Brevet FR2875878A1 — publié le 20060331

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour déterminer le fonctionnement d'un élément de ressort d'une installation de frein automatique qui comprend un piston de frein, un piston auxiliaire, une chambre à liquide entre le piston de frein et le piston auxiliaire, une installation à broche reliée au piston auxiliaire par une liaison vissée ainsi qu'un moyen d'entraînement de l'installation à broche. L'invention concerne également un dispositif pour déterminer le fonctionnement d'un élément de ressort d'une installation de frein automatique notamment pour les installations de frein électrohydrauliques réalisées sous la forme d'une combinaison d'un frein de service et d'un frein de stationnement. Etat de la technique On connaît différentes réalisations d'installations de frein de véhicule. A la place d'installations de frein mécanique, hydraulique ou pneumatique, les véhicules sont de plus en plus équipés d'installations de frein électrohydraulique ou électromécanique. De tels freins électromécaniques sont connus comme freins combinés de service et de stationnement. Le frein de blocage ou de stationnement (frein de parking) est actionné par exemple par le conducteur à l'aide d'un simple interrupteur placé dans le véhicule. La demande de blocage du conducteur est transmise à une commande qui entraîne par exemple un moteur électrique équipant le piston de frein pour répondre à la de-mande de freinage de blocage ou freinage de stationnement. De telles installations de frein électrohydraulique ou électromécanique peuvent comporter un élément de ressort. Les éléments de ressort ou plus simplement les ressorts sont certes des composants connus et confirmés mais les installations de frein existantes n'ont pas de moyen pour contrôler le bon fonctionnement des éléments de ressort. Outre le fait que les éléments de ressort peuvent se casser ou être détruits, la précontrainte exercée par l'élément de ressort peut également diminuer. Or, cela influence négativement la puissance de freinage si bien qu'il est souhaitable de surveiller l'élément de ressort équipant une installation de frein. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'élément de ressort assure la précontrainte du piston auxiliaire en direction de la chambre à liquide, et le fonctionne- ment du ressort est déterminé par l'actionnement de l'installation à broche à l'aide du moyen d'entraînement dans des positions prédéfinies de l'installation de frein en fonction du niveau de pression régnant dans la chambre de liquide. Vis-à-vis de l'état de la technique, le procédé selon l'invention offre l'avantage de contrôler le fonctionnement du ressort. L'invention permet de détecter à la fois une rupture du ressort ou une perte ou une diminution de la précontrainte exercée par le ressort. Le niveau de pression utilisé selon l'invention est celui de la chambre à liquide de l'installation de frein. Le fait que l'installation à broche puisse ou non être actionnée dans une position prédéfinie est utilisé comme mesure de l'aptitude au fonctionnement de l'élément de ressort. Le procédé de contrôle du fonctionnement de l'élément de ressort est de préférence effectué lorsque l'installation de frein est en position de frein de stationnement. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, le procédé selon l'invention est effectué à la fin d'une manoeuvre de freinage de service du véhicule lorsque le véhicule est à l'arrêt. Selon un autre développement intéressant, le procédé selon l'invention est exécuté pendant l'actionnement du frein de sta- tionnement. De manière particulièrement préférentielle, le procédé selon l'invention pour contrôler le fonctionnement de l'élément de ressort consiste à saisir le mouvement de l'installation à broche à l'aide d'un capteur, notamment d'un capteur de vitesse de rotation ou d'un capteur optique. Selon un autre développement intéressant, on saisit le mouvement de l'installation à broche à l'aide d'un capteur Hall équipant le moyen d'entraînement ou moteur de l'installation à broche. Selon un autre développement préférentiel, on saisit le mouvement de l'installation à broche à l'aide de la mesure du courant absorbé par le moteur entraînant l'installation à broche. De manière préférentielle, lorsqu'un défaut de fonction- nement est constaté pour l'élément de ressort, l'information est transmise au conducteur. Le message de défaut est de préférence fourni par une installation optique ou acoustique. Il est particulièrement