Brevet FR2879543A1 — publié le 20060623

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de verrouillage de la position d'un frein de stationnement de véhicule notamment pour éviter une libération automatique du frein de stationnement. Etat de la technique Les freins de stationnement sont connus sous différentes formes de réalisation dans l'état de la technique. Souvent les véhicules sont équipés de frein de stationnement manuel avec un câble encore appelé frein à main qui bloque le véhicule par un moyen mécanique. Récemment, les véhicules sont de plus en plus équipés de frein de stationnement automatique actionné par l'intermédiaire d'un commutateur ou d'un bouton. Le blocage ou la libération du frein de stationnement se fait par exemple à l'aide d'un entraînement électrique ou d'un moyen hydraulique. De tels freins de stationnement automatiques nécessitent toutefois en plus une protection mécanique de la position de blocage. Mais la réalisation d'un tel dispositif de verrouillage doit être aussi compacte que possible car la place disponible au niveau d'un frein est relativement réduite. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et concerne à cet effet un dispositif de verrouillage du type défini ci-dessus, caractérisé par un élément de verrouillage pour verrouiller mécaniquement le piston de frein du frein de stationnement, - un élément de cylindre muni d'un filetage intérieur en prise avec un filetage extérieur de l'élément de verrouillage, - un élément de ressort qui interdit ou libère la rotation de l'élément de cylindre autour de l'élément de verrouillage, et - un actionneur qui actionne l'élément de ressort pour libérer ou in- terdire la rotation de l'élément de cylindre autour de l'élément de verrouillage. Le dispositif de verrouillage de la position d'un frein de stationnement selon l'invention offre l'avantage d'être particulièrement compact et d'une réalisation économique. Cela permet d'intégrer sans difficulté ce dispositif de verrouillage dans des installations de frein connues, directement au niveau d'une roue. En outre, le dispositif de verrouillage selon l'invention est léger et son montage est très facile grâce au faible nombre de pièces qui le constitue. Ainsi, lorsque l'actionneur de l'élément de ressort est commandé contre la force de ressort développée par l'élément de ressort, l'élément de cylindre peut se déplacer par rapport à l'élément de verrouillage. En d'autres termes, l'élément de verrouillage et l'élément de cylindre forment une sorte d'entraînement par broches dont la possibilité de rotation est autorisée par l'état de l'élément de ressort (état en tension ou hors tension) en fonction de la situation. L'élément de ressort est de préférence un ressort à branches. Le ressort à branches est principalement un ressort hélicoïdal cylindrique dont une extrémité comporte une zone avec une branche pour coopérer avec un actionneur. Cette zone avec une branche permet d'élargir le ressort pour permettre à l'élément de cylindre de bouger par rapport à l'élément de verrouillage. Selon un développement préférentiel de l'invention, l'actionneur est un actionneur électromagnétique. On peut par exemple utiliser un moteur électrique dont la rotation modifie l'état de l'élément de ressort. Cela permet de libérer ou de bloquer l'élément de cylindre. D'une manière particulièrement avantageuse, l'actionneur électromagnétique comporte un induit à aimantation permanente monté de façon libre en rotation sur l'élément de verrouillage en étant relié à l'élément de ressort. En outre, l'actionneur est de préférence un actionneur à moteur électrique ou un actionneur électromécanique ou un actionneur hydraulique. La construction est particulièrement compacte si l'enduit est entouré d'une bobine électrique. Cela permet d'intégrer le moteur électrique directement dans le dispositif de blocage sans nécessiter par exemple une transmission entre autres entre le moyen d'entraînement et le frein de blocage. Cela permet une construction particulièrement compacte et économique. Il est également avantageux d'installer l'élément de ressort pour que dans sa position de détente il maintienne l'induit dans une position de repos définie. Cela garantit que l'induit soit d'une part rappelé automatiquement de nouveau par la force de ressort et d'autre part qu'il revienne dans la même position initiale définie. