Brevet FR2883638A1 — publié le 20060929

Domaine de l'invention L'invention concerne un dispositif de mesure de force de freinage pour un frein à friction, spécialement prévu pour les véhicules et plus particulièrement pour les véhicules utilitaires. Pour pouvoir régler la force de freinage d'un frein à friction, une mesure ou un calcul de la force de freinage est nécessaire. La régulation de la force de freinage par exemple en fonction d'une position de pédale de frein ou de levier de frein peut déjà être prise en tant que telle comme une valeur de choix. Egalement dans le cas d'une protection anti- blocage, anti-patinage et/ou d'une régulation de la dynamique de conduite (ABS, ASR, FDR) une mesure ou un calcul de la force de frein de roue peut valoir la peine pour améliorer les valeurs de réglage. Etat de la technique On connaît d'après le document DE-196 39 686-Al, une installation de frein pour un véhicule utilitaire avec un dispositif de me-sure de la force de freinage à chaque frein de roue. Les freins de roue de l'installation de frein connue sont des freins à friction électromagnétiques; ils présentent chacun un actionneur de frein électromagnétique qui pousse les garnitures de frein contre un corps de frein destiné à freiner, par exemple un disque de frein et génère ainsi une force de freinage. La présente invention est certes prévue pour de tels freins à friction pour un véhicule utilitaire, toutefois elle ne se limite pas à ce type de frein. Pour la mesure de la force de freinage, le dispositif de mesure de force de freinage du système de freinage connu présente des capteurs de force disposés sur les vis de fixation des freins avec lesquelles les freins de roue sont fixés au support de frein et entre les freins de roue et les supports de frein. Les capteurs de force mesurent une force ou une modification de la force qui sollicite les vis de fixation. La force s'obtient à partir d'une force de pré- contrainte par un couple d'attraction des vis de fixation et par une sollici- tation des vis de fixation par une force de freinage lors de l'actionnement des freins de roue. La force de freinage agit sur les freins de roues et est transmise à partir de ceux-ci par les vis de fixation au support de frein. La force ou la modification de force qui agit sur les vis de fixation dépend de la force de freinage et peut même lorsque l'interaction n'est pas linéaire être utilisée comme grandeur d'entrée pour le réglage de la force de freinage. Avantages de l'invention Le dispositif de mesure de force de freinage selon l'invention caractérisé en ce que le dispositif de mesure de force de freinage présente une installation de mesure de déplacement qui mesure un déplacement du frein à friction provoqué par le corps de freinage lors de l'actionnement du frein à friction. Le principe de base de l'invention est que l'actionnement du frein à friction implique une force de freinage sur le frein à friction qui met en déplacement le frein à friction. Le déplacement ou la course du frein à friction, même très faible, est mesurable et cons- titue une mesure pour la force de freinage. Il n'est pas nécessaire qu'il y ait une dépendance linéaire entre le déplacement du frein à friction et la force de freinage. Le déplacement provient d'une déformation élastique de la pièce de construction maintenant le frein à friction par exemple un support de frein d'un véhicule utilitaire. Le déplacement du frein à friction peut également être une (très petite) rotation d'un support de mâchoire de frein d'un frein à tambour qui n'est pas absolument rigide comme le support de frein d'un frein à disque. Le frein à friction peut également être guidé coulissant, avec au moins une composante de la direction de coulissement devant s'étendre dans la direction périphérique du corps de frein à freiner, par exemple un disque. La mesure du déplacement se fait avantageusement sans contact et peut par exemple être réalisée de manière optique, induc- tive, capacitive ou magnétique. L'installation de mesure de déplacement présente par exemple deux parties pouvant se déplacer l'une par rapport à l'autre dont le dispositif de mesure, mesure le mouvement relatif. Une des deux parties est par exemple un émetteur et l'autre partie un capteur dont le signal se modifie lors d'un déplacement relatif des deux parties ou qui établit un signal lors d'un mouvement relatif de l'émetteur par rapport au capteur. L'une des parties est fixée sur le frein à friction alors que l'autre partie est fixée à un emplacement fixe. Par un emplacement fixe on entend une disposition sur le train du véhicule par exemple à un support de roue qui n'est pas déformé ou moins déformé, ou déformé d'une autre manière que le support de frein par la force de freinage, de sorte que la force de freinage engendre lors du freinage, un déplacement relatif entre les deux parties. En théorie, il