Brevet FR2886700A1 — publié le 20061208

Domaine de l'invention La présente invention concerne un frein de service et de stationnement de véhicule automobile comportant un piston de frein sollicité en pression. Etat de la technique Dans le domaine des véhicules de tourisme on utilise actuellement de façon générale des freins à disques hydrauliques comme freins de service. Ces freins comportent un piston de frein sollicité en pression; lorsqu'on applique la pression, la garniture de friction est pressée contre le disque de frein. Pour réaliser la fonction de frein de stationnement on actionne les freins mécaniquement par l'intermédiaire de câbles (câble Bowden) et à l'aide d'un levier de frein à main. Le levier de frein à main comporte une installation d'encliquetage déverrouillable qui maintient le frein en position actionnée, c'est-à-dire tirée. Le document DE 195 02 927 Al décrit un frein de service et de stationnement qui comporte, comme les freins de service habituels, un piston de frein sollicité par la pression. Pour son développement comme frein de stationnement, ce frein connu comporte des lames de verrouillage qui maintiennent le piston de frein en position actionnée lorsqu'il est en position bloquée. L'actionnement des verrous est fait par un choc de pression par l'intermédiaire de la conduite hydraulique du frein lorsque le frein est actionné. Le frein décrit ci-après est notamment réalisé sous forme de frein hydraulique. Toutefois, de façon générale, il s'agit d'un frein sollicité en pression, par exemple également d'un frein pneumatique. L'invention n'est toutefois pas limitée à une forme de réalisation de frein à disque. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un frein de service et de stationnement caractérisé en ce qu'il comporte un élément de compensation mobile dans le sens de l'actionnement du frein et de la libération du frein, un organe d'écartement, réglable, qui maintient à un écartement réglable le piston de frein et l'élément de compensation, ainsi qu'une installation de blocage amovible agissant sur l'élément de compensation et qui bloque le piston de frein par l'élément de compensation et l'organe d'écartement en posi- tion actionnée. En d'autres termes, en plus du piston de frein sollicité en pression, il est prévu un élément de compensation mobile dans le sens de l'actionnement du frein et de sa libération ainsi qu'un organe d'écartement réglable qui maintient à un écartement donné le piston de frein et l'élément de compensation et une installation de blocage amovible qui sol-licite l'élément de compensation et par lequel le piston de frein peut se bloquer en position actionnée par l'élément de compensation et l'organe d'écartement. Le fait que l'élément de compensation puisse être déplacé dans le sens d'un actionnement de frein et d'une libération de frein signifie que l'élément de compensation est mobile suivant le même axe et la même direction que le piston de frein. Les directions de déplacement de l'élément de compensation et du piston de frein peuvent toutefois être différentes si le mouvement de l'élément de compensation est transmis au piston de frein par une installation de déviation. L'organe d'écartement assure la compensation de l'usure des garnitures de frein pour le frein de stationnement de ce frein de service et de stationnement. Lorsque le piston de frein se déplace du fait de l'usure de la garniture lorsqu'on libère le frein de service et de stationne-ment, celui-ci ne se trouve plus dans sa position de repos initiale correspondant à une garniture de frein non usée mais la distance de l'organe d'écartement entre le piston de frein et l'élément de compensation augmente. La course de l'élément de compensation lors d'un blocage de frein de service et de stationnement n'augmente pas à cause de l'usure de la garniture de frein car cette usure de garniture est compensée par l'élément de compensation pour le frein de stationnement du frein de service et de stationnement. Pour réaliser la fonction de frein de stationnement encore appelée frein de parking, le piston de frein est maintenu en position active par l'organe d'écartement et l'élément de compensation de l'installation de blocage amovible de façon à maintenir une force de freinage lorsque le frein de service et de stationnement est coupé de la pression. Le freinage de service se fait habituellement dans le cas de freins de service sollicités par pression, de manière connue en appliquant la pression au piston de frein qui pousse la garniture de frein contre l'organe de frein à freiner, par exemple le disque de frein ou le tambour de frein. Les autres éléments du frein de service et de stationnement selon l'invention sont exclusivement prévus pour le freinage du frein de station- nement et non pour le freinage du frein de service. Le frein de service et de stationnement selon