Brevet FR2846063A1 — publié le 20040423

Frein électromécanique L'invention concerne un frein électromécanique, présentant les éléments du préambule de la revendication 1. On connaît un tel frein électromécanique du document DE 199 44 876 Ai. Le frein connu comprend un moteur électrique au moyen duquel une garniture de friction de frein est susceptible d'être pressée contre un corps de freinage rotatif via un mécanisme de transmission hélicodal. Dans le frein connu, un mécanisme 10 à engrenages est interposé à titre de mécanisme démultiplicateur entre le moteur électrique et le mécanisme de transmission hélicodal, ce qui n'est cependant pas obligatoire. Le frein connu est réalisé sous forme de frein à disque et son corps de freinage est un disque de frein. Les éléments mentionnés jusqu'ici du frein connu forment un frein de service. Pour réaliser en supplément un frein de stationnement, le frein connu comprend un dispositif d'immobilisation au moyen duquel le frein de service peut être immobilisé en position actionnée. Le dispositif d'immobilisation comprend une roue à cliquet solidaire en rotation d'un rotor du moteur électrique et un cliquet d'arrêt susceptible d'être amené en engagement avec la roue à cliquet et 20 d'être dégagé de celle-ci. Lorsque le cliquet d'arrêt est en engagement avec la roue à cliquet, il bloque la roue à cliquet à l'encontre d'une rotation et il immobilise ainsi le frein de service dans sa position respective. Lorsque le cliquet d'arrêt est dégagé de la roue à cliquet, le rotor du moteur électrique peut tourner librement et le frein de service peut donc être actionné et desserré. Avantages et description de l'invention Le frein électromécanique conforme à l'invention présentant les caractéristiques de la revendication 1 comprend une roue libre commutable à titre - 2 de dispositif d'immobilisation, une direction de roue libre correspondant à une direction d'actionnement du frein de service. Dans la position mise en service, la roue libre permet un actionnement du frein de service et elle se bloque à l'encontre d'un desserrage du frein de service. Dans la position mise hors service, la roue 5 libre n'est pas active et un actionnement et un desserrage du frein de service sont possibles de manière habituelle. L'invention présente l'avantage que le frein est susceptible d'être actionné et serré plus fortement même dans l'état mis en service de la roue libre. En cas d'utilisation à titre de frein de stationnement, on peut donc mettre en service la roue libre avant ou pendant un actionnement du frein, c'est-à10 dire avant ou pendant le serrage. De même, une augmentation de la force de freinage est possible dans l'état mis en service de la roue libre. Les revendications dépendantes ont pour objet des réalisations et des développements avantageux de l'invention indiquée dans la revendication 1. De préférence, le frein conforme à l'invention comprend un accouplement 15 engagé en fonction du couple de rotation, qui transmet un couple de rotation de la roue libre par exemple à un mécanisme de transmission hélicodal pour presser la garniture de friction de frein contre un corps de freinage rotatif à freiner (revendication 2). On entend par accouplement engagé en fonction du couple de rotation un dispositif qui transmet les couples de rotation au maximum jusqu'à un 20 couple de rotation limite et qui ne transmet pas de couples de rotation supérieurs au couple de rotation limite. En dépassant le couple de rotation limite de l'accouplement engagé en fonction du couple de rotation, on peut actionner et desserrer le frein conforme à l'invention même lorsque la roue libre est bloquée par défaut. Grâce à ceci, on augmente la disponibilité du frein. La revendication 3 prévoit un accouplement à corps d'arrêt à titre d'accouplement engagé en fonction du couple de rotation, car on peut déterminer le couple de rotation limite d'un accouplement à corps d'arrêt de manière plus précise que par exemple le couple de rotation limite d'un accouplement à glissement. De plus, dans un accouplement à corps d'arrêt, une modification du 30 couple de rotation limite due à une usure est faible. On connaît des accouplements -3 à corps d'arrêt comportant par exemple des billes ou des goujons chargés par ressort. Un développement de l'invention selon la revendication 4 prévoit de pouvoir mettre hors service la roue libre par actionnement du frein de service. Dans la 5 fonction à titre de frein de stationnement, donc lorsque le frein de service est immobilisé en position