est égal que l'émetteur ou le capteur soit fixé sur le frein de roue ou soit disposé fixe. De manière préférentielle, pour obtenir un court tracé de lignes, on dispose le capteur sur ou à proximité de l'électronique de régulation de la force de freinage. Si l'électronique de ré- gulation de la force de freinage est disposée sur le frein à friction, on fixe alors de préférence le capteur à celui-ci. Ainsi le dispositif électronique de régulation de la force de freinage est par exemple disposé de manière centrale dans le véhicule la disposition a un emplacement fixe du capteur semble alors avantageuse. On peut également disposer l'émetteur et le capteur de l'installation de mesure de déplacement côte à côte par exemple sur le frein à friction et disposer un transformateur de signal ou un déflecteur de signal en tant qu'autre partie de l'installation de mesure de déplacement de manière fixe. Un formeur de signal selon l'invention est par exemple une partie pièce qui influence un champ électromagnétique ou magnétique. Si l'émetteur et le capteur se déplacent en même temps lors du freinage de manière relative par rapport au formeur de signal, alors le convertisseur de signal modifie le champ électromagnétique ou magnéti-que et ainsi le signal du capteur, ce qui permet la mesure du déplacement du frein à friction. Le formeur de signal peut par exemple être une nervure, une rainure métallique ou équivalent. Le déflecteur de signal dans le sens de l'invention est par exemple un réflecteur qui détourne un rayon lumineux d'un système de mesure de déplacement optique. Le déflecteur de signal doit être incliné par un mouvement provoqué par la force de freinage pour modifier la direction du rayon lumineux réfléchi. Le dispositif de freinage selon l'invention est prévu en particulier pour un frein à friction électromécanique. L'avantage de l'invention est une mesure directe de la force de freinage d'un frein à friction indépendamment par exemple d'une valeur de frottement g entre le corps de frein et les garnitures de freinage qui varient lors de modifications des conditions d'utilisation comme par exemple en cas d'humidité ou de modification de température. Le dispositif de me-sure de force de freinage selon l'invention est aussi indépendant des gar- nitures de frein et n'est pas influencé par le changement des garnitures de frein. D'autres avantages de l'invention sont la simplicité de réalisation avec un coût réduit, une construction robuste et dans le cas de dispositif de mesure non optique, une insensibilité à l'humidité et au salissures. Dessins L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide de l'exemple de réalisation représenté aux dessins. Ainsi: - la figure 1 est une représentation en coupe d'un frein à friction avec un dispositif de mesure de force de freinage selon l'invention selon la ligne I-I de la figure 2; et - la figure 2 est une vue d'un frein à friction selon la figure 1, avec une vue en direction axiale par rapport à un disque de frein. Les figures sont à considérer comme des représentations schématiques simplifiées. Description de l'exemple de réalisation Le frein à friction 1 d'un véhicule utilitaire représenté à la figure 1 est réalisé sous la forme d'un frein à disque. Ce frein présente un étrier 2 en forme de cadre 11, qui présente comme cela est visible à la figure 2, deux plaques 3 parallèles de chaque coté d'un disque de frein 4. La position du disque de frein 4 est représentée à la figure 1 en trait inter-rompu. Les deux plaques 3 sont fixées de manière rigide avec deux ancra- ges 5 en forme de boulon perpendiculaires aux deux plaques 3 et traversaux aux disques de frein 4. Les deux ancrages 5 se trouvent à l'extérieur de la périphérie du disque de frein 4. Les deux ancrages 5 et les deux plaques 3 constituent l'étrier de frein 2. Du côté intérieur des plaquettes 3 associées au disque de frein 4, se trouvent des garnitures de frein 6, 7. Les ancrages 5 sont disposés coulissant avec des manchons en matière synthétiques 8 dans des manchons 9. L'étrier de frein est ainsi disposé coulissant transversalement par rapport au disque de frein, il s'agit ainsi d'un étrier flottant. Les perçages du manchon 9 dans lesquels les ancrages 5 sont disposés coulissants avec les douilles synthétiques 8 ne présentent pas une section circulaire mais une section sensiblement longitudinale comme par exemple une section elliptique ou ovale. Une direction longitudinale des sections des perçages s'étend tangentiellement ou en forme d'arc de cercle en direction périphérique par rapport au disque de frein 4. La déformation élastique du manchon 8 permet un décalage de l'étrier de frein dans la direction périphérique du disque de frein 4. Les manchons 9 sont des pièces d'un support de frein 10 à partir desquelles s'étendent des bras 11 sensiblement radialement vers l'extérieur, les extrémités