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'élément de verrouillage est équipé d'un dispositif de réglage. Ce dispo- sitif de réglage permet par exemple de compenser l'usure des garnitures de frein. Pour cela, l'élément de verrouillage est par exemple relié par un filetage à un dispositif de réglage et en modifiant la position relative de l'installation de réglage par rapport à l'élément de verrouillage, on règle la compensation nécessaire. Pour qu'avec un tel verrouillage, le frein de stationnement frotte sur l'élément de cylindre d'une manière aussi réduite que possible, l'élément de cylindre comporte de préférence au moins un palier notamment un palier à billes. On évite ainsi un frottement trop important entre l'élément de cylindre et les composants adjacents du frein de stationnement. En outre, l'invention concerne un frein de stationnement automatique équipé d'un dispositif de verrouillage tel que décrit ci- dessus pour verrouiller une position notamment une position de blocage du frein de stationnement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un frein de station- nement équipé d'un dispositif de verrouillage correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue partielle à échelle agrandie du frein de stationnement de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe schématique d'un frein de stationnement équipé d'un dispositif de verrouillage selon un second mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation de l'invention En référence aux figures 1 à 3 on décrira ci-après un frein de stationnement équipé d'un dispositif de verrouillage selon la présente invention. Comme le montre la figure 1, le frein de stationnement comprend un piston de frein 1 qui lorsqu'il est actionné pousse les garnitures de frein contre un disque de frein non représenté. Le frein de stationnement tel que présenté est un frein de stationnement hydraulique et pour son blocage, on alimente une chambre de pression 3 en liquide hydraulique. La chambre de pression 3 est formée entre le piston 1 et un piston auxiliaire 2 ou piston à ressort en deux parties. Le piston auxiliaire 2 comprend une première partie 2a et une seconde partie 2b. L'étanchéité de la chambre de pression 3 par rapport à l'environnement est assurée par plusieurs joints équipant le piston auxiliaire 2 ou le piston de frein 1. Selon la figure 1, le piston auxiliaire 2 est en contact avec un paquet de ressorts 10 qui s'appuie contre un épaulement d'une première partie de boîtier 12. Le paquet de ressorts est formé par trois ressorts Belleville. Le piston de frein est en outre guidé dans une autre partie de boîtier 13. Le frein de stationnement selon l'invention comporte également un dispositif de verrouillage pour verrouiller mécaniquement la position de stationnement du piston de frein 1. Ce verrouillage mécanique doit assurer que le frein de stationnement ne se libère pas de lui- même lorsqu'il est serré. Le dispositif de verrouillage peut en outre assurer que le piston auxiliaire 2 conserve une position prédéfinie et évite par exemple que le mouvement du piston auxiliaire pendant le fonctionnement normal du véhicule n'engendre du bruit. Le dispositif de verrouillage comporte un élément de ver-rouillage 8 en forme de goujon qui traverse le piston auxiliaire 2 (voir figure 1). L'élément de verrouillage 8 comprend un filetage extérieur 8a en prise avec le filetage intérieur 6a d'un élément de cylindre 6. L'élément de cylindre 6 comprend une zone de base 6b et une zone de manchon 6c. Le côté extérieur de l'élément de cylindre 6 porte un res-sort à branches 4. Le ressort à branches 4 est un ressort hélicoïdal cy-lindrique muni d'une zone à branches 4a venant en saillie par rapport au ressort. La figure 2 montre plus précisément cette caractéristique. La rotation de la zone de branches 4a produit l'extension du ressort cylindrique. Le ressort cylindrique à branches 4 est installé sur l'élément de cylindre 2 pour qu'à l'état déployé, il bloque la rotation de l'élément de cylindre 6 autour du filetage extérieur 8a de l'élément de verrouillage 8. Lorsque le ressort à branches 4 est déployé par rotation sur la zone de branches 4a, l'élément de cylindre 6 peut tourner autour de l'élément de verrouillage 8. L'élément de verrouillage 8 est tel qu'il puisse se déplacer dans sa direction longitudinale X-X par rapport aux parties de boîtier 12, 13 mais ne puisse pas tourner. Pour le mouvement longitudinal de l'élément de verrouillage 8, celui-ci est installé et guidé sur les zones 8d, 8e du boîtier 12 ou du piston auxiliaire 2. Comme le montre notamment la figure 2, une extrémité de l'élément de verrouillage 8 à l'opposé de celle du piston de frein 1 comporte un actionneur électromagnétique 14. Cet actionneur 14 comprend un induit à aimant permanent 7 et un