l'invention a tout d'abord l'avantage de compenser l'usure de la garniture de frein non seulement pour le frein de service mais également pour le frein de station- nement. L'invention a également l'avantage de permettre la réalisation d'un frein de service et de stationnement compact pour un véhicule réalisable comme frein de roue et logé par exemple dans un frein à tambour ou un étrier d'un frein à disques. Le frein de fonctionnement et de service se- lon l'invention a une installation de compensation relativement simple pour compenser l'usure de la garniture de frein de son installation de frein de blocage, ce qui la rend économique. Elle comporte relativement peu de pièces et est robuste. Les câbles de traction et le levier de frein à main peuvent être supprimés. En outre, le frein de service et de stationnement selon l'invention convient comme frein de stationnement automatique actionné par de l'énergie halogène, par exemple par une pompe hydraulique. Une pompe hydraulique existe dans les installations de régulation antiblocage (ABS) ou les installations utilisant de l'énergie extérieure de sorte que les moyens à mettre en oeuvre pour le frein de stationnement automatique sont très faibles. Le frein de stationnement automatique a l'avantage de ne pas devoir être actionné par la force musculaire. Selon un développement préférentiel de l'invention, l'organe d'écartement est autobloquant ce qui a l'avantage de ne pas avoir à le régler. Pour cela, il est également prévu une roue libre qui permet d'augmenter la distance entre l'élément de compensation et le piston de frein mais qui se bloque dans le sens de la réduction de cette distance, ainsi, en particulier dans un cas linéaire (pas nécessairement droit) et non nécessairement concerné par une roue libre de rotation. De telles roues libres avec des verrous de blocage ou autres éléments de blocage à serrage sont connues en soi et ne nécessitent pas de description détaillée. Suivant une autre caractéristique avantageuse, on a une broche et un écrou pour la roue libre, les filetages n'étant pas autobloquants. On peut augmenter automatiquement la distance entre l'élément de compensation et l'installation de blocage si pour bloquer dans le sens d'une réduction de la distance entre l'élément de compensation et le pis- ton de frein, la broche et l'écrou sont maintenus solidaires en rotation (de manière automatique). Pour tenir solidairement en rotation l'écrou et la broche il est prévu suivant une autre caractéristique avantageuse un embrayage autobloquant, par exemple à liaison de force et de forme, qui est mis en oeuvre en cas de réduction de la distance entre l'élément de compensation et le piston de frein. 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 premier mode de réalisation d'un frein de service et de stationnement, la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un second mode de réalisation d'un frein de service et de stationnement. Description du premier mode de réalisation Le frein de service et de stationnement 1 représenté à la figure 1 se compose d'un boîtier 2 logeant de manière coulissante axiale-ment un piston de frein 3 à commande hydraulique. Le boîtier 2 peut également être appelé cylindre ou cylindre de frein. Pour freiner, on applique la pression au piston de frein 3 qui pousse une garniture de frein non représentée contre un corps de frein également non représenté, par exemple un disque de frein ou un tambour de frein. Cela correspond aux éléments connus d'un frein de service et de stationnement 1 tel qu'un frein de roue, hydraulique (frein de service) de véhicules automobiles. Le boîtier 2 peut faire par exemple partie d'un étrier de frein non représenté appartenant à un frein 10 hydraulique. Le frein de service et de stationnement 1 comporte un élément de compensation 4. Dans l'exemple de réalisation représenté et décrit de l'invention, l'élément de compensation 4 comporte également un piston sollicité en pression. Ce piston est coaxial au piston de frein 3 dans le boîtier 2 et peut coulisser. L'élément de compensation 4 est sollicité par un ressort dans le sens de la libération du frein; l'action du ressort est assurée par un ressort Belleville 5. Entre le piston de frein 3 et l'élément de compensation 4 on a un organe d'écartement réglable 6 qui maintient écarté le piston de frein 3 et l'élément de compensation 4 à une distance réglable qui se règle automatiquement dans l'exemple de réalisation. L'organe d'écartement 6 comprend une broche 7 et un écrou 8 en prise avec la broche 7; dans l'exemple de réalisation, cet écrou est de forme tubulaire. Les filetages de la broche 7 et de l'écrou 8 ne sont pas autobloquants de sorte qu'un mou- vement axial de la broche 7 par rapport à l'écrou 8 est possible en cas de sollicitation axiale dans la mesure où la broche 7 et l'écrou 8 ne sont pas solidarisés en rotation. L'écrou