Brevet FR2882799A1 — publié le 20060908

DISPOSITIF ELASTIOUE POUR UN SYSTEME DE FREINAGE DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne un dispositif élastique pour un système de freinage de véhicule automobile. Elle concerne plus particulièrement un dispositif élastique pour un système de freinage d'un véhicule automobile dans lequel un piston applique une pression sur un ensemble de freinage. Sur les véhicules automobiles équipés de freins à disque qui comportent un frein de parking intégré à l'étrier, les freins à disque et les plaquettes, lorsque le système de freinage est sollicité, subissent une dilatation thermique qui les déforme ainsi que l'ensemble du système de freinage. L'inconvénient est qu'après le refroidissement de cet ensemble, le bilan de la contraction thermique des différents organes du système de frein de parking se traduit globalement par un écartement du disque de frein et la plaquette associée, et donc par une diminution de l'effort de serrage du frein de parking. A titre d'exemple, décrit à la figure 1, la situation 1. .a représente une situation initiale du système de freinage 1 sans sollicitation thermique, tandis que la situation 1.b représente une situation du système de freinage 1 après une sollicitation thermique. Cette sollicitation peut parfois se traduire par une mise en cône du disque 2, tel que représenté sur le schéma. Si le frein de parking 4 est serré alors que l'on se trouve dans cette situation l.b, le refroidissement ultérieur peut conduire à la situation 1.c, c'est à dire que les plaquettes 3 peuvent ne plus être en contact avec le disque 2, et présenter un jeu Aj lorsque le système de freinage 1 se refroidit et revient à son état initial. En pratique, pour un frein de parking 4 classique, un câble de frein permet d'avoir une réserve élastique qui compense partiellement ce problème. Il est toutefois difficile de contrôler que le conducteur comprime systématiquement cette réserve élastique. Un objectif de la présente invention est de garantir une réserve élastique suffisante pour compenser toutes les contractions d'un système de freinage muni d'un frein de parking automatique pour lequel on peut commander et contrôler la force de serrage appliquée. En réponse à des objectifs que l'on retrouve invariablement chez les différents constructeurs automobiles, la présente invention se veut également peu coûteuse et peu encombrante. Io Pour répondre à ces objectifs, l'invention propose un dispositif tel que précédemment cité. Ce dispositif est caractérisé en ce que des moyens élastiques de rappel sont positionnés entre le piston et l'ensemble de freinage, en ce que ces moyens élastiques sont comprimés par le piston lorsque la pression exercée sur l'ensemble de freinage est supérieure à une pression is déterminée, et en ce que la détente de ces moyens élastiques génèrent sur l'ensemble de freinage une pression complémentaire à celle exercée par le piston. Selon différentes caractéristiques de l'invention, É les moyens élastiques de rappel sont en appui contre un plateau solidaire du 20 déplacement de la tige du piston, le plateau présentant des logements aptes à recevoir une extrémité des moyens élastiques de rappel. É les éléments élastiques de rappel sont montés et précontraints à l'intérieur d'un couvercle qui est monté de façon irréversible sur le plateau d'appui du piston. É le couvercle est muni d'une collerette déformable et en ce que le plateau est muni d'une gorge, la collerette du couvercle étant emmanchée à force dans la gorge du plateau. É la face intérieure du couvercle présente un relief autour duquel est centré un des éléments élastiques de rappel, de sorte que le couvercle est arrêté en rotation. É le plateau du piston présente des perçages pour accéder à l'intérieur du piston, et en ce que le couvercle présente des trous aptes à se superposer aux perçages réalisés dans le plateau. É les moyens élastiques de rappel sont formés de deux ressorts qui sont symétriques par rapport au centre du plateau, et orientés principalement dans le sens de déplacement de la tige du piston. Io L'invention vise à protéger également un véhicule automobile dont le système de freinage est muni d'un frein de parking automatique, caractérisé en ce que le système de freinage est associé à un dispositif élastique selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantage de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique de la situation selon l'état de la technique d'un système de freinage par rapport à une sollicitation 20 thermique, - la figure 