de ces bras présentant les manchons 9. Le support de frein 10 constitue également un support de roue qui porte en rotation, une roue de véhicule non représentée. L'une des deux garnitures de frein 6 est fixe dans l'étrier de frein 2, l'autre garniture de frein 7 peut se déplacer dans la périphérie du disque de frein 4 en formant un angle aigu par rapport au disque de frein 4. Plus précisément, la garniture de frein 7 peut se déplacer selon un chemin en hélice par rapport au disque de frein 4. Sur sa face arrière associée au disque de frein 4, celui-ci présente une plaque de rampe 12 ap- pelée également ci-après garniture de frein coulissante 7. Un des cotés de la plaque de rampe 12 opposée au disque de frein 4 présente une double rampe 13 en auge qui s'étend dans la direction périphérique du disque de frein 4. Les doubles rampes 13 augmentent dans les deux directions de rotation du disque de frein 4 selon un angle aigu par rapport au disque de frein 4. La plaque 3 de l'étrier 2 présente des doubles rampes complémentaires 14 sur sa face intérieure associée à la plaque de rampe 12. Des corps roulants 15, par exemple des rouleaux ou des billes, se trouvent dans les doubles rampes 13, 14, c'est-à-dire entre les plaques de rampe 12 et la plaque 3 de l'étrier de frein. Pour l'actionnement du frein à friction 2 la garniture de frein 7 est poussée dans la direction périphérique du disque de frein 4 en direction de rotation du disque de frein 4. Alors les corps roulants 15 roulent sur des chanfreins diamétralement opposés des doubles rampes 13, 14 de la plaque de rampe 12 et de la plaque 3 de l'étrier de frein 2. Les corps roulants 15 poussent la plaque de rampe 12 pour la dégager de la plaque 3 et ainsi poussent la garniture de frein contre le disque de frein 4. Une force de réaction pousse l'étrier de frein transversalement par rapport au disque de frein 4 et pousse la garniture de frein opposée 6 contre l'autre côté du disque de frein 4 qui est alors freiné par les deux garnitu- res de frein. Le disque de frein 4 en rotation exerce une force de friction en direction périphérique sur les garnitures de frein coulissantes 7 qui délivrent en fonction d'un effet de coin des doubles rampes 13, 14 agissant avec les corps roulants 15 une force de pression supplémentaire sur la garniture de frein 7. La force de pression sur les garnitures 6, 7 contre le disque de frein 4 et ainsi la force de freinage est augmentée, le frein à friction 2 présente une auto-amplification. Un coulissement des garnitures de frein 7 dans la direction périphérique du disque 4 pour l'actionnement du frein à friction 2 se fait au moyen d'un activateur électromécanique, c'est-à-dire au moyen d'un moteur électrique et d'un entraînement mécanique. L'actionneur n'est pas représenté sur les dessins pour des raisons de clarté. Selon l'invention, le frein à friction présente un dispositif de mesure de la force de freinage 16. Des formes de réalisation différentes sont représentées à la figure 2. Un exemple de réalisation de l'invention présente une installation de mesure de déplacement magnétique 17, 18. L'installation de mesure de déplacement 17, 18 présente un aimant permanent 17 et un capteur magnétique 18. L'aimant permanent 17 également nommé émetteur est disposé à un emplacement fixe sur un bras 19 qui s'étend radialement à partir du support de frein et de roue 10. Ce bras 19 n'est pas relié à l'étrier de frein 2 et n'est pas chargé par la force de freinage. Le capteur magnétique 18 est en face de l'aimant permanent 17 sur l'étrier de frein 2. Lors de l'actionnement du frein à friction 2, le disque de frein 4 en rotation délivre une force de friction sur l'étrier de frein 2, cette force le déplace. Le déplacement peut être mesuré avec le capteur magnétique 18 même lorsqu'il est petit. Le déplacement de l'étrier de frein lors du freinage est une mesure pour la force de freinage et peut être utilisée pour le réglage de la force de freinage. la force de friction délivrée par le disque de frein en rotation sur l'étrier de frein lors du freinage déforme le support de frein 10 en particulier ses bras 11 qui maintiennent l'étrier de frein 2, de manière élastique, ce qui conduit à un déplacement de l'étrier de frein 2. Une déformation élastique a également lieu dans le cas de supports de frein 10 relativement massifs et en relation avec cela on a également un déplacement mesurable de l'étrier de frein 2. Dans l'exemple de réalisation représenté et décrit, le déplacement de l'étrier de frein 2 est agrandi par les perçages des manchons 9 qui présentent des sections al-longées dans la direction périphérique du disque de frein 4, et qui logent l'étrier de frein 2 avec les douilles synthétiques 8. Cela n'est pas indispen- sable pour la mise en oeuvre de l'invention. Le capteur magnétique 18 est disposé sur une platine non représentée d'un appareil de