Brevet FR2883055A1 — publié le 20060915

Domaine de l'invention La présente invention concerne un frein de service et de stationnement de véhicules comportant un piston sollicité en pression. Etat de la technique Dans le domaine des véhicules utilitaires, on utilise actuellement habituellement des freins à disques comme freins de service. Ces freins comportent un piston sollicité en pression pour pousser dans ces conditions une garniture de frein contre un disque de frein. Pour assurer la fonction de frein de fonctionnement on actionne ces freins, mécaniquement par un câble (câble Bowden) et un levier de frein à main. Le levier de frein à main comporte une installation d'encliquetage amovible qui maintient le frein en position actionnée c'est-à-dire tiré. Le document DE-195 02 927-Al décrit un frein de service et de stationnement qui comporte un piston de frein sollicité en pres- Sion comme les freins de service habituels. Pour assurer la fonction supplémentaire de frein de stationnement, ce frein connu comporte des cliquets qui maintiennent le piston en position active lorsqu'ils sont ver-rouillés. L'actionnement du verrou d'encliquetage se fait en appliquant un choc de pression par la conduite hydraulique du frein lorsque le frein est actionné. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un frein notamment un frein hydraulique fonctionnant de façon générale comme frein à pression c'est-à-dire par exemple comme frein pneumatique sans que l'invention ne soit limitée au type de frein à disque. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un frein du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend un piston de stationnement, un organe d'écartement réglable qui maintient à écartement réglable le piston de frein et le piston de stationnement, un élément de ressort qui sollicite le piston de stationnement dans le sens de l'actionnement du piston de frein, et une installation de retenue amovible qui retient le piston de stationnement contre la force développée par l'élément de ressort, le piston de stationnement est sollicité en pression contre la force de l'élément de ressort, et l'organe d'écartement comprend une broche et un écrou dont les filetages ne sont pas autobloquants, la broche ou l'écrou étant fixe en rotation et l'autre pièce, c'est-à-dire l'écrou ou la broche, étant tenu fixe en rotation lorsque l'installation de retenue est libérée et que l'élément de ressort sollicite le piston de frein par l'intermédiaire du piston de stationnement et de l'organe d'écartement dans le sens de l'actionnement du frein de service et de stationnement, alors que l'autre pièce, c'est-à- dire l'écrou ou la broche, peut tourner si le piston de stationnement est retenu contre la force développée par l'élément de ressort. En d'autres termes, le frein de service et de fonctionne-ment selon l'invention comporte en plus du piston de frein sollicité en pression également un piston de stationnement également sollicité en pression. Le piston de stationnement est sollicité contre la force développée par un élément de ressort c'est-à-dire dans le sens de la libéra- tion du piston de frein ou du frein. L'application de la pression de piston peut se faire en commun ou de manière séparée. En outre le frein de service et de stationnement selon l'invention comporte un organe d'écartement réglable qui maintient le piston de frein et le piston de stationnement à une distance réglable. L'organe d'écartement peut tenir les deux pistons à une distance fixe mais néanmoins réglable ou également régler la distance des deux pistons dans un sens c'est-à-dire vers une distance maximale ou une distance minimale. En outre le frein de service et de stationnement selon l'invention comporte un élément de ressort qui agit sur le piston de sta- tionnement dans le sens de l'actionnement du piston de frein ou du frein. L'expression élément de ressort a un sens large et englobe par exemple des ressorts métalliques ou en matière plastique, des éléments en caoutchouc ou un ressort à gaz. Une installation de retenue libérable maintient le piston de stationnement contre la force développée par l'élément de ressort lorsque le frein de stationnement est ouvert. L'organe d'écartement du frein de service et de fonctionnement selon l'invention comporte une broche avec un écrou dont les filetages ne sont pas autobloquants. En appliquant une force axiale sur la broche ou sur l'écrou on peut déplacer axialement la broche ou l'écrou et faire tourner l'autre pièce c'est-à-dire l'écrou ou la broche. Soit la broche soit l'écrou de l'organe d'écartement est solidaire en rotation et l'autre pièce dans le cas d'une broche fixe c'est-à-dire l'écrou et dans le cas d'un écrou solidaire en rotation il s'agit de la