Brevet FR2855858A1 — publié le 20041210

L'invention concerne un procédé de commande d'un frein électromécanique, notamment pour aéronef. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Les freins pour aéronefs comprennent une pile de disques dont une partie (rotors) est liée en rotation à la roue et une autre partie (stators) est immobile en rotation, un organe de pressage étant disposé en regard de la pile de disques pour presser celle-ci et ainsi dissi10 per de l'énergie par frottement entre les disques tournants et les disques immobiles. L'organe de pressage comprend, dans le cas d'un frein hydraulique, une couronne s'étendant en regard de la pile de disques et comportant des pistons montés sur 15 la couronne pour presser la pile de disques sous l'action d'un fluide hydraulique sous pression. Lorsque le frein n'est pas actif, les pistons sont dans une position d'attente à proximité des disques, avec un jeu de fonctionnement de l'ordre de quelques mil20 limètres, qui correspond à la course proprement dite des pistons. L'usure des disques provoquant une diminution de l'épaisseur de la pile de disques pouvant aller jusqu'à plusieurs dizaines de millimètres, il est généralement prévu un mécanisme de rattrapage d'usure, composé 25 d'éléments déformables ou à friction, permettant de maintenir les pistons à proximité de la pile de disques quel que soit le degré d'usure des disques. Le remplacement des disques usés par des disques neufs nécessite donc de faire revenir les pistons à une 30 position permettant le montage d'une pile de disques neufs en réinitialisant le mécanisme de rattrapage d'usure. Pour cela, il est connu, pour certains types de freins, de réinitialiser chacun des mécanismes de rattra35 page d'usure à l'aide d'une presse. Il faut donc démonter la couronne et l'installer dans un outillage spécifique. Dans d'autres types de freins, il faut démonter les éléments du mécanisme de rattrapage d'usure afin de les remplacer par des mécanismes neufs. Dans les deux cas, la réinitialisation du mécanisme de rattrapage d'usure nécessite de démonter le frein et de séparer la couronne de la structure de frein. Ces opérations sont longues et coûteuses. Il s'avère donc impossible, dans le domaine des 10 freins hydrauliques, de faire reculer les pistons de façon simple. Les nouveaux freins envisagés, notamment dans le domaine aéronautique, sont de type électromécanique dans lequel le ou les pistons sont remplacés par un ou des ac15 tionneurs électromécaniques comprenant un poussoir monté à déplacement en regard des disques, le poussoir étant actionné à l'aide d'un moteur électrique via un convertisseur de rotation du moteur en un déplacement du poussoir. La course totale de déplacement du poussoir est prévue assez longue pour permettre le rattrapage d'usure par simple rotation du moteur électrique dans un sens tendant à rapprocher le poussoir de la pile de disques, de sorte que le poussoir est maintenu à proximité de la 25 pile de disques sans l'aide de mécanisme spécifique de rattrapage d'usure. Une application directe, pour les freins électromécaniques, des procédures de réinitialisation connues dans le domaine des freins hydrauliques ne donne pas sa30 tisfaction. En effet, une réinitialisation à la presse est dans la plupart des cas impossible, car le convertisseur n'est pas réversible, tandis qu'une réinitialisation par démontage se révèle délicate, les actionneurs étant des éléments techniques bien plus complexes que des pis35 tons hydrauliques. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet de proposer un procédé de commande des freins électromécaniques qui exploite les 5 possibilités offertes par une telle technologie pour offrir des fonctionnalités nouvelles et avantageuses non disponibles avec la technologie hydraulique. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 10 On propose un procédé de commande d'un frein électromécanique pour véhicule, notamment pour aéronef, comportant une pile de disques et au moins un actionneur équipé d'un poussoir déplaçable en regard de la pile de disques sous l'action d'un moteur électrique de sorte 15 qu'une rotation du moteur dans un premier sens provoque l'application du poussoir contre la pile de disque, le procédé comportant selon l'invention l'étape de faire tourner le moteur dans un second sens opposé au premier sens afin de faire reculer le poussoir au delà d'une dis20 tance correspondant à un jeu de fonctionnement normal entre le poussoir et la pile de disques. Ainsi, le poussoir n'est plus, comme dans le cas des pistons des freins hydrauliques, astreint à rester en permanence à proximité des disques, mais peut s'en éloi25 gner de façon très simple, par simple commande du moteur électrique. Le recul du poussoir ne nécessite donc plus ni outillage spécifique ni démontage, mais une simple alimentation électrique pour faire tourner le moteur de l'actionneur. Cette