Brevet FR2875876A1 — publié le 20060331

Domaine de l'invention La présente invention concerne un frein de blocage automatique pour arrêter un véhicule. L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre d'un tel frein de blocage automatique. Etat de la technique Des freins de blocage (freins de parking) sont connus selon l'état de la technique sous différentes réalisations. Jusqu'à présent, les véhicules utilisaient souvent un frein de blocage mécanique. Un tel frein est mis en oeuvre par l'intermédiaire d'une poignée actionnée par le conducteur et d'un câble. Récemment, des freins de blocage ou de parking automatiques ont été proposés; ainsi le conducteur actionne le frein de blocage par l'intermédiaire d'un interrupteur installé dans le véhicule. La demande de blocage du conducteur est appliquée à une commande qui entraîne par exemple un moteur électrique équipant le piston de frein pour répondre à la demande de blocage de frein. Dans le cas de tels freins électromécaniques, on peut renoncer à toute transmission hydraulique ou pneumatique de la force. Toutefois, il est nécessaire de prévoir un moteur électrique et ses lignes d'alimentation au niveau de chaque roue. On connaît également des installations de frein électrohydraulique, automatique dans lesquelles la demande de blocage émise par le conducteur est transmise à une commande qui agit sur un moyen hydraulique pour répondre à cette demande de frein de blocage. Dans une telle installation de frein électrohydraulique, il serait souhai- table de disposer d'un signal en retour correspondant à la prise du frein de blocage. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un frein de blocage automatique, caractérisé par - un piston de frein, - un piston auxiliaire, - une chambre à liquide entre le piston de frein et le piston auxiliaire, - un élément de ressort pour précontraindre le piston auxiliaire en di- rection du piston de frein, - une installation à broches reliant le piston auxiliaire par une liaison à vis, - un moteur pour l'installation à broches et une première transmission ainsi qu'une seconde transmission prévues entre le moteur et l'installation à broches, le rapport de transmission de la première transmission étant différent de celui de la seconde transmission, et dont la première transmission entraîne l'installation à broches dans une première direction et la seconde transmission entraîne l'installation à broches dans une seconde direction. Ainsi, selon l'invention, le frein de blocage précontraint de manière hydraulique comporte un verrouillage mécanique pour garantir l'arrêt. Pour libérer le frein de blocage, aucune pression hydraulique supplémentaire n'est nécessaire; la libération se fait uniquement par une force mécanique. Le frein de blocage automatique selon l'invention a ainsi une construction particulièrement compacte et simple. Selon l'invention, pour libérer le dispositif de blocage du frein d'arrêt, il ne faut aucun fluide hydraulique ou pneumatique si bien qu'il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre un générateur de fluide sous pression pour libérer le frein de blocage. Cela permet d'une part d'augmenter la durée de vie du générateur de fluide sous pression et d'autre part il n'y a aucun bruit au desserrage du frein de blocage. Pour desserrer le frein de blocage automatique, on utilise l'assistance de l'énergie accumulée dans le frein de blocage. Cette énergie est de préférence accumulée dans un élément de ressort utilisé pour précontraindre un piston auxiliaire et qui se comprime lorsque le frein de blocage est verrouillé. Le frein de blocage automatique selon l'invention comprend en outre un piston de frein, une chambre à fluide entre le piston de frein et le piston auxiliaire et une installation à broches reliée au piston auxiliaire par une liaison à vis. L'installation à broches est en-traînée par un moteur et par l'intermédiaire d'une première et d'une seconde transmission entre le moteur et l'installation à broches. Le rapport de transmission de la première et de la seconde transmission est différent. Selon l'invention, l'expression rapport de transmission désigne le rapport entre une grandeur d'entrée et une grandeur de sortie. Pour libérer le frein de blocage on peut utiliser un couple différent de celui nécessaire au verrouillage du frein de blocage si bien que pour libérer le frein de blocage, on dispose d'un couple plus important. La première transmission entraîne l'installation à broches dans une première direction et la seconde transmission entraîne l'installation à broches dans une seconde direction opposée à la première direction. Ainsi, le frein de blocage automatique utilise la première transmission par exemple pour verrouiller la position de blocage et la seconde transmission uniquement pour libérer la position verrouillée. Comme le moteur est habituellement un moteur électrique, le déverrouillage du frein de