2 est un schéma de principe des étapes de fonctionnement du dispositif élastique selon l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique d'un mode de réalisation du dispositif élastique selon l'invention, - la figure 4 est une représentation schématique des éléments du dispositif élastique représenté à la figure 3, - la figure 5 est un graphique représentatif de la pression de freinage en fonction des déformations dues aux contraintes thermiques du système de freinage, selon l'état de l'art et avec un dispositif élastique selon l'invention, - la figure 6 est un graphique représentatif de la caractéristique d'un 5 ressort selon un mode de réalisation de l'invention. Un mode de réalisation du dispositif élastique selon l'invention est représenté aux figures 2 à 4. Un piston 5 permet de transcrire la commande générée par l'unité de contrôle 8 en une pression spécifique sur la plaquette de frein 3. Ce piston 5 Io est formé d'un corps cylindrique 6 dans lequel coulisse une tige 7, cette tige 7 portant à son extrémité libre un plateau d'appui 20. Ce plateau 20 est classiquement en liaison directe avec la plaquette de frein 3 et c'est le déplacement commandé de la tige 7 du piston 5 qui fait appliquer, par l'intermédiaire du plateau 20, une pression sur la plaquette 3 pour coller celle ci contre le disque. Dans la présente invention, un couvercle 30 est monté sur le plateau d'appui 20 de sorte que ce soit la face extérieure 31 du couvercle 30, opposée au piston 5, qui réalise l'appui contre la plaquette de frein 3 en cas d'utilisation du frein de parking 4. Ce couvercle 30 permet surtout la mise en place de la réserve élastique selon l'invention. Ainsi, à titre d'exemple, deux ressorts 23 sont logés entre le plateau d'appui 20 et la face intérieure 32 du couvercle, en regard du plateau d'appui 20. Le plateau d'appui 20 présente la forme d'un élément sensiblement cylindrique dont la face fonctionnelle 21, opposée à la tige 7 du piston 5 est munie de deux logements 22 aptes à recevoir chacun un élément élastique de rappel 23, par exemple un ressort. Cette face 21 est également muni de deux perçages 24 d'accès à l'intérieur du corps du piston 5, de sorte qu'un opérateur, lors d'un traitement en après-vente, puisse remonter le piston 5. Le couvercle 30 du dispositif élastique IO est monté de façon irréversible sur le plateau d'appui 20. A titre d'exemple, une collerette déformable 33 forme un élément mâle du couvercle 30 qui est montée en force dans une gorge 25 formant un élément femelle du plateau d'appui 20. Les distances de la collerette déformable 33 par rapport à la face intérieure du couvercle 30, et de la gorge 25 par rapport à la face fonctionnelle 21 du plateau d'appui 20, sont calculées de sorte qu'un espace suffisant est produit pour loger deux éléments de rappel élastique 23 entre le couvercle 30 et le plateau 20. La fonction élastique du dispositif 10 selon l'invention est réalisée grâce à des éléments élastiques de rappel 23 identiques, précontraints dans les logements 22 réalisés dans le plateau d'appui 20 du piston 5 d'une part, et en appui contre le couvercle 30 d'autre part. Ces éléments élastiques 23 sont au moins au nombre de deux, et présentent en tout cas un positionnement symétrique par rapport au centre du plateau 20. A titre d'exemple, représenté aux figures 3 et 4, les éléments élastiques de rappel sont deux ressorts 23 dimensionnés pour permettre au dispositif de provisionner une course de quelques millimètres au delà d'une valeur de pression déterminée P lim correspondant à la limite supérieure d'un freinage classique, mais pour ne pas bouger avant cette limite. Afin d'assurer le guidage des ressorts 23, et d'arrêter en rotation le couvercle 30 par rapport au piston 5, des emboutis sont réalisés sur le couvercle 30, de sorte que la face intérieure 32 du couvercle 30 présente un relief 34 sur lequel est centré un des ressorts 23. De plus, afin de ne pas obstruer l'accessibilité à la tige du piston en après-vente, des trous 35 sont réalisés dans le couvercle 30 de sorte qu'ils correspondent aux perçages d'accès 24 au piston 5 réalisés dans le plateau d'appui 20. De façon avantageuse, le dispositif élastique 10 présente donc la forme représentée à la figure 3, dans laquelle les perçages après vente 24 d'une part, et les logements 22 d'autre part, forment respectivement une diagonale d'un carré sur la face fonctionnelle du plateau d'appui 20, et dans laquelle le couvercle 30 présente deux trous 35 laissant le passage vers 1.es perçages 24 du plateau 20, et un relief 34 