Brevet FR2768789A1 — publié le 19990326

L'invention concerne un dispositif d'actionne- ment d'un frein de véhicule, comprenant au moins un mo- teur électrique pouvant être commandé et au moins un dis- positif de conversion pour transformer le mouvement rota- tif du moteur électrique en un mouvement de translation d'un ou plusieurs éléments de freinage en liaison fonc- tionnelle avec le dispositif de conversion. La densité croissante du trafic routier demande des systèmes de véhicules automobiles qui contribuent à la sécurité et au soulagement du conducteur. La tendance dans l'industrie automobile va dans le sens de la conduite autonome. Dans celle-ci, le conducteur est as- sisté par des "systèmes par fil" et déchargé en de nom- breuses situations de conduite par des systèmes intelli- gents. Les systèmes de freinage actuels sont composés principalement de dispositifs de transmission et d'ampli- fication hydrauliques ou pneumatiques, par lesquels le conducteur applique directement la consigne de l'action de freinage à exercer par le frein de roue. Pour produire des interventions de freinage indépendantes du conducteur avec ces systèmes, il faut, à côté de l'alimentation né- cessaire en fluide sous pression, une haute dépense en composants, tels que vannes, cylindres hydrauliques et analogues, pour commander des interventions de freinage indépendantes du conducteur, par exemple en vue d'une ré- gulation de la distance séparant le véhicule de celui qui le précède. Pour ce motif, on propose déjà des freins de roues électromécaniques qui sont pilotables par voie électrique et rendent superflue l'utilisation de disposi- tifs hydrauliques ou pneumatiques de transmission et d'amplification. Un tel dispositif ressort par exemple du docu- ment DE 42 29 042 A1. Dans ce dispositif, le moteur élec- trique est coordonné à un élément de freinage. Le dispo- sitif de conversion transforme le mouvement rotatif du moteur électrique en un mouvement de translation qui provoque un déplacement linéaire d'un piston de commande. Entre le piston de commande et un piston applicateur de garnitures, par lequel les garnitures de frein sont pres- sées contre un disque de frein, est prévue une chambre à liquide. Cette chambre contient du liquide de frein. Ce dispositif d'actionnement d'un frein de vé- hicule a l'avantage que le frein peut être desserré par la réduction de la pression dans le liquide de frein lors d'une situation dangereuse, produite par exemple lorsque le moteur électrique tombe en panne et n'est plus capable d'assurer le rappel des garnitures de frein. Ce disposi- tif pose cependant le problème que malgré la possibilité d'un pilotage électrique, il demande l'utilisation d'un système hydraulique, donc de liquide de frein, de sorte qu'il est non seulement plus coûteux, mais aussi et surtout moins respectueux à l'égard de l'environnement que ce qu'on appelle un frein "sec", c'est-à-dire un frein qui ne demande pas de liquide hydraulique du tout. Du document DE 42 07 640 A1 ressort en outre un frein à friction, en particulier à disque, pour véhi- cules, de même qu'un procédé de freinage d'un véhicule, dispositif qui comporte un embrayage à friction électro- magnétique qui est amené à un état commandé de liaison par frottement avec un organe de frottement, de préfé- rence le disque de frein. L'embrayage à friction est mé- caniquement solidarisé en rotation, par l'intermédiaire d'un engrenage, avec un piston - déplaçable axialement par un mécanisme à coin indépendant du sens de rotation - d'un dispositif de serrage de garnitures de frein coor- données au disque de frein. Pour presser les garnitures contre le disque, de l'énergie est prélevée de la roue de véhicule tournante par l'embrayage à friction et cette énergie est conférée au dispositif d'application ou de serrage. Bien qu'un auto-blocage soit exclu avec ce frein, celui-ci pose le problème et a l'inconvénient que l'embrayage à friction électromagnétique subit lui-même de l'usure et implique par conséquent des opérations sup- plémentaires d'entretien - entraînant des coûts - sur le frein. De plus, un tel frein permet seulement de produire des forces limitées pour presser les garnitures contre le disque de frein. De plus, avec ce dispositif, une commande in- termittente très rapide du frein est problématique parce que surtout un desserrage très rapide du frein par l'em- brayage à friction et l'engrenage présente des difficul- tés. L'invention vise donc à procurer un dispositif d'actionnement d'un frein, du type générique indiqué au début, qui permette, sous une construction compacte, un actionnement très rapide, pilotable par ordinateur et pouvant également être intermittent, d'un frein "sec". En particulier, une action de freinage doit pouvoir être dé- clenchée et un desserrage du frein doit pouvoir être pro- duit très rapidement par des moteurs électriques stan- dards. Partant d'un dispositif d'actionnement d'un frein de véhicule du type décrit au début, on obtient ce résultat, conformément à l'invention, par le fait que le dispositif de conversion possède deux disques à rampes montés coaxialement au moteur électrique, dont