enroulement électrique 8 autour de l'induit 7 (voir figure 3). L'induit 7 comporte en outre un élément de liaison 11 reliant l'induit 7 à la zone de branches 4a du ressort à branches 4. L'induit 7 peut tourner librement sur l'élément de verrouillage 8. Ainsi, lors d'une rotation de l'induit 7, le ressort à branches 4 est élargi par sa zone à branches 4a. Comme cela apparaît à la figure 1, l'élément de verrouillage 8 comporte en outre un dispositif de réglage de compensation 5 pour compenser l'éventuelle usure des patins de frein ou du disque de frein. Le dispositif de réglage 5 comprend un élément de goujon muni d'un filetage vissé dans le perçage frontal 8b muni d'un filetage intérieur 8c. En vissant dans le sens sortant le dispositif de réglage 5 peut ainsi augmenter ou réduire la longueur totale formée l'élément de verrouillage 8 y compris le dispositif de réglage 5 pour compenser de manière appropriée par réglage les variations de course du frein engendrées par l'usure. Le fonctionnement du frein de stationnement et son dis-positif de verrouillage décrit ci-dessus à la figure 1 sera donné ci-après: Si l'on veut bloquer le frein de stationnement, on actionne le commutateur ou le bouton équipant le véhicule pour qu'une commande assure l'alimentation en liquide sous pression de la chambre de pression 3. La position du frein de stationnement représentée à la figure 1 correspond à l'état neutre c'est-à-dire que le frein de stationnement n'est pas actionné. Partant de cet état, lorsque la pression arrive dans la chambre de pression 3, le piston de frein 1 est déplacé dans la direction de la flèche A et le piston auxiliaire 2 dans la direction opposée, celle de la flèche B, toujours suivant l'axe X-X. Le piston de frein 1 met ainsi les garnitures de frein en contact avec le disque de frein et le piston auxiliaire 2 pousse le paquet de ressorts 10 au moins en partie pour le comprimer. De plus, avant ou du moins simultanément avec l'actionnement du commutateur du frein de stationnement, l'actionneur électromécanique 14 est commandé pour que l'induit 7 tourne afin de déployer le ressort à branches 4. On libère ainsi l'élément de cylindre 6 qui peut tourner librement autour de l'élément de verrouillage 8. Pour cela, par une augmentation de la pression dans la chambre de pression 3, le piston auxiliaire 2 est déplacé dans la direction de la flèche B et en même temps l'élément de cylindre 6 est tourné autour de l'élément de verrouillage 8 dans la direction de la flèche B. Cela garantit que la zone de base 6b de l'élément de cylindre 6 tourne par rapport au piston 2. Le piston 2 est ainsi installé entre les deux parties de piston 2a, 2b avec un certain jeu pour qu'il puisse tourner librement. La force de ressort développée par le paquet de ressorts agit ainsi sur le piston auxiliaire 2 en direction du piston de frein 1. Le fonctionnement de l'actionneur 14 sera brièvement décrit en détail en référence à la figure 3. L'induit 7 qui tourne librement est réalisé sous la forme d'un aimant permanent avec une polarité ma-gnétique fixe. En générant un champ magnétique de même pôle entre l'induit et la bobine (cette situation est représentée à la figure 3), l'induit 3 peut tourner autour de l'élément de verrouillage 8. Ce mouvement de rotation avec une telle disposition peut être assuré jusqu'à un angle d'environ 180 . On remarque qu'une rotation de l'induit 7 dans une di- rection prédéfinie peut s'obtenir en décalant légèrement la polarité de la bobine 9 par rapport à l'induit 7. Le rappel de l'induit 7 se fait grâce à la force de rappel exercée par le ressort à branches 4 lorsque celui-ci revient dans sa position de repos. Lorsqu'on est dans l'état de blocage du frein de station- nement, l'alimentation électrique de l'enroulement 9 de l'actionneur 14 est coupée de sorte que sous l'effet de la force de rappel développée par le ressort à branche 4, l'induit 7 revient de nouveau automatiquement dans sa position de repos représentée à la figure 3. Le ressort à branches 4 s'applique alors de nouveau suffisamment étroitement autour de io la zone de branches 6c de l'élément de cylindre 6 pour que cet élément de cylindre 6 ne puisse plus tourner autour de l'élément de verrouillage 8. La force de ressort exercée par la compression du paquet de ressorts 10 peut être transmise par l'intermédiaire du piston auxiliaire 2, la zone de base 6b de l'élément de cylindre 6, le filetage entre l'élément de cy- lindre 6 et l'élément de verrouillage 8, l'élément de verrouillage 8 et le dispositif de réglage 5 jusqu'au piston de frein 1 de manière à ver- rouiller