avantageux d'effectuer le procédé selon l'invention à chaque manoeuvre du frein de stationnement et/ ou à chaque freinage de service suivi de l'arrêt du véhicule. Cela garantit une surveillance permanente de l'élément de ressort. Le dispositif selon l'invention pour contrôler le fonctionnement d'un ressort d'une installation de frein automatique applique le procédé défini ci-dessus. Le dispositif selon l'invention comporte à cet effet une unité de commande et des capteurs pour déterminer le mouvement ou l'immobilisation de l'installation à broche. Si l'installation de frein comporte par exemple des capteurs répondant à d'autres fonctions sur le moyen d'entraînement de l'installation à broche, aucun autre composant n'est nécessaire au dispositif de l'invention qui peut se servir des capteurs existants qui auront ainsi une multiple fonction. Cela permet de réduire les coûts au minimum. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation de l'invention repré- senté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de frein à l'état hors pression, - la figure 2 est une vue schématique de l'installation de frein de la figure 1 à l'état de mise en pression. Description du mode de réalisation Une installation de frein automatique 1 selon un exemple de réalisation de l'invention sera décrite ci-après en référence aux figures 1 et 2. L'installation de frein 1 de ce premier exemple de réalisation est une installation de frein électrohydraulique. Selon les figures 1 et 2, l'installation de frein 1 selon l'invention se compose d'un piston de frein 2, d'un piston auxiliaire 3 et d'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. Un élément de ressort 7 est placé entre le piston auxiliaire 3 et une partie 11 du boîtier de l'installation de frein 1; cet élément de ressort exerce une force de ressort sur le piston auxiliaire 3 qui enfonce le piston auxiliaire 3 en direction du piston de frein 2. Le piston auxiliaire 3 s'applique contre une zone 11 a du boîtier lorsqu'il n'y a pas de pression dans la chambre à fluide 4. Dans la position représentée à la figure 1, l'installation de frein 1 est à l'état desserré c'est-à-dire que le frein de blocage ou de frein de stationnement est hors de prise. La chambre à fluide ou chambre à liquide 4 est rendue étanche à l'aide de trois éléments d'étanchéité 8, 9, 10; elle est alimentée en pression hydraulique par l'intermédiaire d'une conduite hydraulique non représentée. Plus précisément, l'élément d'étanchéité 8 assure l'étanchéité du piston de frein 2 vis-à-vis de l'extérieur en direction du disque de frein non représenté. L'élément d'étanchéité 9 est placé entre le piston de frein 2 et le piston auxiliaire 3 évitant ainsi que le liquide hydraulique ne passe dans la zone de la liaison vissée 6. Un élément d'étanchéité 10 est prévu entre le piston auxiliaire 3 et la partie de boîtier 11 de l'installation de frein. Ainsi, les éléments d'étanchéité 8 et 9 assurent l'étanchéité de la chambre à liquide 4 vis-àvis d'un volume 12 dans lequel se trouve la broche 5 et l'élément de ressort 7. On garantit ainsi que la broche 5 et l'élément de ressort 7 restent hors contact du liquide hydraulique. Il est à remarquer qu'en principe, on pourrait également faire fonctionner la broche 5 dans un environnement du liquide hydraulique. L'élément d'étanchéité 8 est 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 déplacé vers le bas à partir de sa position de repos représentée à la figure 1. En outre, un perçage borgne 2a est réalisé dans la zone 2b de section réduite du côté du piston de frein 2 tourné vers le piston auxiliaire 3. Ce perçage borgne 2a sert notamment à recevoir l'extrémité de la broche 5 et forme une butée pour cette broche 5. On peut égale- ment envisager des modes de réalisation avec une section plate/non creuse sans perçage borgne. Le piston auxiliaire 3 comporte un perçage traversant 3a de forme étagée; une partie du perçage traversant 3a est munie d'un filetage pour la liaison vissée 6 avec la broche 5. La zone du perçage étagé 3a de diamètre plus grand, reçoit la partie 2b du piston de frein 2. La broche 5 est entraînée par un moteur électrique 13. Le moteur électrique 13 est relié à la broche 5 par une transmission comprenant un premier pignon denté 14 et un second pignon denté 15. Le premier pignon denté 14 est porté directement par l'arbre de sortie 13a du moteur électrique 13. La tête de la broche 5 est munie d'une denture 5a en prise avec le second pignon denté 15. L'axe de rotation du pignon denté 15 porte