tubulaire 8 est relié solidairement à l'élément de compensation 4. La broche 7 est reliée au piston de frein 3 par un embrayage automatique 9. Pour cela, l'extrémité de la broche 7 tournée vers le piston de frein 3 comporte une première pièce d'embrayage 10 à segment conique 11. La pièce d'embrayage 10 plonge dans une cavité corn-plémentaire 12 à forme conique intérieure 13 dans le piston de frein 3. La cavité 12 forme ainsi une seconde pièce de l'embrayage 9. Lorsque la première pièce 10 de l'embrayage est poussée dans la cavité 12 du piston de frein 3 formant la seconde pièce d'embrayage, la liaison par frottement entre le cône 11 de la première pièce d'embrayage 10 et le cône intérieur 13 de la cavité 12 formant la seconde pièce d'embrayage, on crée une liai-son solidaire en rotation; la broche 7 est alors tenue solidairement en rotation dans le piston de frein 3 et l'embrayage 10 est embrayé. Lorsque la première pièce d'embrayage 10 n'est pas poussée dans la cavité 12 du piston de frein 3, l'embrayage 9 est débrayé et la broche 7 peut tourner. Le frein de service et de stationnement 1 selon l'invention comporte une installation de stationnement 14 munie d'une broche 15 dont le filetage intérieur est en prise avec le piston de ressort 16. Le piston de ressort 16 et la broche 15 sont installés coaxialement au piston de frein 3 et à l'élément de compensation 4. Par rotation, la broche 15 est poussée contre l'élément de compensation 4. Pour entraîner la broche 15, le frein de fonctionnement et de stationnement 1 comporte un moteur électrique 17 représenté symboliquement. Le piston de frein 16 est sollicité par un élément de ressort; dans l'exemple de réalisation représenté il s'agit d'un paquet de ressorts Belleville ayant chaque fois des ressorts Belleville 18 appliqués l'un contre l'autre en position renversée et agissant dans la di-rection du piston de frein 3. Le fonctionnement du frein de service et de stationnement 1 selon l'invention est le suivant: le freinage de service se fait comme indiqué, de manière habituelle, par application de pression hydraulique sur le piston de frein 3. L'application de pression agit sur le dos de la première pièce d'embrayage 10 dont l'extrémité porte la broche 7. La broche 7 est ainsi sollicitée dans la direction d'actionnement et se déplace du fait de son filetage qui n'est pas autobloquant, tout en tournant avec le piston de frein 3. Si pour libérer le frein de service et de stationnement 1 on évacue la pression s'exerçant sur le piston de frein 3, le joint 19 du piston revient légèrement du fait de l'élasticité du piston de frein 3 si bien que la garniture de frein à friction non représentée se soulève également du dis- que de frein non représenté. Ce phénomène est connu dans les freins à disques hydrauliques. Du fait de l'usure croissante de la garniture du frein à friction, le piston de frein 3 n'est plus rappelé dans sa position de repos d'origine mais se déplace suivant l'usure de la garniture de frein à friction et sort du boîtier 2. L'organe d'écartement 6 ne revient pas non plus complètement dans sa position de repos, initiale, mais s'allonge en fonction de l'usure de la garniture de frein et augmente ainsi la distance entre l'élément de réglage 4 et le piston de frein 3 en fonction de l'usure de la garniture de frein. Lors du mouvement de retour du piston de frein 3 lors de la libération du frein de service et de blocage 1, le cône 11 de la première pièce d'embrayage 10 arrive en appui contre le cône intérieur 13 du piston de frein 3 si bien que l'embrayage 9 embraye et maintient la broche 7 solidaire en rotation avec le piston de frein 3. La broche 7 ne peut plus tourner dans l'écrou 8; ainsi l'organe d'écartement 9, composé de la broche 7 et de l'écrou 8, est bloqué et ne permet plus de réduire la distance entre le piston de frein 3 et l'élément de compensation 4. L'embrayage 9 et l'organe d'écartement 6 forment ainsi une roue libre 20 qui permet d'augmenter la distance entre l'élément de compensation 4 et le piston de frein 3 et qui se bloque pour une réduction de cette distance. Pour bloquer le frein de service et de stationnement 1 on l'actionne comme décrit et lorsque le frein de service et de stationnement 1 est actionné, la broche 5 est entraînée en rotation par le moteur électrique 17 pour se déplacer ainsi vers le piston de frein 3. L'élément de compen- sation 4, l'organe d'écartement 6, l'embrayage 9 et le piston de frein 3, maintiennent par la broche 15, la garniture de frein à friction, non représentée, contre le disque de frein également non représenté ; le frein de service et de stationnement 1 reste activé même en l'absence de pression et lorsque le moteur électrique 17 est coupé. En tournant la broche 15 on précontraint les ressorts Belleville 18 du piston à ressort 16 et la force exercée par les ressorts Belleville 