actionnée, on peut desserrer le frein en le serrant tout d'abord davantage, ce pourquoi la roue libre est mise hors service, de sorte que le frein peut être desserré. Grâce à ceci, le frein conforme à l'invention peut être desserré et utilisé sans restriction à titre de frein de service en cas de défaut de sa 10 roue libre formant le dispositif d'immobilisation. Grâce à ceci, on augmente la disponibilité du frein conforme à l'invention. Un développement de l'invention selon la revendication 5 prévoit de réaliser la roue libre à la manière d'un mécanisme à rochet comportant une roue à cliquet et un cliquet d'arrêt susceptible d'être engagé dans la roue à cliquet et d'être dégagé 15 hors de celle-ci. Lorsque le cliquet d'arrêt est engagé, la roue libre est mise en service, et lorsque le cliquet d'arrêt est dégagé, la roue libre est mise hors service. La roue à cliquet comprend par exemple des dents en forme de dents de scie qui, la roue à cliquet étant en rotation en direction de roue libre, poussent le cliquet d'arrêt hors de son engagement et qui le font donc dégager. La position dégagée 20 du cliquet d'arrêt est stable, c'est-àdire que le cliquet d'arrêt ne vient pas de luimême en engagement avec la roue à cliquet. Grâce à ceci, on peut mettre hors service la roue libre par rotation de la roue à cliquet en direction de roue libre, c'est-à-dire par actionnement du frein. L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit en se rapportant à un 25 exemple de réalisation illustré dans les dessins. Les figures montrent: figure 1, une coupe axiale d'un frein électromécanique conforme à l'invention, et figure 2, une illustration d'un détail suivant la flèche II de la figure 1. -4 Le frein électromécanique 10 conforme à l'invention et illustré dans les dessins est réalisé sous forme de frein à disque. Il comprend un étrier de frein 12 dans lequel deux garnitures de friction de frein 14 sont disposées de part et d'autre d'un disque de frein 16. L'étrier de frein 12 est réalisé sous forme d'étrier dit flottant, 5 c'est-à-dire qu'il est mobile transversalement au disque de frein 16. Par application de l'une des garnitures de friction de frein 14, illustrée à la droite dans les dessins, contre le disque de frein 16, l'étrier de frein 12 est déplacé transversalement au disque de frein 16 et presse l'autre garniture de friction de frein 14, illustrée à la gauche dans les dessins, contre l'autre côté du disque de frein 16. L'étrier de frein 12 comprend sur un côté du disque de frein 16 un boîtier 18 de moteur et de mécanisme de transmission qui est fermé par un couvercle 20 sur un côté détourné du disque de frein 16. Un moteur électrique 22 est logé dans le boîtier 18 de moteur et de mécanisme de transmission. Un stator 24 du moteur électrique 22 est agencé fermement dans le boîtier 18 de moteur et de mécanisme 15 de transmission. Le moteur électrique 22 est réalisé sous forme de moteur à arbre creux et son rotor 26 est de forme tubulaire. Le rotor 26 est monté mobile en rotation dans le boîtier 18 au moyen d'un palier à rouleaux obliques 28 et il prend appui axialement dans le boîtier 18 via le palier à rouleaux obliques 28. Dans le rotor tubulaire 26 formant l'arbre creux du moteur électrique 22 est 20 logé un mécanisme de transmission hélicodal 30 pour transformer un mouvement de rotation du moteur électrique 22 en un mouvement de translation pour appliquer la garniture de friction de frein 14 contre le disque de frein 16. Dans l'exemple de réalisation illustré et décrit de l'invention, le mécanisme de transmission hélicodal 30 est réalisé sous forme d'entraînement hélicodal à 25 rouleaux 32. Le rotor 26 du moteur électrique 22 fait partie de l'entraînement hélicodal à rouleaux 32, il est pourvu d'un taraudage 38 et il forme un écrou de l'entraînement hélicodal à rouleaux 32. Outre le rotor 26, l'entraînement hélicodal à rouleaux 32 comprend une broche 34 et un certain nombre de rouleaux 36. La broche 34 est agencée coaxialement dans le rotor 26. Les 30 rouleaux 36 se trouvent dans un intervalle entre la broche 34 et le rotor tubulaire 26. Les rouleaux 36 sont en engagement aussi bien avec un filetage de la broche 34 qu'avec un taraudage 38 du rotor 26. Les rouleaux 36 sont agencés en répartition sur la périphérie de la broche 34. Lorsque le rotor 26 est entraîné en rotation, les rouleaux 36 roulent dans le taraudage 38 du rotor 26 et sur le filetage 5 de la broche 34 et ils exécutent en même temps un mouvement de circulation autour de la broche 34 à la manière des