broche qui est tenue solidairement en rotation lorsque l'installation de retenue est libérée et que l'élément de ressort agit sur le piston de frein par le piston de stationnement et l'organe d'écartement dans le sens de l'actionnement du frein de service et de stationnement. Ainsi lorsque l'élément de ressort agit sur le piston de frein par l'intermédiaire du piston de stationnement et de l'organe d'écartement dans le sens de l'activation du frein de service et de stationnement, à la fois l'écrou et la broche de l'organe d'écartement sont solidaires en rotation de sorte que la distance entre les deux pistons reste constante. Cette condition doit être remplie pour que l'élément de ressort puisse transmettre sa force de ressort et la broche dont les filetages ne sont pas autobloquants jusqu'au piston de frein. Le piston de frein sollicité par l'élément de ressort pousse la garniture de friction contre l'organe de frein à freiner par exemple le disque de frein ou le tambour de frein c'est-à- dire le frein de service et de fonctionnement constituant un frein de stationnement encore appelé frein d'arrêt. Si en revanche le piston de stationnement est retenu contre la force développée par l'élément de ressort c'est-à-dire que l'élément de ressort n'exerce pas sa force sur le piston de frein, alors l'écrou et la broche de l'organe d'écartement peuvent tourner. Le piston de frein peut ainsi se déplacer de façon habituelle par l'application de la pression pour l'actionnement du frein. L'organe d'écartement se règle alors automatiquement sur la distance entre le piston de frein et le pis-ton de stationnement. Pour actionner le frein on applique la pression au piston du frein de service et de stationnement pour pousser la garniture de frein contre l'organe de frein à freiner par exemple le disque de frein Le freinage de service n'est pas influencé par le piston de stationnement qui est retenu par l'installation de retenue contre la force développée par l'élément de ressort. Le freinage de service se fait ainsi de façon habituelle comme cela est connu pour les freins de service hydrauliques. Pour un freinage de stationnement on actionne le frein de fonctionnement et de service selon l'invention également en appliquant la pression au piston de frein. L'organe d'écartement se règle automatiquement sur la distance. L'installation de retenue est libérée de sorte que l'élément de ressort peut agir sur le piston de fonctionnement dans le sens de l'actionnement du frein de service et de stationnement. Le piston de frein est activé par l'intermédiaire de l'organe d'écartement et il main-tient la garniture de frein poussée contre l'organe à freiner. L'élément de ressort exerce la force de freinage de stationnement par l'intermédiaire du piston de stationnement, de l'organe d'écartement et du piston de frein contre la garniture de frein qui est poussée contre l'organe de frein de sorte que l'on peut couper la pression du frein de service et de stationnement L'invention a l'avantage de constituer un frein de service et de stationnement compact pour un véhicule automobile en forme de frein de roue; ce frein peut par exemple être intégré dans le frein à tambour ou dans l'étrier d'un frein à disque. On supprime ainsi le câble et le levier du frein à main. En outre, le frein de service et de stationne- ment selon l'invention convient comme frein de stationnement automatique actionné par exemple par une énergie extérieure par exemple fournie par une pompe hydraulique. La pompe hydraulique existe dans les systèmes antiblocage (systèmes ABS, TCS, ESP, EHB) ou les installations de freinage à énergie extérieure de sorte que les moyens corn- plémentaires mis en oeuvre pour réaliser le frein de stationnement automatique sont faibles. Le frein de stationnement automatique a l'avantage de ne pas être actionné par la force musculaire. Un avantage supplémentaire de l'invention est sa compensation automatique de l'usure car à la libération du frein, le piston de frein ne revient pas dans sa position initiale mais est par exemple rappelé par un joint d'étanchéité de piston, élastique, d'une certaine course assurant simplement le dégagement de la garniture de frein par rapport à l'organe de frein. Pour tenir l'écrou et la broche solidairement en rotation par la force exercée par l'élément de ressort, un développement de l'invention prévoit d'une part un embrayage commutable entre l'écrou ou la broche et d'autre part le piston de stationnement. De manière plus particulière le frein de service et de stationnement selon l'invention est caractérisé en ce que l'écrou ou la bro- che comportent un embrayage commutable avec le piston de stationnement, cet embrayage étant embrayé lorsque l'installation de retenue est