blocage se fait par des moyens purement électromécaniques sans nécessiter de force hydraulique ou pneumatique supplémentaire. On arrive à une construction particulièrement compacte si l'installation à broches comprend de préférence un premier et un second pignon denté qui font chacun partie de la première et de la seconde transmission. Le diamètre du premier pignon denté est de préférence différent de celui du second pignon denté. Selon un développement préférentiel de la présente invention, le frein de blocage comporte un pignon denté d'entraînement porté par l'arbre de sortie ou arbre de l'entraînement du moteur; ce pi-gnon denté peut prendre une première ou une seconde position. Le pi-gnon denté d'entraînement assure l'entraînement de l'installation de broches lorsqu'il est dans sa première position par l'intermédiaire de la première transmission et dans la seconde position, il entraîne l'installation à broches par l'intermédiaire de la seconde transmission. Le pignon denté d'entraînement prend de préférence la première position ou la seconde position en fonction du sens de rotation de l'arbre d'entraînement par un positionnement automatique. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, l'arbre de sortie du moteur comporte un premier pignon denté d'entraînement et un second pignon denté d'entraînement. Le premier pignon denté d'entraînement entraîne la première transmission et le se- Gond pignon denté d'entraînement entraîne la seconde transmission. La première et la seconde transmission ont chacune une roue libre; la roue libre de la première transmission agit dans un premier sens de rotation de l'arbre d'entraînement et la roue libre de la seconde transmission agit dans le sens de rotation opposé de l'arbre d'entraînement. Ainsi, suivant le sens de rotation de l'arbre d'entraînement, il n'y a chaque fois qu'une transmission dans le chemin de transmission de puissance si bien que l'installation à broches fonctionne dans la première direction ou dans la seconde direction. De manière préférentielle, la roue libre de la première transmission et de la seconde transmission est respectivement prévue sur le premier pignon denté d'entraînement et sur le second pignon denté d'entraînement de l'arbre de sortie du moteur. Selon un autre mode de réalisation préférentiel de l'invention, la roue libre équipe de préférence le pignon denté de l'installation à broches. La roue libre peut toutefois être prévue dans la transmission sur une certaine pièce de celle-ci. De manière préférentielle, la première et la seconde transmission sont situées dans le prolongement axial de l'arbre d'entraînement du moteur. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, la première et la seconde transmission sont installées dans le prolongement axial de la broche. De façon préférentielle, le moteur de l'installation de broches se trouve dans le prolongement axial de cette installation ou en parallèle à celleci ou suivant un angle prédéfini de préférence de 90 par rapport à l'installation de broches. La première et la seconde transmission sont de préférence réalisées comme transmission de démultiplication et notamment sous la forme de transmission à pignon droit, de transmission plané-taire, de transmission à courroie crantée ou de transmission à vis. La présente invention concerne en outre un véhicule équipé d'un frein de blocage automatique selon l'invention. L'invention concerne également un procédé de verrouillage et de déverrouillage d'un frein de blocage automatique selon lequel le frein de blocage est mis en prise par une force hydraulique pour assurer le verrouillage mécanique de la position de frein de blocage et il se déverrouille en l'absence de force hydraulique, exclusivement par la force mécanique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation de l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un frein de blocage automatique selon un premier exemple de réalisation de l'invention au cours d'une opération de verrouillage, io la figure 2 est une vue en coupe schématique du frein de blocage de la figure 1 pendant une opération de libération, - la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un frein de blocage automatique selon un second exemple de réalisation de l'invention au cours de l'opération de verrouillage, - la figure 4 est une vue en coupe schématique du frein de blocage de la figure 3 pendant l'opération de libération du frein de blocage. Description de modes de réalisation En référence aux figures 1 et 2 on décrira ci-après un frein de blocage automatique 1 correspondant à un premier exemple de réalisation de la présente invention. Selon les figures 1 et 2, le frein de blocage 1 selon l'invention comprend un piston de frein 2, un piston auxiliaire 3 et une chambre à fluide 4 entre le piston de frein 2 et le piston auxiliaire 3. Il est également prévu une broche 5 reliée au piston auxiliaire 3 par une liaison