engrenages planétaires d'un mécanisme à engrenages planétaires. Le mouvement de circulation des rouleaux 36 provoque une translation axiale de la broche 34. L'une des garnitures de friction de frein 14 est agencée à une extrémité de la 10 broche 34, tournée vers le disque de frein 16. Une nervure antirotation 40 de l'étrier de frein 12 qui s'engage dans une échancrure non visible dans les dessins de la garniture de friction de frein 14 empêche une rotation de la garniture de friction de frein 14 et de la broche 34 reliée à celle-ci lorsque le rotor 26 est entraîné en rotation, lequel forme l'écrou de l'entraînement hélicodal à rouleaux 15 32. Par entraînement en rotation du rotor 26, donc par alimentation du moteur électrique 22, la garniture de friction de frein 14 peut être appliquée contre le disque de frein 16 via l'entraînement hélicodal à rouleaux 32, et lors d'une direction de rotation inverse du rotor 26, elle peut être soulevée du disque de frein 16. L'application de la garniture de friction de frein 14 contre le disque de frein 16 20 sera désignée également par actionnement du frein 10, et le soulèvement de la garniture de friction de frein 14 depuis le disque de frein 16 sera désigné par desserrage du frein 10. Dans la mesure décrite jusqu'ici, le frein électromécanique 10 forme un frein de service. Pour réaliser en supplément un frein de stationnement, le frein 25 conforme à l'invention 10 comprend un dispositif d'immobilisation 42. Le dispositif d'immobilisation 42 comprend une roue libre commutable 44 réalisée sous forme de mécanisme dit à rochet ou de roue libre à cliquet. Fondamentalement, on peut également imaginer d'autres roues libres commutables. La roue libre 44 comprend une roue à cliquet 46 qui est mobile en 30 rotation par rapport au rotor 26 du moteur électrique 22. La roue à cliquet 46 est - 6 réalisée à la manière d'une roue dentée, la roue à cliquet 46 présentant des dents 47 en forme de dents de scie, comme on le voit bien dans l'illustration en détail de la figure 2. Outre la roue à cliquet 46, la roue libre 44 comprend un cliquet d'arrêt 48 qui est susceptible d'être amené en engagement avec la roue à cliquet 46 et 5 d'être dégagé de celle-ci pour commuter la roue libre 44 au moyen d'un électroaimant bistable 50. La position dans laquelle le cliquet d'arrêt 48 est en engagement avec la roue à cliquet 46 peut également être désignée par position engagée. La position dans laquelle le cliquet d'arrêt 48 est dégagé de la roue à cliquet 46 peut également être désignée par position dégagée. Le cliquet d'arrêt 48 10 et l'électroaimant 50 sont agencés dans un seul plan avec la roue à cliquet 46, c'est-à-dire radialement par rapport au rotor 26, à l'extérieur à une périphérie de la roue à cliquet 46. Le cliquet d'arrêt 48 est guidé mobile en translation radialement par rapport à la roue à cliquet 46 dans un boîtier 52 de l'électroaimant 50. Ce type d'agencement et de construction n'est pas obligatoire, on peut imaginer par 15 exemple également un agencement à axe parallèle d'un cliquet d'arrêt (non illustré). L'électroaimant 50 comprend un induit 54 en forme de bloc qui est posé fermement sur le cliquet d'arrêt 48. Sur un côté détourné de la roue à cliquet 46, le boîtier 52 de l'électroaimant 50 est relié à un élément formant pôle 56 en forme de 20 capuchon qui forme un couvercle du boîtier 52. Un côté du boîtier 52 de l'électroaimant 50, côté qui est tourné vers la roue à cliquet 46, est fermé par un aimant permanent 58 en forme disque perforé. Le cliquet d'arrêt 48 est guidé mobile en translation dans l'élément formant pôle 56 et dans l'aimant permanent 58. L'élément formant pôle 56 est entouré par une bobine toroidale 60. Un ressort 25 de compression hélicodal 62 est posé sur le cliquet d'arrêt 48 entre l'aimant permanent 58 et l'induit 54, et il prend appui sur l'aimant permanent 58 et pousse le cliquet d'arrêt 48 en éloignement de la roue à cliquet 46 via l'élément formant pôle 54. Pour mettre en service la roue libre 44, la bobine 60 de l'électroaimant bistable 30 50 est alimentée en courant électrique, de sorte que l'induit 54 est déplacé vers l'aimant permanent 58 à l'encontre de la force du ressort de compression hélicodal 52. Le cliquet d'arrêt 48 solidaire de l'induit 54 vient ainsi en engagement avec la roue à cliquet 46. Lorsque l'induit 54 s'applique contre l'aimant permanent 58, la force magnétique de l'aimant permanent 58 est supérieure à la force du ressort de 5 compression hélicodal 62, de sorte que l'induit 54 reste