18 maintient la force de blocage. L'embrayage 9 est embrayé par la force d'application exercée et maintient solidairement en rotation la broche 7 de sorte que l'organe d'écartement 6 ne peut se déplacer. On libère le frein de stationnement en tournant la broche 15 en sens inverse; pour décharger mécaniquement on peut appliquer la pression au piston de frein 3. Le piston à ressort 16 et la broche 15 for-ment une installation de blocage 21 amovible qui bloque le frein de service et de stationnement 1 pour servir de frein de stationnement en position actionnée. Comme l'organe d'écartement 6 est auto-réglable comme décrit et compense l'usure de la garniture de frein non représentée, la course de rapprochement de la broche 15, pour actionner le frein de service et de stationnement 1 comme frein de stationnement, n'augmente pas du fait de l'usure de la garniture de frein. La course des ressorts Belleville 18 qui maintiennent la force de frein de blocage ne change pas non plus du fait de l'usure de la garniture de frein. Description du second mode de réalisation Pour éviter les répétitions on limitera la description sui-vante du second exemple de réalisation de l'invention représenté à la figure 2 principalement aux différences par rapport à l'exemple de réalisation de l'invention selon la figure 1 et on se reportera pour les compléments de description à l'exemple de réalisation de la figure 1. On utili- sera également les mêmes références qu'à la figure 1 pour désigner les éléments identiques de la figure 2. Pour déplacer la brochez de l'organe d'écartement 6 lors de l'actionnement du frein de service et de stationnement 1 avec le piston de frein 3, le piston de frein 3 comporte une broche axiale 22 dont la tête 23 vient contre une cavité à contre-dépouille 24 de la première pièce d'embrayage 10. Grâce au jeu axial de la tête 23 de la broche 22 dans la cavité 24, le piston de frein 3 peut revenir d'une courte distance par rapport à la broche 7 pour que le cône 11 de la première pièce d'embrayage 10 vienne en appui contre le cône intérieur 13 du piston de frein 3. L'embrayage automatique 9 est ainsi embrayé comme dans le premier exemple de réalisation de l'invention et il bloque la broche 7. La première pièce d'embrayage 10 comporte un tube-enveloppe 25 qui entoure concentriquement la broche 7 et l'écrou tubulaire 8 de l'organe d'écartement 6. Une rainure dans la périphérie extérieure de l'écrou 8 loge un joint en caoutchouc ou autre élément de friction 26 qui s'applique contre l'intérieur du tube-enveloppe 25 et crée un frottement entre le tube- enveloppe 25 et l'écrou 8. Pour l'élément de friction 8 il faut éviter que l'organe d'écartement 8 se raccourcisse de manière non voulue lorsque l'embrayage 9 est débrayé et que la broche 7 risque de tourner sans l'élément de friction 26. Pour le reste, le frein de service et de stationnement 1 représenté à la figure 2 est identique à celui décrit ci-dessus à propos de la figure 1 et il fonctionne de la même manière. On se reportera dans ces conditions aux explications déjà données pour le premier exemple de réalisation. REVENDICATIONS 1 ) Frein de service et de stationnement de véhicule automobile comportant un piston de frein (3) sollicité par la pression, caractérisé en ce qu' il comporte un élément de compensation (4) mobile dans le sens de l'actionnement du frein et de la libération du frein, un organe d'écartement (6), réglable, qui maintient à un écartement réglable le piston de frein (3) et l'élément de compensation (4), ainsi qu'une installation de blocage (21) amovible agissant sur l'élément de compensation (4) et qui bloque le piston de frein (3) par l'élément de compensation (4) et l'organe d'écartement (6) en position actionnée. 2 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'écartement (6) est auto-réglable. 3 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe d'écartement (6) comporte une roue libre (20) qui autorise 20 l'augmentation de la distance entre l'élément de compensation (4) et le piston de frein (3) et se bloque pour une réduction de la distance. 4 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la roue libre (20) comporte une broche (7) avec un écrou (8) dont les filetages ne sont pas autobloquants. 5 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la roue libre (20) comporte un embrayage (9) automatique, solidarisant en rotation la broche (7) et l'écrou (8) lorsque l'organe d'écartement (6) main-tient le piston de frein (3) à distance de l'élément de compensation (4). 6 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 1, 35 caractérisé en ce que l'élément de compensation (4) est un piston sollicité en pression. 7 ) Frein de service et de stationnement selon la revendication 1, io caractérisé en ce que l'élément de compensation (4) est sollicité par un ressort dans le sens de la libération du frein.