la référence 15a. La transmission formée par les pignons 14, 15 et 5a est une transmission réductrice pour réduire la vitesse de ro- tation relativement élevée du moteur électrique 13 attaquant la broche 5. L'installation de frein automatique selon les figures 1 et 2 concerne à la fois le frein de blocage ou frein de stationnement et le frein de service normal du véhicule. Lorsque l'installation de frein est utilisée comme frein de stationnement, on se sert du même piston de frein 2 que pour le freinage de service normal. L'actionnement de l'installation de frein 1 sera décrit ci-après. La figure 1 montre l'état de repos de l'installation de frein 1. Pour effectuer une opération de freinage, de blocage ou plus simplement un freinage de stationnement, dans une première étape, on fait fonctionner le moteur électrique 13 dont le couple est transmis à la broche 5 par l'intermédiaire de la transmission. La broche 5 tourne vers le bas jusqu'à venir s'appliquer contre le fond du perçage borgne 2a. A ce moment, la broche 5 ne peut plus faire descendre plus loin le piston de frein 2 en direction du disque de frein car la puissance du moteur 13 n'est pas suffisante ou parce qu'il y a une butée pour la broche 5. Si la commande constate par exemple à partir du courant reçu par le moteur électrique 13 que la broche 5 est en appui contre le piston de frein 2 (courant très élevé dans le moteur), le moteur hydraulique est arrêté et le liquide hydraulique est fourni à la chambre à liquide 4. Le piston auxiliaire 3 et la broche 5 remontent ainsi jusqu'à ce que la broche 5 soit venue contre la butée 16. La butée 16 est composée d'un élément 16a en forme de bille et d'un élément élastique 16b; cette butée évite un trop fort frottement entre la tête de la broche 5 et le boîtier 11. De plus, le liquide hydraulique qui alimente la chambre à liquide 4 fait descendre le piston de frein 2 jusqu'à ce qu'il soit appuyé contre le disque de frein (non représenté) répondant ainsi à la demande du conducteur. La figure 2 montre cet état. Dans l'état représenté à la figure 2, l'élément de ressort 7 est partiellement comprimé. La force développée par l'élément de ressort 7 est choisie pour être précontrainte pour un niveau de pression pré- déterminé régnant dans la chambre à liquide 4. Cela signifie qu'en des- sous de ce niveau de pression prédéfini, le piston auxiliaire 3 chargé par ressort ne peut se soulever à partir de sa position de repos représentée à la figure 1, car la force engendrée par la pression régnant dans la chambre à liquide 4 est inférieure à la force développée par l'élément de ressort 7. Pour une pression régnant dans la chambre 4 inférieure au niveau de pression prédéfini, la broche 5 peut tourner librement jusqu'à ce qu'elle arrive contre la butée 16 ou le piston de frein 2. Si, comme le montre la figure 2, la pression dans la chambre de liquide 4 dépasse un niveau de pression prédéfini, la broche 5 est poussée avec sa tête contre la butée 16 de la paroi du boîtier 11 (figure 2). Dans ces conditions, la broche 5 ne peut plus être tournée librement. On peut ainsi contrôler l'élément de ressort 7 par le contrôle de la possibilité de rotation de la broche 5. Lorsqu'un véhicule est freiné par l'installation de frein de service normal et se trouve à l'arrêt, il faut que pour des pressions inférieures au niveau de pression prédéfini (par exemple 65 x 105 Pascal) que la broche 5 puisse tourner librement c'est-àdire que le moteur puisse l'entraîner avec un courant de moteur normal. Si la broche 5 ne peut être tournée, la force développée par l'élément de ressort 7 est inférieure à la force engendrée par la pression hydraulique dans la chambre à liquide 4. Cela signifie que si la broche 5 ne peut être entraînée pour une pression inférieure à un niveau de pression prédéfini dans la chambre de liquide 4, la caractéristique du ressort s'est modifiée ou le ressort est cassé. Dans ce cas, une information appropriée est donnée au conducteur. Si en revanche la broche 5 peut tourner librement pour une pression régnant dans la chambre 4 inférieure au niveau de pression prédéfini, cela signifie que l'élément de ressort 7 n'est pas endommagé. En principe, ce contrôle est également possible pendant le déplacement en freinage. Mais dans ce cas, on risque néanmoins un verrouillage accidentel du frein si la broche 5 est déplacée trop loin. C'est pourquoi, on n'effectuera pas de contrôle du fonctionnement du ressort pendant une manoeuvre ou opération de freinage si le véhicule n'est pas à