fonctionnalité permet d'envisager de nouvelles applications, dont certaines sont détaillées cidessous. Selon une première application de l'invention, plus spécialement destinée à permettre une maintenance 35 aisée du frein, le poussoir est reculé suffisamment pour permettre le montage d'une pile de disques neufs en remplacement d'une pile de disques usés. Ainsi, la possibilité de faire reculer facilement le poussoir selon l'invention permet de dégager un espace 5 suffisant pour recevoir une pile de disques neufs, donc plus épaisse. Cette possibilité supprime donc la nécessité de démonter le frein et de recourir à des outillages spécifiques pour effectuer ce recul. Avantageusement, le recul du poussoir est effectué alors que l'actionneur est encore solidaire du véhicule. Le recul pourra ainsi être effectué alors que le frein est encore monté sur le véhicule, par exemple dans 15 le cadre d'une procédure lancée de façon automatique à chaque intervention sur le frein au moyen de l'alimentation de bord du véhicule De façon alternative, le recul du poussoir pourra être effectué au moyen d'une alimentation extérieure au 20 véhicule, soit parce que l'alimentation de bord du véhicule ne fonctionne pas, soit parce que la partie du frein qui comporte l'actionneur a été démontée du véhicule. Selon une deuxième application possible du procédé de l'invention, le poussoir est reculé jusqu'à une po25 sition de référence indépendante de l'épaisseur de la pile de disques. Ce recul permet d'effectuer un recalage de la position du poussoir par rapport à ladite position de référence. Avantageusement, ladite position de référence cor30 respond à une butée rentrée du poussoir. Avantageusement, le poussoir d'un des actionneurs presse la pile de disques tandis que le poussoir de l'autre actionneur est reculé jusqu'à la position de référence. Avantageusement, les poussoirs des deux action- neurs sont reculés jusqu'à la position de référence. Selon un aspect avantageux de l'invention, le recul du poussoir jusqu'à la position de référence est précédé ou suivi d'un rapprochement du poussoir de la pile 5 de disques jusqu'à la venue en contact du poussoir avec la pile de disques. Cette disposition permet une mesure très simple de l'usure des disques. Selon une autre application du procédé de 10 l'invention, l'étape de recul fait partie d'une procédure préprogrammée de test de l'actionneur. Dans une application du procédé de l'invention à un frein d'aéronef ayant plusieurs actionneurs, l'étape de recul est avantageusement effectuée simultanément pour 15 au moins deux actionneurs. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe d'un frein électromécanique monté sur véhicule, avec une pile de disques neufs; et la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, le frein étant cette fois équipé d'une pile de disques 25 uses. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, une roue 1, ici une roue d'aéronef, est montée à rotation sur un essieu 2 (le 30 pneumatique porté par la roue n'a pas été représenté ici). Un frein électromécanique 3 est monté sur l'essieu 2 pour permettre le freinage de la roue 1. Le frein 3 comporte un tube de torsion 4 qui est 35 fixé de façon détachable à l'essieu 2. Entre le tube de torsion 4 et la roue 1 s'étend une pile de disques 5 composée d'une part de disques (rotors 5) qui sont solidaires en rotation de la roue et qui tournent donc avec elle, et d'autre part de disques (stators) qui sont soli5 daires en rotation du tube de torsion, et qui sont donc immobiles en rotation. Le frein 3 comporte par ailleurs une couronne 6 solidaire du tube de torsion 4, portant une pluralité d'actionneurs électromécaniques 7. Chacun des actionneurs 7 comporte un moteur électrique (non visible sur les figures), un poussoir 8 déplaçable selon une direction parallèle à l'axe de la roue 1, et un convertisseur (non visible sur les figures) pour convertir un mouvement de rotation du moteur en un mouve15 ment de translation du poussoir 8. Une rotation du moteur dans un premier sens, tendant à faire sortir le poussoir 8, provoque donc le rapprochement du poussoir 8 de la pile de disques 5, jusqu'au contact et à l'application d'une pression sur la 20 pile de disques 5 tendant à faire frotter entre elles les faces en regard des disques tournants et des disques immobiles. On obtient ainsi une action de freinage de la roue 1 par frottement entre les disques. En vue d'assurer une vitesse de réaction très ra25 pide du frein, les poussoirs 8 sont, quand le frein n'est pas actif, maintenus à proximité de la pile de disques, à une distance d correspondant à un jeu normal de fonctionnement, dans la pratique de l'ordre de quelques millimètres. Ce jeu permet la libre rotation de la roue 1, et 30 est calculé pour éviter un contact non désiré entre les poussoirs 8 et la pile de disques à l'issue d'une action de freinage alors que les disques sont très chauds