libérée et que l'élément de ressort sollicite le piston de frein par l'intermédiaire du piston de stationnement et de l'organe d'écartement dans le sens de l'actionnement du frein de fonctionnement et de stationnement, alors que l'embrayage est débrayé si le piston de stationnement est retenu contre la force de l'élément de ressort. Les embrayages commutables sont connus en soit et peuvent être réalisés par exemple sous la forme d'embrayages à griffes ou de profil à dents multiples pour une liaison par la forme et/ou par le frottement. Il est prévu de préférence un embrayage à frottement car il peut s'engager de façon continue quelle que soit la position de rotation. Les embrayages à liaison de forme font toutefois également partie de la présente invention. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses: - l'embrayage comporte un cône intérieur coopérant avec un cône extérieur, -l'installation de retenue comporte un verrou qui vient prendre derrière une partie en contre-dépouille du piston de stationnement, - le verrou est commandé en pression, - le verrou est sollicité en pression en commun avec le piston de frein et la mise en pression du piston de stationnement peut être coupée de la mise en pression du piston de frein. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans le dessin annexé dans lequel: - l'unique figure est une coupe d'un exemple de réalisation d'un frein de service et de stationnement. Description du mode de réalisation Le frein de service et de stationnement 10 représenté dans le dessin comporte un boîtier 12 recevant un piston de frein 14 à commande hydraulique. Ce piston coulisse axialement. Le boîtier 12 peut également être appelé cylindre ou cylindre de frein. Pour le freinage on applique la pression au piston de frein 14 qui pousse une garniture de frein non représentée contre un organe de frein également non représenté tel qu'un disque de frein ou un tambour de frein. Ces moyens du frein de service et de stationnement sont connus et correspondent à des freins hydrauliques de roue (frein de service) habituels de véhicules automobiles. Le boîtier 12 peut par exemple faire partie d'un étrier de frein non représenté dans le cas d'un frein à disque hydraulique. Un piston de stationnement 16 est logé coulissant dans la direction axiale du boîtier 12, de façon coaxiale au piston de frein 14. Le piston de stationnement est soumis à l'action d'un élément de ressort dans la direction d'actionnement du piston de frein 14. L'élément de ressort se compose d'un certain nombre de ressorts Belleville 18 logés dans le piston de stationnement 16 en forme de piston creux et s'appuyant contre le couvercle 20 du boîtier. Ce couvercle est fixé du coté du piston de stationnement 16 contre le boîtier 12 à l'opposé du piston de frein 14. Le piston de frein 14 comporte une broche 22 reliée solidairement à ce piston. Cette broche est coaxiale au piston 14, 16. La broche 22 traverse la cloison 24 du boîtier 12 sépa- rant hydrauliquement les deux pistons 14, 16. La broche 22 coulisse dans la cloison 24 et l'étanchéité est assurée par un joint 26. La broche 24 arrive jusque dans un orifice central du piston de stationnement 16. Un écrou 28 est engagé sur la broche 22. Cet écrou se trouve dans l'orifice central du piston de stationnement 16. Les filetages engrainés de la broche 22 et l'écrou 28 ont un pas important de sorte que ces filetages ne sont pas autobloquants. L'écrou 28 comporte un cône extérieur 30 qui coopère avec le cône intérieur 32 de l'orifice central du piston de stationnement 16. Les deux cônes 30, 32 s'ouvrent en direction du piston de frein 14 et forment un embrayage commutable 30, 32 fonctionnant par frottement sous l'effet du mouvement axial du piston de stationnement 16. L'écrou 28 est monté à rotation par deux paliers axiaux à billes 34, 36. L'un des paliers à billes 34 est logé avec un anneau élasti- que 38 placé dans une rainure périphérique à l'embouchure de l'orifice central dans le piston de stationnement 16 dans lequel il est bloqué. L'autre palier axial à billes 36 qui se trouve du côté de l'écrou 28 à l'opposé du piston de frein 14 s'appuie par un manchon 40, axialement contre le couvercle 20 du boîtier. Le manchon 40 est dimensionné pour soulevé par le palier à billes 38 l'écrou 28 et son cône extérieur 30 par rapport au cône intérieur 32 du piston de stationnement 16 lorsque le piston de stationnement 16 est appliqué contre le couvercle 20 du boîtier. Cela signifie que l'embrayage formé par le cône intérieur et le cône extérieur 30, 32 est alors débrayé. En coulissant le piston de station-nement 16 en direction du piston de frein 14, on met en appui les deux cônes 30, 32 et on embraye l'embrayage 30, 32 qu'ils forment de sorte que