouvé un point d'appui,et l'effort de serrage se développe normalement. Un second contact électrique 11,monté sur ressort et placé suffisamment avant la fin de course mécanique du chariot 1 ,permet à l'automatisme associé de savoir que le dispositit approche dangeureusement de ses limites. II est alors possible de déclencher les actions prévues par le constructeur du véhicule sur lequel sera monté le dispositit selon l'invention: Alarme utilisateur,autorisation de serrage mais interdiction de desserrage par exemple. L'installation du dispositit selon l'invention dépend du véhicule sur lequel il sera monté,suivant qu'il est automobile ou remorqué,et qu'il possède une batterie (ou source d'énergie) embarquée ou non. Lorsqu'il s'agit d'un véhicule automobile,il possède une source d'énergie embarquée. La mise en oeuvre du frein se résume alors à une commande électrique,qui peut être actionnée soit par le conducteur,soit par un automatisme quelconque de sécurité (absence de conducteur et début de rotation des roues par exemple). Lorsqu'il s'agit d'un véhicule remorqué.il peut posséder une batterie embarquée (caravane,remorque spécialisée,convoi genre "petit train de loisirs routier"). La commande est alors couplée à la commande du véhicule tracteur. Un automatisme simple,comme celui décrit sur la figure 2,permet au frein de la remorque de suivre l'action du frein du tracteur auquel il est couplé,avec une mise en oeuvre de sécurité en cas de liaison défectueuse tracteur/remorque ou remorquelremorque: Entre autres ,la liaison entre véhicules comprend la connexion A qui est la commande de frein et la connexion B qui est l'alimentation de recharge de la batterie 8. La commande de serrage de frein se fait en n'alimentant pas la connexion A. Le relais 1 passe en position de repos R et alimente le moteur 2 dans le sens du serrage du frein. L'automatisme associé 3 coupe l'alimentation du moteur 2 par le contact 4 dès le couple désiré obtenu. Le desserrage du frein se fait en alimentant la connexion A. Le relais 1 passe alors en position de travail T et alimente le moteur 2 dans le sens du desserrage. L'automatisme associé 3 coupe l'alimentation du moteur 2 par le contact 4 une fois la temporisation désirée ou le nombre de tours à compter obtenu. Au débranchement de la liaison tracteur/remorque,quelle que soit la position de la commande de frein du véhicule tracteur,le relais 1 ,s'il ne l'était déjà,passe en position repos R et commande le serrage du frein de la remorque. Un poussoir à contact repos ouvert 5 permet,le cas échéant,de manoeuvrer la remorque manuellement. Mais le frein se resserre à nouveau dès le relâchement de cette commande. Lorsque la remorque est dételée,et après manoeuvre de serrage du frein,il convient que l'automatisme 3 coupe lui-même son alimentation. Cela est possible,car par les connexions 6 et 7,1'automatisme 3 différencie les fonctions serrage et desserrage,et ces deux opérations se succède obligatoirement l'une à l'autre. Après serrage et coupure d'alimentation,l'automatisme sera réactivé par l'inversion de tension à ses bornes 6 et 7. Après serrage du frein et dételage,il n'existe alors plus aucune consommation sur la batterie embarquée 8,ce qui est indispensable dans ce cas de figure,car elle n'est plus rechargée par le véhicule tracteur. Lorsque le frein est desserré de façon prolongée,c'est que la connexion B au véhicule tracteur est rétablie et que celui-ci roule ou va rouler. La petite consommation électrique sur la batterie 8 dûe au relais et à l'automatisme 3 est alors sans importance. Lorsqu'il s'agit enfin d'un véhicule remorqué sans batterie embarquée,le dispositif selon l'invention peut encore être monté et commandé selon le shéma de la figure 2. Dans ce cas,la manoeuvre du frein n'est électriquement plus possible une fois la liaison tracteur/remorque coupée. Néammoins,il s'agit dans ce cas de remorques lourdes à deux essieux. II est alors possible de prévoir un dispositif de frein de parc manuel classique sur un essieu,et un dispositif selon l'invention sur l'autre essieu. La manoeuvre de dételage se fait alors en serrant le frein manuel,en desserrant le frein électrique tant que la remorque est encore connectée. Les deux véhicules sont alors désolidarisés. Toutes les conditions de sécurité sont réunies,en conservant une possibilité de manoeuvre manuelle de la remorque. Pour prévoir les possibilités de pannes,tant d'origine électronique que d'origine électromécanique,la manipulation de la vis 4 est rendue possible manuellement. Pour ce faire,une de ses extrémités est prolongée hors du boîtier qui contient l'ensemble et rendue manoeuvrable en lui donnant une empreinte (carré,hexagone,fente tournevis par exemple) ou en la dotant d'une manivelle. Accessoirement,le contact 9 de la figure 1 sert à l'automatisme associé 3 à connaître la position mécanique du dispositif,que ce soit tout au long du rattrapage d'usure,après une coupure d'alimentation,et même après une manoeuvre manuelle comme expliqué au paragraphe précédent. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande de frein caractérisé en ce qu'il comporte un bras de levier 5 rappelé par un ressort 6 calculé de façon à empêcher la rotation du levier 5 tant que la force de rappel exercée sur le câble 3 est faible,mais à permettre la rotation de ce levier 5 qui prend alors appui sur la crémaillère 8 pour démultiplier la force de traction de la vis 4 lorsque,les garnitures de frein entrant en contact avec leurs surfaces de frottement,la force contraire exercée sur le câble 3 augmente brutalement. 2. Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que le support 1 du bras de levier 5 est dessiné de façon à former ressort pour que le demipignon 7 puisse s'engrener sur la crémaillère 8,par recul et mouvement des pièces,jusqu'à ce que cet engrènement s'engage. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la crémaillère 8 est montée sur ressort,au même but d'engrènement du demipignon 7 sur la crémaillère 8. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un contact 9 permet à l'automatisme contrôlant le dispositif de connaître dans l'ensemble du mouvement mécanique le point exact où les garnitures lèchent les surfaces de frotte ment. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un contact Il permet à l'automatisme de contrôle de connaître l'approche de la fin de course mécanique disponible du chariot 1. 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la vis sans fin 4 peut être prolongée à l'extérieur du boîtier (non représenté) dans lequel l'ensemble sera contenu,au but d'offrir à l'utilisateur une extrémité manoeuvrable manuellement. 7. Dispositif selon toutes les revendications précédentes caractérisé en ce que la liaison entre le chariot 1 et le frein proprement dit est assuré par un câble. 8. Dispositif selon les revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la liaison entre le chariot 1 et le frein proprement dit est assurée par un élément rigide.