l'arrêt. Pour savoir si la broche 5 tourne ou non, on peut exploiter les signaux fournis par le moteur (par exemple à l'aide d'un capteur Hall ou en mesurant le courant reçu par le moteur) ou à l'aide de cap- teurs sur la broche 5 (capteur de vitesse de rotation, capteur optique). Le contrôle du fonctionnement de l'élément de ressort peut également se faire lorsqu'on actionne le frein de stationnement automatique. Pour actionner le frein de stationnement, on déplace de nouveau la broche 5 en direction du piston de frein 2 jusqu'à ce qu'elle soit en appui dans la cavité 2a du piston de frein 2. Puis, on ne coupe pas le moteur électrique 13 mais on continue à le faire fonctionner. Puis, on augmente la pression dans la chambre à liquide. Si la pression dans la chambre 4 atteint ou dépasse celle correspondant à la force de précontrainte de l'élément de ressort 7, le piston auxiliaire 3 chargé par le ressort et avec lui la broche 5 du fait de la liaison vissée 6 se soulève. Ce soulèvement du piston auxiliaire 3 peut se reconnaître sur la broche 5 par la libération (nouveau mouvement de la broche 5) car le moteur électrique 13 continue de tourner. En comparant la pression régnant dans la chambre 4 pour laquelle le piston auxiliaire 3 se soulève et la broche 5 continue de se déplacer à une pression prédéfinie, on peut sa- voir si l'élément de ressort 7 est en ordre ou non. La pression dans la chambre 4 peut se déterminer par exemple par une évaluation. Ainsi, par comparaison de la valeur de pression obtenue dans la chambre 4, on peut déterminer le bon fonctionnement de l'élément de ressort 7. Il est à remarquer qu'habituellement dans les installations de frein automatique il existe déjà un grand nombre de capteurs si bien que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ne nécessite pas de capteurs supplémentaires puisque ceux déjà prévus peuvent servir. Cela se traduit par des avantages du point de vue de l'architecture du système puisqu'il ne faut aucune ligne supplémentaire, et le coût de la mise en oeuvre du procédé de contrôle de ressort selon l'invention est réduit au minimum. REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour déterminer le fonctionnement d'un élément de ressort (7) d'une installation de frein automatique (1) qui comprend 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), une installation à broche (5) reliée au piston auxiliaire (3) par une liaison vissée (6) ainsi qu'un moyen d'entraînement (13) de l'installation à broche (5), caractérisé en ce que l'élément de ressort (7) assure la précontrainte du piston auxiliaire (3) en direction de la chambre à liquide (4), et le fonctionnement du ressort est déterminé par l'actionnement de l'installation à broche (5) à l'aide du moyen d'entraînement (13) dans des positions prédéfinies de l'installation de frein en fonction du niveau de pression régnant dans la chambre de liquide (4). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à la fin d'un freinage de service, lorsque le véhicule est à l'arrêt ou lors de la mise en oeuvre du frein de stationnement, on vérifie le fonction- nement de l'élément de ressort (7). 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on vérifie le fonctionnement de l'élément de ressort (7) pendant un ac- tionnement du frein de stationnement du véhicule. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on saisit le mouvement de l'installation à broche (5) à l'aide d'un cap- teur. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' i0 on saisit le mouvement de l'installation à broche (5) à l'aide d'un capteur sur le moyen d'entraînement (13) qui actionne l'installation à broche (5). s 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on saisit le mouvement de l'installation à broche (5) par la mesure du courant alimentant le moyen d'entraînement (13) de l'installation à broche (5). i0 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un message de défaut est affiché pour le conducteur s'il est constaté que l'élément de ressort (7) ne fonctionne plus ou que son fonctionne-15 ment est détérioré. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé est effectué à chaque freinage de service, ou pour un certain 20 nombre de freinages de service suivis de l'arrêt du véhicule et/ou à chaque actionnement du frein de stationnement du véhicule. 9 ) Dispositif pour déterminer le fonctionnement d'un élément de ressort (7) d'une installation de frein automatique (1), caractérisé en ce qu' il met en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.