à vis 6. Le piston auxiliaire 3 assure ainsi le rôle d'un écrou dans la transmission à broches; il est de préférence bloqué en rotation par exemple par une goupille. Un élément de ressort 7 est interposé entre le piston auxiliaire 3 et le boîtier 11 du frein de blocage; il exerce une force de freinage sur le piston auxiliaire 3 pour enfoncer celui-ci en direction du piston de frein 2. Lorsque le frein de blocage est desserré, le piston auxiliaire 3 est appliqué sur une zone de boîtier 1 la venant en saillie entre le piston auxiliaire 3 et le piston de frein 2. Comme cela apparaît en outre aux figures 1 et 2, le piston de frein 2 se compose d'une première partie 2a et d'une seconde partie 2b. On remarque toutefois que le piston de frein 2 peut être réalisé en une seule pièce. La chambre à fluide 4 est rendue étanche par trois éléments d'étanchéité 8, 9, 10. Plus précisément, l'élément d'étanchéité 8 assure l'étanchéité entre le piston de frein 2 et l'environnement extérieur en direction du disque de frein non représenté. L'élément d'étanchéité 9 est installé entre le piston de frein 2 et le piston auxiliaire 3; l'élément d'étanchéité 10 est installé entre le piston auxiliaire 3 et le boîtier 11 du frein de blocage. Les deux éléments d'étanchéité 9, 10 as-surent l'étanchéité de la chambre de fluide 4 par rapport à la chambre à broches 12 logeant la broche 5 et l'élément de ressort 7. Cela garantit io que la broche 5 et l'élément de ressort 7 se trouvent en dehors du fluide. En principe, on remarque également que le fonctionnement de la broche 3 est possible dans un environnement de liquide hydraulique. La référence 25 désigne une conduite d'alimentation et d'évacuation de la chambre à fluide 4. Le piston 2 comporte en outre un perçage borgne 2c qui reçoit l'extrémité de la broche 5. Le perçage borgne 2c constitue une butée pour la broche 5 et bloque la position de verrouillage du frein de blocage 1 lorsque celuici est en prise. Le piston auxiliaire 3 comporte un perçage traversant étagé dont une partie est réalisée sous la forme d'un filetage 6. Le frein de blocage automatique 1 selon l'invention utilise ainsi le piston de frein 2 pour bloquer ou arrêter un véhicule. Le piston de frein est celui utilisé par le frein de fonctionnement normal du véhicule. L'élément d'étanchéité 8 est en outre réalisé sous la forme d'un manchon d'étanchéité exerçant une force de rappel sur le piston de frein 2 en direction du piston auxiliaire 3 dès que le piston de frein 2 est écarté de sa position d'appui vers le bas pour venir en prise avec le dis-que de frein. La broche 5 est entraînée par un moteur électrique 13. Une première transmission 18 et une seconde transmission 19 sont installées entre la broche 5 et le moteur électrique 13. L'axe de sortie ou axe d'entraînement 14 du moteur électrique 13 porte en outre un pignon denté d'entraînement 20. La broche 5 est en forme de vis et sa tête porte la broche 5 avec un premier pignon denté 21 et un second pignon denté 22. Les pignons dentés 21, 22 ont des diamètres différents. Le premier pignon denté 21 se trouve ainsi sur le pignon intermédiaire 23 installé en prise avec l'axe de rotation 23a. Le second pignon denté 22 se trouve en prise avec un pignon denté intermédiaire 24 monté sur l'axe de rotation 24a. Le pignon denté d'entraînement 20 est installé sur l'arbre d'entraînement 14 pour prendre une première position représentée à la figure 1 et une seconde position représentée à la figure 2. Pour cela, l'arbre d'entraînement 14 comporte un filetage 14a permet-tant au pignon denté d'entraînement 20 de prendre la première ou la seconde position suivant le sens de rotation de l'arbre d'entraînement 14. La première transmission 18 comprend ainsi un pignon denté intermédiaire 23 et le premier pignon denté 21 sur la broche 5. La seconde transmission 19 comprend le pignon denté intermédiaire 24 et le second pignon denté 22 sur la broche 5. La seconde transmission 19 a ainsi une démultiplication plus grande que la première transmission 18. La première transmission 18 s'utilise pendant l'opération de verrouillage du frein de blocage 1 et la seconde transmission 198 est utilisée pendant l'opération de déverrouillage du frein de blocage. Le fonctionnement du frein de blocage automatique sera brièvement décrit ci-après. Lorsque le frein de blocage doit par exemple venir en prise, un commutateur correspondant étant actionné par le conducteur, alors le moteur électrique 13 fonctionne et le pignon denté 20, moteur se trouve en prise avec la première transmission 18. La bro- che 5 est ainsi tournée vers le bas en direction du piston de frein 2 jus- qu'à ce que l'extrémité de la broche 5 soit en prise avec la surface de butée du perçage borgne 2c. Dans cette position, du fait de la force de précontrainte de ressort exercée par l'élément de ressort 7, le piston auxiliaire 3 occupe également sa position inférieure et touche