contre l'aimant permanent 58 même dans l'état non alimenté de la bobine torodale 60 et qu'il maintient le cliquet d'arrêt 48 en engagement avec la roue à cliquet 46. La position dans laquelle le cliquet d'arrêt 48 est en engagement avec la roue à cliquet 46 est donc stable sans courant. Pour mettre hors service la roue libre 44, la bobine torodale 60 de l'électroaimant bistable 50 est alimentée en sens inverse, de sorte que le champ magnétique de la bobine toroidale 60 affaiblit une force magnétique de l'aimant permanent 58 aussi fortement que le ressort de compression hélicodal 62 repousse l'induit 54 en éloignement de l'aimant permanent 58 et fait ainsi dégager 15 le cliquet d'arrêt 48 de la roue à cliquet 46. Cette position de l'électroaimant 50 est également stable, car dans l'état non alimenté de la bobine torodale 60, la force magnétique de l'électroaimant 58 ne suffit pas pour déplacer l'induit 54, écarté de l'aimant permanent 58, à l'encontre de la force du ressort de compression hélicodal 62. L'électroaimant 50 est donc bistable, c'est-à- dire que son induit 54 20 et avec celui-ci le cliquet d'arrêt 48 demeurent dans la position respective lorsque la bobine torodale 60 est sans courant. Il suffit d'alimenter l'électroaimant 50 uniquement pour la commutation, donc pour la mise en service et pour la mise hors service de la roue libre 44, c'est-à-dire pour faire engager et dégager le cliquet d'arrêt 48. La roue libre 44 présente une particularité: une extrémité du cliquet d'arrêt 48 tournée vers la roue à cliquet 46 présente une pente 64 complémentaire aux dents 47 en forme de dents de scie de la roue à cliquet 46, comme on le voit dans la figure 2. En faisant tourner la roue à cliquet 46 dans une direction de roue libre désignée par la référence 66 dans la figure 2, les dents 47 pressent le cliquet 30 d'arrêt 48 sur sa pente 64 radialement vers l'extérieur pour le dégager hors de la - 8 roue à cliquet 46. Dans ce cas, les dents 47 de la roue à cliquet 46 soulèvent l'induit 54 de l'électroaimant 50 depuis l'aimant permanent 58. En raison de l'intervalle ainsi provoqué entre l'aimant permanent 58 et l'induit 54, la force magnétique de l'aimant permanent 58 exercée sur l'induit 54 est affaiblie aussi loin 5 que le ressort de compression hélicodal 62 repousse l'induit 54 complètement en éloignement de l'aimant permanent 58. Le cliquet d'arrêt 48 est donc dégagé par rotation de la roue à cliquet 46 en direction de roue libre 66 et la roue libre 44 est mise hors service dans la mesure o la bobine toroidale 60 n'est pas alimentée en courant. La direction de roue libre 66 de la roue à cliquet 46 correspond à la 10 direction d'actionnement ou de serrage du frein 10. La roue libre 44 du frein 10 conforme à l'invention peut donc être mise hors service par actionnement ou par un serrage plus fort du frein 10. Grâce aux dents 47 en forme de dents de scie de la roue à cliquet 46 et à la pente 64 du cliquet d'arrêt 48, la roue à cliquet 46 est capable de tourner dans une 15 direction et elle se bloque à l'encontre d'une rotation dans la direction opposée lorsque le cliquet d'arrêt 48 est engagé, c'est-à-dire que la roue libre 44 est mise en service. La direction dans laquelle la roue à cliquet 46 est capable de tourner, le cliquet d'arrêt 48 étant engagé, est désignée par direction de roue libre et est illustrée par la flèche 66 dans la figure 2. titre de direction de roue libre 66, on a 20 choisi la direction d'actionnement et de serrage du frein 10. Dans l'état mis en service de la roue libre 44, le frein 10 peut être actionné et il est bloqué à l'encontre d'un desserrage. Dans l'état dégagé du cliquet d'arrêt 48, donc lorsque la roue libre 44 est mise hors service, la roue à cliquet 46 est librement mobile en rotation dans les deux sens de rotation, et on peut actionner et desserrer le frein 25 10. La roue libre commutable 44 forme un dispositif d'immobilisation du frein 10, au moyen duquel le frein 10 est susceptible d'être immobilisé dans la position actionnée. Une force de freinage une fois appliquée reste maintenue dans l'état sans courant du frein 10 lorsque la roue libre 44 est mise en service. Il n'est pas nécessaire d'alimenter le moteur électrique 1 0 ni l'électroaimant 50 pour maintenir 30 une force de freinage une fois fournie. Grâce à la roue libre commutable 44, le -9 frein électromécanique 10 conforme à l'invention forme un frein de service et de stationnement. Pour transmettre un couple de rotation du rotor 26 à la roue à cliquet 46 de la roue libre 