un premier disque à rampe peut être animé d'un mouvement rotatif par un démultiplicateur mû par le moteur électrique, et dont le second disque à rampe est déplaçable axialement, sous l'effet d'un mouvement rotatif du premier disque à rampe, par l'intermédiaire d'éléments roulants disposés entre les deux disques à rampes. Grâce au fait que le mouvement rotatif du mo- teur électrique est transformé en un mouvement de trans- lation par un démultiplicateur et deux disques à rampes montés coaxialement au moteur électrique, on obtient, de manière très avantageuse et sous une construction très compacte, un déplacement longitudinal d'un piston d'avance d'un frein à disque capable d'exercer une force très élevée, laquelle est obtenue grâce à un couple élevé du démultiplicateur et à la transmission directe de ce couple au piston d'avance par les deux disques à rampes. Quant au principe, les disques à rampes peuvent être réalisés et montés de nombreuses manières diffé- rentes. Un mode de réalisation très avantageux prévoit que le premier disque à rampe fasse partie du démultipli- cateur. Une telle disposition ne permet pas seulement de supprimer des composants supplémentaires; elle permet aussi et surtout d'obtenir une structure très compacte d'une manière particulièrement avantageuse. Surtout en vue d'une construction simple - en raison de l'utilisation d'un petit nombre de pièces - donc peu sensible aux dérangements et en même temps très compacte, il est en outre très avantageux que le premier disque à rampe fasse partie d'un palier placé dans un carter et servant au montage rotatif du premier disque à rampe dans ce carter. En ce qui concerne la réalisation du premier disque à rampe, il est particulièrement avantageux, sur- tout en vue de l'obtention d'une structure extrêmement compacte en direction axiale, que ce premier disque à rampe présente un profil à gradins qui, d'une part, en- toure au moins partiellement le démultiplicateur en di- rection axiale et, d'autre partsert au logement des élé- ments roulants. De cette manière, le premier disque à rampe exerce simultanément plusieurs fonctions et on obtient en même temps une structure très compacte de l'ensemble de l'unité de conversion. Divers choix sont possibles en ce qui concerne les éléments roulants. Un mode de réa- lisation avantageux prévoit à cet égard que les éléments roulants soient des billes ou des rouleaux. Dans le but d'une transmission simple et fiable du mouvement de translation effectué par le second disque à rampe aux éléments de freinage sous la forme de garni- tures de frein, il est prévu que ce second disque exerce une force dirigée axialement, débarrassée de sa compo- sante rotative par des paliers, sur un élément de dépla- cement et, par l'intermédiaire de celui-ci, sur un piston d'avance. Des garnitures de frein sont disposées sur ce piston, si bien que la force axiale est exercée aussi sur elles. Afin de faciliter d'une part le rappel et par suite le desserrage du frein par le moteur électrique et l'unité de conversion et de maintenir d'autre part les pièces formant cette unité décrite plus haut à leur posi- tion, il est avantageux qu'un ou plusieurs moyens de rap- pel, s'appuyant sur le carter, exercent sur l'élément de déplacement, les premier et second disques à rampes, ainsi que le palier, une force de rappel de sens contraire à la force engendrée par le second disque lors d'un mouvement rotatif du premier disque. Le second disque à rampe est de préférence guidé axialement et radialement dans le carter par un an- neau. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé, dont la figure unique montre schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif d'actionnement d'un frein de véhicule faisant application de l'invention. Un exemple de réalisation d'un dispositif d'ac- tionnement d'un frein d'un véhicule (non représenté), exemple qui est montré par la figure, comprend un carter composé de deux parties 15, 16 assemblées entre elles. Sur l'une des deux parties du carter, celle désignée par , est bridé un moteur électrique 2 qui entraîne un démultiplicateur 3,constitué par exemple par un engrenage différentiel ou par un engrenage du type connu sous le nom de "Harmonic-Drive", comportant un moyen présentant une périphérie extérieure elliptique, portant par l'intermédiaire d'un roulement à billes elliptique une couronne flexible présentant extérieurement une denture en prise avec une denture intérieure d'une couronne circulaire coaxiale, rigide et fixe. Une partie 3a du démultiplicateur 3 est reliée fixe à la partie 15 du carter, tandis qu'une partie 3b de ce démultiplicateur sert à l'entraînement d'un premier disque à rampe. Le premier disque à rampe 6, qui est axialement fixe, s'appuie axialement et radialement à l'aide d'un palier 5 sur la partie 15 du carter. Une surface de rou- lement pour ce palier est formée sur le premier disque 6. L'autre surface de roulement est portée par une pièce fixée à la partie 15 du carter. Entre les deux surfaces de roulement sont disposés des éléments roulants - des billes par exemple, comme représenté - qui permettent un fonctionnement peu