la zone de boîtier 11a. Ensuite, le liquide hydraulique arrive dans la chambre à fluide 4 par la conduite 25. Le piston de frein 2 et le piston auxiliaire 3 se déplacent ainsi avec la broche 5 dans des directions opposées. La figure 1 montre un état intermédiaire pendant l'arrivée du liquide de fonctionnement dans la chambre à fluide 4. Le piston auxiliaire 3 est déplacé jusqu'à ce qu'il vienne lui-même en appui contre le boîtier 11. Lorsque le piston de frein 2 applique la garniture de frein contre le disque de frein, le frein de blocage est en prise. Pour garantir mécaniquement cet état, on fait une nouvelle fois fonctionner le moteur électrique 13 dans le même sens de rotation et la broche 5 qui a été soulevée en même temps que le piston auxiliaire 3, est de nouveau tournée jusqu'à ce que son extrémité soit de nouveau en appui dans le perçage borgne 2c. Le frein de blocage est ainsi verrouillé mécanique-ment. Cela permet de réduire la pression dans la chambre à fluide 4. La référence 15 désigne une installation permettant d'éviter le grippage de la broche 5. L'installation 15 évitant le grippage comprend une vis 16 et un élastomère 17. La vis 16 est prévue dans la zone de tête de la broche 5. L'élastomère 17 est prévu dans une cavité 18 du boîtier 11. L'installation 15 évite ainsi que le frottement entre la tête de l'installation à broches 5 et le boîtier 11 n'augmente de façon trop importante. Cela garantit un second actionnement sans difficulté de la broche 5. Pour déverrouiller le frein de blocage 1 suivant l'invention, on commute le pignon denté d'entraînement 20 pour venir en prise avec la seconde transmission 19. Pour le déverrouillage, on entraîne le moteur électrique 13 pour que l'installation à broches 5 se déplace dans la direction opposée. En d'autres termes, l'installation à broches 5 s'écarte du piston de frein 2. La force élastique exercée par l'élément de ressort 7 sollicite l'installation à broche 5 avec une force axiale car la chambre à fluide 4 est hors pression. Ainsi pour déplacer l'installation à broches 5, il faut exercer un couple plus important que pour le verrouillage. Ce couple plus important, nécessaire est fourni grâce à une démultiplication plus importante de la seconde transmission 19. L'installation à broches 5 est alors déplacée jusqu'à ce qu'elle soit appliquée contre l'installation 15 pour éviter le grippage. Le verrouillage mécanique du frein de blocage est ainsi neutralisé et le piston de frein 2 peut se déplacer dans la direction de l'installation à broches 5. Cela se fait entre autres à l'aide de la précontrainte exercée par l'élément d'étanchéité 8 en forme de manchon d'étanchéité. Le frein de blocage est ainsi libéré. Cela permet selon l'invention de déverrouiller le frein de blocage 1 sans utiliser la pression hydraulique. Pour le déverrouillage, il suffit de faire fonctionner le moteur électrique 13 en sens opposé. Ainsi, selon l'invention, il n'est pas nécessaire de solliciter un générateur de liquide sous pression pour libérer le frein de blocage. On évite dans ces conditions le bruit engendré pendant le déverrouillage du frein de blocage. Les bruits générés par l'installation à broches 5 ou le moteur électrique 13 ne sont habituellement pas perçus par le conducteur du véhicule. Mais on remarque que par exemple l'optimisation des démultiplications et la réduction du frottement de la liaison à vis 6 peuvent ainsi réduire au minimum la sollicitation du moteur électrique 13. On remarque que le fluide hydraulique peut être un liquide hydraulique tel que par exemple de l'huile mais aussi un gaz par exemple de l'air. En référence aux figures 3 et 4 on décrira ci-après un second mode de réalisation d'un frein de blocage automatique 1 selon la présente invention. Dans cette description et dans ces figures, on utilisera les mêmes références pour les mêmes pièces ou les pièces de fonction identique que dans le premier exemple de réalisation. A la différence du premier exemple ou mode de réalisation, le frein de blocage 1 du second mode de réalisation comporte non pas un pignon denté d'entraînement 20, mais deux pignons dentés d'entraînement 26, 27. Selon les figures 3 et 4, le premier pignon denté d'entraînement 26 est en prise avec la première transmission 18 et le second pignon denté d'entraînement 27 est en prise avec la seconde transmission 19. Les pignons dentés d'entraînement 26, 27 sont équipés chacun d'une roue libre. Les roues libres sont telles que le premier pignon denté d'entraînement 26 tourne dans un premier sens de rotation avec l'arbre de sortie ou arbre moteur 14; le second pignon denté d'entraînement 27 n'est pas entraîné en rotation dans le premier sens de rotation du fait de la roue libre. Pour le sens de rotation opposé, le second pignon denté d'entraînement 27 est mis en rotation et le premier pignon denté d'entraînement 26 n'est pas entraîné en rotation du fait de sa roue libre. lo