en regard d'un des logements 22 du plateau 20. Le principe de fonctionnement de la réserve élastique pour un frein de parking 4 est représenté à la figure 2:_ Pour les freinages pendant la phase de roulage, le dispositif de réserve élastique 10 est inactif et il se comporte alors comme une entretoise io indéformable (fig. 2a). Dans ce cas, c'est l'ensemble formé par la tige 7 du piston 5 et le dispositif élastique 10 qui est en mouvement. Le système de freinage 1 fonctionne selon ce schéma, pendant la phase de roulage, avec une pression appliquée sur la plaquette de frein 3 comprise entre une valeur nulle et une valeur déterminée P_lim correspondant à la limite is supérieure d'un freinage classique, cette valeur pouvant être à titre d'exemple de 130Bars. À l'activation du frein de parking 4,, la commande envoyée au piston 5 permet d'exercer un effort supérieur à l'effort nécessaire pour un freinage classique, de manière à comprimer la réserve élastique du dispositif de l'invention 10 (fig. 2b). La pression sur la plaquette 3 qui en résulte est supérieure à la valeur de pression déterminée P lim correspondant à la limite supérieure d'un freinage classique. Le ressort 23, dimensionné pour se comprimer au delà de cette dernière valeur P lim, se comprime pour créer la réserve élastique. C'est alors la tige 7 du piston 5 seule qui se déplace en comprimant le ressort 23 du dispositif élastique 10. Puis, lors de son refroidissement après le serrage initial, le système de freinage 1 se contracte et le ressort 23 se détend pour compenser cette déformation. Le frein de parking 4 étant serré depuis l'étape précédente, et le système de freinage I se refroidissant et revenant à sa géométrie initiale, la détente du dispositif élastique I O entraîne le seul déplacement du couvercle 30 (fig. 2c). Sous l'action du ressort 23, la plaquette 3 est plaquée contre le disque 2, par l'intermédiaire du couvercle 30. Les graphiques de la figure 5 mettent en évidence l'avantage que procure u n dispositif élastique I 0 selon l'invention. Ils spécifient la relation entre les déformations du système de freinage 1 et la pression de freinage. La dilatation thermique provoqué par l'échauffement du système de freinage 1 en phase de roulage peut apparaître au niveau du disque 2, des garnitures de frein to pour chaque plaquette 3, ou encore des étriers. Dans le cas extrême représenté à la figure 5.a pour un système de freinage classique, en l'occurrence pour une température d'environ 400 C, le système de freinage 1 se déforme d'environ 0,5 mm pour une première pression P supl supérieure à la valeur de pression déterminée P lim correspondant à la limite supérieure d'un freinage classique, puis cette déformation M passe à environ 0,6 min pour une deuxième pression P_sup2 supérieure à la première pression P sup 1. Dans le même cas extrême représenté à la figure 5.b, pour un système de freinage 1 muni d'un dispositif élastique 10 selon l'invention, cette déformation M passe à environ 1,5 mm pour la même deuxième pression P_sup2. En se refroidissant, le système de freinage 1 se rétracte dans les deux cas d'une même valeur d retr, due aux caractéristiques intrinsèques de l'ensemble de freinage 1, ce qui a pour conséquence de faire chuter la pression exercée sur la plaquette 3 à une valeur très basse pour un système classique, alors qu'avec un dispositif élastique 10, cette pression reste sensiblement la même. Comme vu précédemment, le dispositif élastique 10 vise à précontraindre un ressort 23 dans un couvercle 30 fixé en série sur le piston 5 du système de freinage. Cette précontrainte du ressort 23 est calculée pour qu'il n'y ait pas de déplacement relatif du couvercle 30 par rapport au piston 5 pour tous les freinages en phase de roulage. Dans le cadre des applications actuelles, la précontrainte peut-être 5 calculée comme suit: F,= PxS FP: l'effort de précontrainte à appliquer au ressort P: la pression équivalente de précontrainte ( environ 130 bars, par exemple, les freinages extrêmes n'exigeant pas plus que cette pression sur les Io freins arrières) S: la section interne du piston du frein arrière. En phase de parking, l'idée est de bander la réserve élastique en générant un effort de serrage supérieur à Fp. La définition de la caractéristique du ressort 23 peut alors être représentée telle qu'à la figure 6. Cette figure montre en trait plein puis en pointillé la courbe caractéristique d'un ressort 23 du dispositif. L'effort de précontrainte Fp a été défini au paragraphe ci-dessus, il est associé à un déplacement D. Ainsi, jusqu'à