et qu'ils se dilatent, ou lorsque le tube de torsion se rétracte lors du refroidissement. Pour ce faire, à la fin d'une action de freinage, on alimente le moteur électrique pour le faire tourner dans un second sens tendant à faire rentrer le poussoir 8. Ayant mémorisé une position de contact du poussoir 8 contre la pile de disques 5, on recule le poussoir de la 5 distance d prédéterminée, comptée à partir de ladite position de contact, pour placer le poussoir 8 dans une position d'attente (telle qu'illustrée) à proximité immédiate des disques. On notera que la position d'attente du poussoir 8 10 n'est pas fixe mais dépend de l'usure des disques de la pile de disques. En effet, au fur et à mesure de l'usure des disques, l'épaisseur totale de la pile de disques diminue, et la position d'attente du poussoir 8 correspond à une 15 position de plus en plus sortie. A la figure 2, o une pile de disques d'usure maximale a été représentée, on constate que la position d'attente du poussoir 8 correspond à une position du poussoir bien plus sortie que celle illustrée à la figure 1, sur laquelle les disques 20 sont encore neufs. Selon l'invention, et dans le cadre d'une opération de maintenance du frein, on alimente le moteur de façon à le faire tourner dans le second sens, afin de faire reculer le poussoir d'une distance 1 (de l'ordre de 25 plusieurs dizaines de millimètres), suffisante pour permettre le remplacement de la pile de disques usés par une pile de disques neufs plus épaisse. Ainsi, la possibilité de recul offerte par la technologie électromécanique n'est plus utilisée exclusi30 vement pour organiser le jeu de fonctionnement entre le poussoir et la pile de disques, mais est avantageusement utilisée selon l'invention pour simplifier la maintenance des freins de façon considérable. En effet, le recul ainsi effectué supprime toute nécessité de recourir à un ou35 tillage spécifique comme une presse, et évite le démon- tage de l'actionneur lui-même, opération délicate qui ne peut être confiée qu'à un personnel spécialisé. Ce recul peut s'effectuer alors que le frein est encore solidaire de l'aéronef, ce qui présente plusieurs 5 avantages. D'une part, il est possible de profiter de l'alimentation de bord de l'aéronef pour effectuer ce recul, sans qu'aucun câblage ou raccordement spécifique ne soit nécessaire. D'autre part, les poussoirs 8 sont ainsi naturellement protégés contre les coups d'outil, et aussi 10 de la pollution par la poussière de carbone constituant les disques qui ne manque pas de se dégager à l'occasion de la manipulation du frein lors de sa maintenance. Le recul du poussoir fait avantageusement partie d'une procédure automatique qui est déclenchée avant cha15 que intervention sur le frein, soit à l'initiative du pilote de l'aéronef, soit à l'initiative d'un opérateur de maintenance. En variante, ce recul peut s'effectuer alors que la partie du frein supportant les actionneurs (en 20 l'occurrence ici la couronne 6) n'est plus solidaire de l'aéronef. C'est le cas lorsque le frein 3 est désolidarisé de l'aéronef et ramené en atelier pour maintenance. Dans ce cas, plusieurs possibilités sont offertes selon l'invention: on peut tout d'abord faire reculer 25 les poussoirs 8 alors que la couronne 6 est encore solidaire du tube de torsion 4. On peut également faire reculer les poussoirs 8 alors que la couronne 6 a été désolidarisée du tube de torsion 4 (pour ces deux premières possibilités, ainsi que pour le recul des poussoirs dans 30 le cas mentionné plus haut alors que le frein est encore solidaire de l'aéronef, il est avantageux de commander simultanément le recul de tous les poussoirs). On peut encore faire reculer le poussoir d'un actionneur alors que celui-ci a été désolidarisé de la couronne 6, que 35 celle-ci soit encore ou non solidaire du tube de torsion 4. Quand cela s'avérera nécessaire, par exemple en atelier, on utilisera une alimentation externe à l'aéronef pour alimenter le moteur du ou des actionneurs. 5 Le recul du poussoir d'un actionneur au delà d'un jeu normal de fonctionnement selon l'invention peut être exploité pour fournir d'autres fonctionnalités. Selon l'une d'elles, on utilise le recul pour permettre une vérification du bon fonctionnement d'un 10 capteur de position du poussoir 8 d'un au moins des actionneurs 7. Pour ce faire, on recule le poussoir 8 jusqu'à une position de référence indépendante de l'épaisseur de la pile de disques 5, par exemple jusqu'en butée rentrée. Ce recul jusqu'à la position de référence permet de vérifier le bon fonctionnement du capteur de position, en s'assurant que la valeur qu'il indique lorsque le poussoir est reculé jusqu'à ladite position correspond bien à la valeur attendue. Ce recul permet également un recalage dudit capteur de position, en réinitialisant celui-ci à une valeur déterminée lorsque le poussoir est dans ladite position de référence. Ce recalage pourra