l'écrou 28 est solidaire en rotation du piston de stationnement 16. Le boîtier 12 comporte des verrous 42 pour le piston de stationnement 16. Dans l'exemple de réalisation de l'invention tel que représenté et décrit, les verrous 42 ont une forme de broche; ils sont logés dans les perçages du boîtier 12 en pouvant coulisser radialement par rapport au piston de stationnement 16. Les verrous 42 sont poussés par les éléments de ressort 44 en prise dans une rainure périphérique 46 du piston de stationnement 16. La rainure 46 constitue une partie en contre dépouille du piston de stationnement 16 dans laquelle viennent pendre les verrous 42. Dans cette position de verrouillage, les verrous 42 retiennent le piston de stationnement 16 contre la poussée exercée par les ressorts Belleville 18 s'appuyant contre le couvercle 20 du boîtier. Pour déverrouiller on applique la pression aux verrous 42 c'est-à-dire qu'on les repousse radialement vers l'extérieur par la force hydraulique contre la force développée par les éléments de ressort 44 pour les dégager de la rainure 46 du piston de stationnement 16. Le piston de stationnement 16 peut alors coulisser librement. Les verrous 42 constituent ainsi une installation de retenue amovible qui maintient le piston de stationnement 16 contre la force développée par les ressorts Belleville 18. L'actionnement du frein de service et de stationnement comme frein de service se fait de façon habituelle en appliquant la pres- Sion au piston de frein 14. Comme le filetage de la broche 22 et de l'écrou 28 n'est pas autobloquant et que l'écrou 28 en position ver-rouillée, appliqué contre le couvercle 20 du boîtier pour le piston de stationnement 16 peut tourner librement, l'écrou 28 ne gêne pas la translation du piston de frein 14; la translation du piston de frein 14 fait tourner l'écrou 28 par la broche 22. Pour une action de frein de service, le piston de stationnement 16 est coupé hydrauliquement du piston de frein 14 par l'électrovanne 48. Les verrous 42 sont reliés hydrauliquement au piston de frein 14 et lorsque le piston de frein 14 est mis en pression ils le sont également et cela dans le sens du déverrouillage. Toutefois les ressorts Belleville 18 qui poussent contre le piston de stationnement 16 retiennent les verrous 42 par une liaison de frottement dans la rainure 46 du piston de stationnement 16 qui ne peut être déverrouillée malgré l'application de la pression aux verrous 42. Même pour une pression importante, les ressorts Belleville 18 interdisent le déverrouillage du piston de stationnement 16. Pour faire fonctionner le frein de service et de stationne-ment 10 comme frein de stationnement, on ouvre l'électrovanne 48 si bien que le piston de stationnement 16 communique avec le piston de frein 14 et les verrous 42. Ensuite on applique la pression hydraulique qui pousse par le piston de frein 14 la garniture de frein non représentée contre le disque de frein également non représenté c'est-à-dire que le frein de service et de stationnement 10 est actionné comme pour une action de freinage de service. De plus, la pression agit sur le piston de stationnement 16 contre la force développée par les ressorts Belleville 18 c'est-à-dire dans la direction opposée du piston de frein 14. Les verrous 42 sont ainsi déchargés et ne se bloquent plus dans la rainure 46 du piston de stationnement 16. La pression hydraulique repousse les verrous 42 contre la force des éléments de ressort 44, radialement vers l'extérieur déverrouillant ainsi le piston de stationnement 16. Ensuite on coupe la pression hydraulique et les ressorts Belleville 18 poussent le piston de stationnement 16 dans la direction du piston de frein 14. Le cône intérieur 32 du piston de stationnement 16 vient en appui contre le cône extérieur 30 de l'écrou 28 de sorte que l'embrayage 30, 32 formé par les deux cônes se ferme et l'écrou 28 est alors solidaire en rotation du piston de stationnement 16. Le piston de stationnement 16 soumis à l'action des ressorts Belleville 18 pousse alors par l'intermédiaire de l'écrou 28 et de la broche 22 solidaire en rotation, le piston de frein 16 contre le disque de frein de sorte que le frein de fonctionnement et de stationnement reste activé. Même après la disparition complète de la pression, les ressorts Belleville 18 maintiennent le frein de fonctionnement et de stationnement 10. L'écrou 28 et la broche 22 forment un organe d'écartement 22, 28 autoréglable qui maintient le piston de frein 14 à distance réglable du piston de stationnement 16. Lors de l'actionnement du frein de service et de stationnement 10 fonctionnant comme frein de stationnement 10, l'organe d'écartement auto-réglable 28, 22 maintient comme cela était décrit, la distance donnée entre