la position de frein de stationnement par la force de ressort. Le frein de stationnement est ainsi bloqué mécaniquement ce qui permet de réduire la pression de la chambre de pression 3. Pour libérer le frein de stationnement, on ouvre de nouveau tout d'abord le ressort à branches 4 comme pour le verrouillage et on libère l'élément de cylindre 6. L'élément de cylindre 6 peut ainsi tourner de nouveau autour de l'élément de verrouillage 8. Puis, on peut rétablir la pression dans la chambre de pression 4 et le piston de res- sort 2 peut revenir dans sa position initiale, l'élément de cylindre 6 tournant autour de l'élément de verrouillage 8. Ensuite, on diminue de nouveau la pression dans la chambre de pression 3 si bien que le piston de frein 1 revient dans sa position d'origine et libère le frein de stationnement. L'invention permet ainsi de réaliser un frein de stationnement particulièrement économique et de dimension réduite avec une installation de verrouillage mécanique. L'intégration de l'actionneur dans le frein de stationnement évite en outre un moteur électrique distinct comme moyen d'entraînement du dispositif de verrouillage. De plus, l'élément de ressort permet chaque fois un rappel automatique si bien qu'il n'y a pas de consommation supplémentaire d'énergie pour le rappel. Un second exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci- après en référence à la figure 4 pour un frein de stationnement muni d'un dispositif de verrouillage selon l'invention. Dans cette figure et dans la description on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes pièces ou les pièces de même fonction que dans le premier exemple de réalisation. Selon la figure 4, le second exemple de réalisation correspond pour l'essentiel au premier exemple de réalisation sauf que l'élément de cylindre 6 comporte deux paliers à billes 15a, 15b. Ces paliers à billes 15a, 15b assurent que lorsque le ressort à branches 4 est libéré, dans tous les cas l'élément de cylindre 6 tourne sans difficulté autour de l'élément de verrouillage 8. En particulier, les deux paliers à billes 15a, 15b diminuent le frottement entre l'élément de cylindre 6 et plus précisément sa zone de base 6b et les deux zones partielles 2a, 2b du piston auxiliaire. Pour le reste, la construction et le fonctionnement de ce second mode de réalisation correspondent à ceux du premier mode de réalisation, ce qui rend superflue toute description plus dé- taillée. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de verrouillage de la position d'un frein de stationnement d'un véhicule comprenant: - un élément de verrouillage (8) pour verrouiller mécaniquement le piston de frein (1) du frein de stationnement, - un élément de cylindre (6) muni d'un filetage intérieur (6a) en prise avec un filetage extérieur (8a) de l'élément de verrouillage (8), - un élément de ressort (4) qui interdit ou libère la rotation de l'élément de cylindre (6) autour de l'élément de verrouillage (8), et - un actionneur (14) qui actionne l'élément de ressort (4) pour libérer ou interdire la rotation de l'élément de cylindre (6) autour de l'élément de verrouillage (8). 2 ) Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ressort (4) est un ressort à branches notamment un ressort cylindrique à branches. 3 ) Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (14) est un actionneur électromagnétique ou un actionneur à moteur électrique ou un actionneur électromécanique ou un actionneur hydraulique. 4 ) Dispositif de verrouillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'actionneur est un actionneur électromagnétique qui comporte un in-duit à aimantation permanente (7) mobile librement monté libre en rotation sur l'élément de verrouillage (8) et relié à l'élément de ressort (4) pour actionner l'élément de ressort (4) pour une libération ou un blocage de la rotation de l'élément de cylindre (6). 5 ) Dispositif de verrouillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'induit (7) est entouré d'une bobine électrique (9) . 6 ) Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en position détendue, l'élément de ressort (4) maintient l'actionneur (14) dans une position de repos. 7 ) Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de verrouillage (8) comporte un dispositif de réglage (5) pour compenser la variation de course de l'actionnement du frein de station-10 nement. 8 ) Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de cylindre (6) comporte au moins un palier (15a, 15b). 9 ) Frein de stationnement automatique comportant un dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.