bruyant et à faible usure, sous un frottement réduit et avec un haut rendement du palier 5. Sur son côté dirigé vers l'arbre du moteur, le premier disque à rampe 6 est denté et en prise directe avec le démultiplicateur 3. Le premier disque 6 fait ainsi partie à la fois de ce démultiplicateur et du pa- lier 5. Ce disque présente un profil à gradins et entoure d'une part le démultiplicateur en partie; ce profil à gradins permet d'autre part de loger des éléments rou- lants - des rouleaux 7 par exemple, comme représenté - disposés entre le premier disque 6 et un second disque à rampe 8. Ce dernier est guidé axialement et radialement dans le demi-carter 16 par un anneau 14. Le profil à gradins permet en particulier aussi une structure très compacte de l'ensemble du dispositif en direction axiale. Un mouvement rotatif du moteur 2 est transmis par le démultiplicateur 3, ainsi que par le premier disque à ramoe 6, et par l'intermédiaire des éléments roulants 7 au second disque à rampe 8, lequel effectue ainsi un mouvement dans la direction axiale de l'ensemble du dispositif. Ce mouvement axial du second disque 8 est transmis, après avoir été débarrassé de sa composante ro- tative par des paliers 9, à un élément de déplacement 10 puis par celuici à un piston d'avance 1 sur lequel sont agencées des garnitures de frein (non représentées). Ce mouvement axial produit le serrage du frein. Son desser- rage est obtenu par la rotation du moteur électrique 2 en sens inverse. Le piston d'avance 1 est monté axialement cou- lissant, de la manière représentée, dans le second demi- carter 16. Entre le second demi-carter 16 et l'élément de déplacement 10, on a prévu des moyens de rappel sous la forme de ressorts 13 qui, non seulement soutiennent le rappel de l'élément de déplacement 10 et par suite du piston d'avance 1, mais produisent aussi la précontrainte des deux disques à rampes 6, 8, des éléments roulants 7 disposés entre eux et du palier 5. Ainsi que le montre la figure, le piston d'avance 1 peut être déplacé, par l'intermédiaire de l'élément de déplacement 10, par un second moteur élec- trique 12 suivi d'un engrenage droit 11. A cet effet, l'élément de déplacement 10 porte une denture extérieure qui engrène avec une denture de l'engrenage 11. Dans ce cas, l'élément de déplacement 10, lequel est seulement déolacé axialement par le premier moteur électrique 2 et les deux disques à rampes 6, 8, est animé d'un mouvement rotatif. Le déplacement axial du piston d'avance 1 est produit dans ce cas par un filetage 10a réalisé sur une partie axiale de l'élément de déplacement '0 et dans le- quel est engagée une denture complémentaire de ce filetage lOa et agencée sur le côté radialement intérieur du pis- ton d'avance 1 dirigé vers la partie cvlindricue de l'élénent de dénlacement 10. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'actionnement d'un frein de vé- hicule, comprenant au moins un moteur électrique (2) pou- vant être commandé et au moins un dispositif de conver- sion pour transformer le mouvement rotatif du moteur électrique (2) en un mouvement de translation d'un ou plusieurs éléments de freinage en liaison fonctionnelle avec le dispositif de conversion, caractérisé en ce que le dispositif de conversion possède deux disques à rampes (6, 8) montés coaxialement au moteur électrique (2), dont un premier disque à rampe (6) peut être animé d'un mouve- ment rotatif par un démultiplicateur (3) mû par le moteur électrique (2), et dont le second disque à rampe (8) est déplaçable axialement, sous l'effet d'un mouvement rota- tif du premier disque à rampe (6), par l'intermédiaire d'éléments roulants (7) disposés entre les deux disques à rampes (6, 8). 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le premier disque à rampe (6) fait par- tie du démultiplicateur (3). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier disque à rampe (6) fait partie d'un palier (5) placé dans un carter (15, 16). 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier disque à rampe (6) présente un profil à gradins, qui entoure d'une part le démultiplicateur (3) au moins partiellement en direction axiale et sert d'autre part au logement des éléments rou- lants (7). 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments roulants (7) sont des billes ou des rouleaux. 6. Dispositif selon une des revendications 1 à , caractérisé en ce que le second disque à rampe (8) exerce une force dirigée axialement, débarrassée d'une composante rotative par des paliers (9), sur un élément de déplacement (10) et, par l'intermédiaire de celui-ci, sur un piston d'avance (1). 7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs moyens de rappel (13) s'appuyant sur le carter (15, 16), une force de rappel est exercée sur l'élément de déplacement (10), les premier et second disques à rampes (6, 8) et le palier (5), force de rappel qui est contraire à la force engendrée par le second disque à rampe (8) lors d'une rotation du premier disque à rampe (6). 8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le second disque à rampe (8) est guidé axialement et radialement dans le carter (15, 16) par un anneau (14).