régulation électronique disposé dans un boîtier 20 sur le côté arrière de la plaque 3 de l'étrier de frein opposée au dis-que de frein 4. Un câblage du capteur magnétique 18 est ainsi superflu. En principe, il est possible de disposer également l'élément permanent 17 sur l'étrier de frein 2 (non représenté). Le champ magnétique de l'élément permanent est influencé par le bras 19 et se modifie lors-que l'étrier de frein 2 se déplace relativement par rapport au bras 19 lors du freinage. Le bras 19 constitue dans ce cas un formeur de signal 19. La mesure du déplacement de l'étrier de frein 2 lors du freinage est également possible de manière inductive ou capacitive. Pour la mesure inductive, on peut prévoir une bobine 21 sur l'étrier de frein 2 dans laquelle plonge un noyau 22 qui s'étend à partir du bras 19 du sup- port de frein et de roue 10. Le déplacement de l'étrier de frein 2 lors du freinage déplace la bobine 21 sur le noyau 22 et modifie ainsi l'inductivité du dispositif bobine/noyau 21, 22. La modification d'inductivité est également une mesure pour le déplacement de l'étrier de frein et ainsi pour la force de freinage du frein à friction 1. Pour la mesure capacitive du déplacement on peut utiliser par exemple un condensateur à plaques 23 dont les plaques s'interpénètrent en peigne, car montées en alternance sur l'étrier de frein et sur le bras 19 du support de frein et de roue 10. Les plaques de condensateur coulissent ainsi l'une par rapport à l'autre lorsque l'étrier de frein se déplace lors du freinage. La capacité du condensateur 23 change et peut être ainsi utilisée comme mesure pour la force de freinage. Pour une mesure optique du déplacement on peut par exemple utiliser une diode laser 24 prévue dans la plaque 3 de l'étrier de frein 2 dont le rayon laser 25 est réfléchi par un réflecteur 26 vers un capteur également désigné par la référence 24. Le réflecteur 26 est disposé sur un bras 11 du support de frein 10 recevant l'étrier de frein 2. La force agissant lors du freinage sur le bras 11 le plie ou le tord ou déforme le bras 11 de manière élastique ce qui fait basculer le réflecteur 26 et le dé- vie. La déviation du rayon laser 25 constitue une mesure pour la force de freinage. La déviation du rayon laser 25 est amplifiée par un pliage élastique de la plaque 3 lors de l'actionnement du frein à friction 2. Les quatre installations de mesure de déplacement 16 représentés et décrits sont considérées comme des variantes pour la déter- mination de la force de freinage à partir desquelles on peut choisir un exemple de réalisation de l'invention. Le dispositif de mesure de force de freinage selon l'invention ne se limite pas au frein à disque représenté mais peut en principe également être utilisé pour d'autres freins à frictions comme par exemple les freins à tambour. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de mesure de force de freinage pour un frein à friction, caractérisé par une installation de mesure de déplacement (16) qui mesure un déplace-5 ment du frein à friction provoqué par un corps de freinage (4) lors de l'actionnement du frein à friction (2). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, c aractérisé en ce que l'installation de mesure de déplacement (16) présente deux parties (17, 18; 21, 22) mobiles l'une par rapport à l'autre, dont le mouvement relatif est mesuré par l'installation de mesure de déplacement (16), l'une des deux parties (18, 21) étant sur le frein à friction (2) alors que l'autre des deux parties (17; 22; 26) est fixe du côté du train du véhicule. 3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'installation de mesure de déplacement (16) présente un aimant (17) comme l'une des parties et un capteur magnétique (18) comme autre par-20 tie. 4 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des deux parties de l'installation de mesure de déplacement (16) est 25 un déformateur de signal (19) ou un déflecteur de signal (26). 5 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de mesure de déplacement (16) présente un capteur (18), le dispositif de mesure de force de freinage présente un appareil de commande électronique, et le capteur (18) est sur ou dans l'appareil de commande électronique. 6 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le frein à friction (2) est fixé avec l'une des parties (17; 22) de l'installation de mesure de déplacement (16) sur un support de frein (10) et l'autre partie de l'installation de mesure de déplacement (16) est fixée à une console (19) non soumise à la force de freinage. 7 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein à friction (2) est guidé coulissant avec un déplacement de coulissement dépendant de la force de freinage. 8 ) Dispositif selon la revendication 1, lo caractérisé en ce que le dispositif de mesure de force de freinage présente un frein à friction électromécanique.