le piston de frein 14 et le piston de stationnement 16 même si la position du piston de frein 14 a changé à cause de l'usure de la garniture de frein. Le frein de service et de stationnement 10 selon l'invention comporte ainsi une installation de compensation d'usure à réglage automatique. Pour libérer le frein de stationnement, on ouvre l'électrovanne 48 pour appliquer la pression hydraulique qui sollicite le piston de frein 14, le piston de stationnement 16 et les verrous 42. La pression repousse le piston de stationnement 16 contre la force développée par les ressorts Belleville 18 en l'écartant du piston de frein 14 vers le couvercle 20 du boîtier. Le cône intérieur 32 du piston de stationnement 16 se libère également du cône extérieur 30 de l'écrou 28; cela signifie que l'embrayage 30, 32 formé par les deux cônes 30, 32 s'ouvre et l'écrou 28 peut tourner librement. Puis on ferme l'électrovanne 48 pour que le volume de liquide hydraulique du piston de stationnement 16 reste emprisonné et maintienne le piston de stationnement 16. La pression hydraulique du piston de frein 14 et du ver- rou 42 est coupée pour que les éléments de ressort 44 puissent pousser lo les verrous 42 dans la rainure 46 du piston de stationnement 16 et ver-rouiller ce dernier. Puis on ouvre l'électrovanne 48 et on libère le frein de fonctionnement et de stationnement 10 qui peut maintenant servir comme frein de service ou comme frein de stationnement. Le frein de service et de stationnement 10 selon l'invention comporte une installation de compensation d'usure: à la fin de l'opération de freinage, le piston de frein 14 comme cela est connu des freins à roue hydraulique, est rappelé par l'élasticité d'un joint d'étanchéité de piston 50 suffisamment pour libérer le frein 10, écarter la garniture de frein à friction non représentée par rapport au disque de frein également non représenté. REVENDICATIONS 1 ) Frein de service et de stationnement de véhicule comportant un piston de frein (14) soumis à l'action de la pression, caractérisé en ce qu' il comprend un piston de stationnement (16), un organe d'écartement réglable (22, 28) qui maintient à écartement réglable le piston de frein (14) et le piston de stationnement (16), un élément de ressort (18) qui sollicite le piston de stationnement (16) dans le sens de l'actionnement du piston de frein (14), et une installation de retenue amovible (42) qui retient le piston de stationnement (16) contre la force développée par l'élément de ressort (18), le piston de stationnement (16) est sollicité en pression contre la force de l'élément de ressort (18), et l'organe d'écartement (22, 28) comprend une broche (22) et un écrou (28) dont les filetages ne sont pas autobloquants, la broche (22) ou l'écrou (28) étant fixe en rotation, et l'autre pièce c'est-à-dire l'écrou (28) ou la broche étant tenu fixe en rotation lorsque l'installation de retenue (42) est libérée et que l'élément de ressort (18) sollicite le piston de frein (14) par l'intermédiaire du piston de station- nement (16) et de l'organe d'écartement (22, 28) dans le sens de l'actionnement du frein de service et de stationnement (10), alors que par contre l'autre pièce, c'est-àdire l'écrou (28) ou la broche (22), peut tourner si le piston de stationnement (16) est retenu contre la force développée par l'élément de ressort (18). 2 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrou (28) ou la broche (22) comportent un embrayage commutable (30, 32) avec le piston de stationnement (16), cet embrayage étant em- brayé lorsque l'installation de retenue (42) est libérée et que l'élément de ressort (18) sollicite le piston de frein (14) par l'intermédiaire du piston de stationnement (16) et de l'organe d'écartement (22, 28) dans le sens de l'actionnement du frein de fonctionnement et de stationnement (10), alors que l'embrayage est débrayé si le piston de stationnement (16) est retenu contre la force de l'élément de ressort (18). 3 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'embrayage (30, 32) est un embrayage à friction. 4 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'embrayage (30, 32) comporte un cône intérieur (32) coopérant avec un cône extérieur (30). 5 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de retenue comporte un verrou (42) qui vient prendre derrière une partie en contre-dépouille (46) du piston de stationnement (16). 6 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le verrou (42) est commandé en pression. 7 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le verrou (42) est sollicité en pression en commun avec le piston de frein (14) et la mise en pression du piston de stationnement (16) peut être coupée de la mise en pression du piston de frein (14).