44 et inversement, le frein 10 comprend un accouplement 69 engagé en 5 fonction du couple de rotation. Dans l'exemple de réalisation illustré et décrit de l'invention, celui-ci est réalisé sous forme d'accouplement à corps d'arrêt. L'accouplement 68 engagé en fonction du couple de rotation comprend un disque d'accouplement 70 en forme de disque perforé qui coopère avec la roue à cliquet 46 via des corps d'arrêt 72 en forme de calotte qui seront encore expliqués. Le 10 disque d'accouplement 70 est posé solidairement en rotation sur le rotor 26 axialement à côté de la roue à cliquet 46, il est pourvu d'un certain nombre de perçages 74 à axe parallèle qui sont ménagés de façon équidistante sur un cercle imaginaire concentrique au disque d'accouplement 70. Les corps d'arrêt 72 en forme de calotte reposent dans les perçages 74 et ils sont agencés sur une face 15 frontale de la roue à cliquet 46 tournée vers le disque d'accouplement 70. Un élément élastique 76 réalisé sous forme de ressort de compression hélicodal, posé sur le rotor 26 et prenant appui contre une bride 78 du rotor 26 pousse la roue à cliquet 26 en direction du disque d'accouplement 70 et presse ainsi les corps d'arrêt 72 dans les perçages 74 du disque d'accouplement 70. De cette manière, 20 l'accouplement 68 engagé en fonction du couple de rotation qui comprend le disque d'accouplement 70 pourvu des perçages 74, la roue à cliquet 46 de la roue libre 44 avec les corps d'arrêt 72 et l'élément élastique 76, transmet un couple de rotation du disque d'accouplement 70 et du rotor 26 solidaire en rotation de celuici à la roue à cliquet 46 de la roue libre 44 et inversement. Lorsqu'un couple de 25 rotation agissant entre la roue à cliquet 46 et le disque d'accouplement 70 dépasse un couple limite, le couple de rotation pousse le corps d'arrêt 72 à l'encontre de la force de l'élément élastique 76 pour les dégager des perçages 74 du disque d'accouplement 70. Le disque d'accouplement 70 et avec celui-ci le rotor 26 sont ainsi mobiles en rotation par rapport à la roue à cliquet 46 par dépassement du 30 couple limite de l'accouplement 68 engagé en fonction du couple de rotation. Grâce à ceci, on peut actionner et desserrer le frein 10 même lorsque la roue à - 10 cliquet 46 de la roue libre 44 est bloquée par exemple à cause d'un défaut. Ainsi, le frein 10 est disponible même lorsque le frein de stationnement ne peut pas être desserré. - 11 Revendications 1. Frein électromécanique, comportant un frein de service et un dispositif d'immobilisation au moyen duquel le frein de service peut être immobilisé en position actionnée, caractérisé en ce que le dispositif d'immobilisation comprend une roue libre commutable (44) qui, en position mise en service, admet un actionnement du frein de service et se bloque à l'encontre d'un desserrage du frein 10 de service, et qui, en position mise hors service, admet un actionnement et un desserrage du frein de service. 2. Frein électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein électromécanique (10) comprend un accouplement (68) engagé en fonction du couple de rotation qui admet un actionnement et un desserrage du frein de 15 service par dépassement d'un couple de rotation limite même dans l'état bloquant de la roue libre (44). 3. Frein électromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'accouplement (68) engagé en fonction du couple de rotation est réalisé sous forme d'accouplement à corps d'arrêt. 4. Frein électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue libre (44) est susceptible d'être mise hors service par actionnement du frein de service. 5. Frein électromécanique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la roue libre (44) comprend une roue à cliquet (46) et au moins un cliquet d'arrêt 25 (48) susceptible d'être engagé dans la roue à cliquet (46) et d'être dégagé hors de celle-ci, au moins une position dégagée du cliquet d'arrêt (48) étant stable, et en ce - 12 que la roue à cliquet (46) déplace le cliquet d'arrêt (48) jusque dans la position dégagée lors d'une rotation en direction de roue libre (66). 6. Frein électromécanique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une position engagée du cliquet d'arrêt (48) est également stable. 7. Frein électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue libre (44) comprend un électroaimant (50) pour la commutation. 8. Frein électromécanique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la roue libre (44) comprend un électroaimant bistable (50) pour la commutation.