faire partie d'une procédure 25 automatique de test du frein effectuée de façon ponctuelle ou systématiquement avant chaque actionnement du frein. Selon une autre fonctionnalité, on effectue un recul d'au moins deux actionneurs jusqu'à la position de 30 référence, et on vérifie que les valeurs indiquées par les capteurs de position des actionneurs sont cohérentes entre elles. Selon une autre fonctionnalité offerte par le recul du poussoir selon l'invention, on effectue une éva35 luation de l'usure des disques. Pour ce faire, on fait précéder ou suivre le recul du poussoir jusqu'à une position de référence d'un rapprochement du poussoir vers la pile de disques, jusqu'au contact dudit poussoir avec cette dernière. En lisant la valeur du capteur de position quand le poussoir est dans la position de référence et quand le poussoir est au contact de la pile de disques, on obtient par différence une valeur représentative de l'usure des disques. Le recul du poussoir selon l'invention permet donc de connaître précisément, et à tout instant, le degré d'usure des disques, et ainsi de déclencher une action de maintenance en vue du remplacement de la pile de disques lorsque qu'un degré d'usure critique a été at15 teint. Cette estimation de l'usure pourra faire également partie d'une procédure automatique de test du frein effectuée de façon ponctuelle ou systématiquement avant chaque actionnement du frein. Selon un mode particulier de mise en oeuvre spé20 cialement adapté à des freins ayant plusieurs actionneurs, l'un des actionneurs est employé à presser la pile de disques tandis qu'un autre actionneur est employé à mesurer l'usure selon la méthode décrite ci-dessus. La pression des disques permet de garantir que 25 les disques sont tous en appui l'un sur l'autre, sans jeu entre les disques qui risquerait de fausser la mesure de l'usure. L'invention n'est pas limitée aux modalités particulières de l'invention qui viennent d'être décrites, 30 mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, le procédé peut s'appliquer à un frein électromécanique comportant des actionneurs qui 35 sont montés non pas sur une couronne solidaire du frein, mais directement sur la structure de l'aéronef. C'est le cas par exemple lorsque la couronne 6 est prévue solidaire non pas du tube de torsion 4, mais de l'essieu 2. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un frein électromécanique pour véhicule, notamment pour aéronef, comportant une 5 pile de disques (5) et au moins un actionneur (7) équipé d'un poussoir (8) déplaçable en regard de la pile de disques sous l'action d'un moteur électrique de sorte qu'une rotation du moteur dans un premier sens provoque l'application du poussoir (8) contre la pile de disques 10 (5), caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de faire tourner le moteur dans un second sens opposé au premier sens afin de faire reculer le poussoir (8) au delà d'une distance (d) correspondant à un jeu de fonctionnement normal entre le poussoir (8) et la pile de disques (5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poussoir (8) est reculé suffisamment pour permettre le montage d'une pile de disques neufs en remplacement d'une pile de disques usés. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé 20 en ce que le recul du poussoir (8) est effectué alors que l'actionneur (7) est encore solidaire du véhicule. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour effectuer le recul du poussoir (8), le moteur de l'actionneur (7) est alimenté par une source 25 d'énergie extérieure au véhicule. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poussoir (8) est reculé jusqu'à une position de référence indépendante de l'épaisseur de la pile de disques (5). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite position de référence correspond à une butée rentrée du poussoir(8). 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le recul du poussoir (8) jusqu'à la position de 35 référence est précédé ou suivi d'un rapprochement jusqu'à la venue en contact du poussoir (8) avec la pile de disques (5). 8. Procédé selon la revendication 5, adapté à un frein ayant au moins deux actionneurs caractérisé en ce 5 que le poussoir d'un des actionneurs (7) presse la pile de disques (5) tandis que le poussoir (8) de l'autre actionneur (7) est reculé jusqu'à la position de référence. 9. Procédé selon la revendication 5, adapté à un frein auquel au moins 2 actionneurs, caractérisé en ce 10 que les poussoirs (8) des deux actionneurs (7) sont reculés jusqu'à la position de référence. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de recul du poussoir fait partie d'une procédure préprogrammée de test de l'actionneur (7). 11. Procédé selon la revendication 1, appliqué à un frein d'aéronef ayant plusieurs actionneurs(7) , caractérisé en ce que l'étape de recul est effectuée simultanément pour au moins deux actionneurs (7).