Ainsi, comme dans le premier exemple de réalisation, on peut réaliser une opération de verrouillage par le premier pignon denté d'entraînement 26 et la première transmission 18, et une opération de déverrouillage en faisant fonctionner le moteur électrique 13 en sens opposé par l'intermédiaire du second pignon denté d'entraînement 27 et la seconde transmission 19. Comme dans le premier exemple de réalisation, la seconde transmission 19 a un rapport de démultiplication plus grand que la première transmission 18. On remarque que la fonction de roue libre peut également être réalisée sur l'un des pignons dentés de la transmission 18 ou 19. Pour le reste, le second exemple de réalisation correspond au premier exemple de réalisation et pour cela on se reportera à la description correspondante. REVENDICATIONS 1 ) Frein de blocage automatique comprenant: - un piston de frein (2), un piston auxiliaire (3), - une chambre à liquide (4) entre le piston de frein (2) et le piston auxiliaire (3), - un élément de ressort (7) pour précontraindre le piston auxiliaire (3) en direction du piston de frein (2), - une installation à broches (5) reliant le piston auxiliaire (3) par une liaison à vis (6), - un moteur (13) pour l'installation à broches (5) et une première transmission (18) ainsi qu'une seconde transmission (19) prévues entre le moteur (13) et l'installation à broches (5), le rapport de transmission de la première transmission (18) étant diffé- rent de celui de la seconde transmission (19), et dont la première transmission (18) entraîne l'installation à broches (5) dans une première direction et la seconde transmission (19) entraîne l'installation à broches (5) dans une seconde direction. 2 ) Frein de blocage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation à broches comprend un premier pignon denté (21) et un second pignon denté (22). 3 ) Frein de blocage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre du premier pignon denté (21) est différent du diamètre du second pignon denté (22). 4 ) Frein de blocage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' un pignon denté d'entraînement (20) associé à l'axe de sortie (14) du moteur (13) prend une première position ou une seconde position, et dans la première position le pignon denté d'entraînement (20) entraîne l'installation à broches (5) par la première transmission (18) et dans la seconde position le pignon (20) entraîne l'installation à broches (5) par la seconde transmission (18). 5 ) Frein de blocage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pignon denté d'entraînement (20) prend la première position ou la seconde position en fonction du sens de rotation de l'arbre d'entraînement (14). 6 ) Frein de blocage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première transmission (18) comprend un premier pignon denté d'entraînement (26) installé sur l'arbre de sortie (14) et la seconde transmission (19) comprend un second pignon denté d'entraînement (27) installé sur l'arbre d'entraînement, la première transmission (18) et la seconde transmission (19) ayant chacune une roue libre, et la roue libre de la première transmission agit dans un premier sens de rotation de l'arbre d'entraînement (14) et la roue libre de la seconde transmission (19) agit dans la direction opposée de l'arbre d'entraînement (14). 7 ) Frein de blocage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les roues libres de la première et de la seconde transmission (18, 19) sont prévues chacune sur le premier et le second pignon denté d'entraînement (26, 27) de l'arbre d'entraînement (14). 8 ) Frein de blocage selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la roue libre est prévue chaque fois sur les pignons dentés (21, 22) de l'installation à broches (5). 9 ) Frein de blocage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première transmission (18) et la seconde transmission (19) sont ins- tallées dans le prolongement axial de l'arbre d'entraînement (14). 10 ) Frein de blocage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la première transmission (18) et la seconde transmission (19) sont pré- vues dans le prolongement axial de l'installation de broches (5). 11 ) Frein de blocage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (13) est disposé dans le prolongement axial de l'installation à broches (5) ou parallèlement à cette installation (5) ou suivant un angle notamment un angle de 90 par rapport à l'installation à broches (5). 12 ) Véhicule comprenant un frein de blocage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 13 ) Procédé de verrouillage et de déverrouillage d'un frein de blocage (1) automatique selon lequel on met le frein de blocage (1) en prise par une force hydraulique et ensuite, par la mise en oeuvre du frein de blocage on a une fixation mécanique de celui-ci, et le frein de blocage se déverrouille sans l'application d'une force hydraulique.