Fp, il n'y a aucun écrasement de la réserve élastique alors qu'a partir de Fp on a une compression du ressort 23 selon la caractéristique pratique Cp du ressort 23 en pointillés. Ce dispositif de réserve élastique 10 est applicable sur les véhicules équipés de frein de parking automatique capable de générer un effort supérieur à celui nécessaire pour freiner le véhicule en phase de roulage, et sur les véhicules qui seront équipés de freins électriques à l'arrière du type EMB (electro-mechanical braking). Il sera compris que ces applications sont présentées à titre non limitatif, et que tout système de freinage pourra en être muni dès lors qu'il permet la mise en place d'une contrainte sur un élément élastique de rappel pour créer une réserve élastique en série du piston. La présente invention présente l'avantage d'être le plus compact possible, pour permettre d'avoir des impacts les plus faibles possible sur la définition du système de freinage, et d'être réalisable dans im coût minimum pour ne pas avoir d'impact sur le prix du système de freinage. L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. 2882799 to REVENDICATIONS 1./ Dispositif élastique (10) pour un ensemble de freinage (1) d'un véhicule automobile dans lequel un piston (5) applique une pression sur un ensemble de freinage (1), caractérisé en ce que des moyens élastiques de rappel (23) sont positionnés entre le piston (5) et l'ensemble de freinage (1), en ce que ces moyens élastiques (23) sont comprimés par le piston lorsque la pression exercée sur l'ensemble de freinage (1) est supérieure à une pression déterminée (P lim), et en ce que la détente de ces moyens élastiques (23) to génèrent sur l'ensemble de freinage (1) une pression complémentaire à celle exercée par le piston (5). 2./ Dispositif élastique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques de rappel (23) sont en appui contre un plateau (20) solidaire ts du déplacement de la tige (7) du piston (5), le plateau (20) présentant des logements (24) aptes à recevoir une extrémité des moyens élastiques de rappel (23). 3./ Dispositif élastique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les 20 éléments élastiques de rappel (23) sont montés et précontraints à l'intérieur d'un couvercle (30) qui est monté de façon irréversible sur le plateau d'appui (20) du piston (5). 4./ Dispositif élastique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le 25 couvercle (30) est muni d'une collerette déformable (33) et en ce que le plateau (20) est muni d'une gorge (25), la collerette (33) du couvercle (30) étant emmanchée à force dans la gorge (25) du plateau (20). zt 5.! Dispositif élastique selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la face intérieure (32) du couvercle (30) présente un relief (34) autour duquel est centré un des éléments élastiques de rappel (23), de sorte que le couvercle (30) est arrêté en rotation. 6.! Dispositif élastique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le plateau (20) du piston (5) présente des perçages (24) pour accéder à l'intérieur du piston (5), et en ce que le couvercle (30) présente des trous (35) aptes à se superposer aux perçages (24) réalisés dans le plateau (20). 7./ Dispositif élastique selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les moyens élastiques de rappel sont formés de deux ressorts (23) qui sont symétriques par rapport au centre du plateau (20), et orientés principalement dans le sens de déplacement de la tige (7) du piston (5). 8.1 Véhicule automobile dont l'ensemble de freinage (1) est muni d'un frein de parking automatique, caractérisé en ce que l'ensemble de freinage (1) est associé à un dispositif élastique (10) selon les revendications 1 à 7. 9./ Procédé de serrage d'un ensemble de freinage d'un véhicule automobile dans lequel un piston (5) applique une pression sur un ensemble de freinage (1) correspondante à une certaine quantité de freinage, caractérisé en ce qu'il comprend une première étape dans laquelle le piston (5) applique une pression initiale sur l'ensemble de freinage (1) supérieure à la pression correspondante à la quantité de freinage, et dans laquelle le piston génère une compression d'au moins un élément élastique de rappel (23) positionné en série entre le piston (5) et l'ensemble de freinage (1), une deuxième étape dans laquelle l'ensemble de freinage (1) se rétracte de sorte qu'il s'éloigne du piston (5), et une troisième étape dans laquelle la détente d'au moins un élément élastique de rappel (23) applique une pression sur l'ensemble de freinage (1).