Brevet FR2892783A1 — publié le 20070504

Domaine de l'invention La présente invention concerne un frein électromécanique de véhicule comportant : - une installation d'actionnement électromécanique qui pousse la gar- niture de frein à friction contre un corps de frein à freiner et deux installations d'auto-amplification qui lors du freinage du corps de frein rotatif transforment une force de friction exercée sur la garniture de frein à friction poussée contre le corps de frein en une force de poussée qui pousse la garniture de frein à friction contre le corps de frein en plus de la force de poussée appliquée par l'installation d'actionnement, l'une des installations d'auto-amplification agissant dans le sens de l'auto-amplification pour un sens de rotation du corps de frein et l'autre installation d'auto-amplification agissant avec auto- amplification pour l'autre sens de rotation du corps de frein. Etat de la technique De tels freins de véhicule sont connus selon le document DE-102 18 825-Al. Le frein de véhicule connu comporte une installation d'actionnement électromécanique encore appelée actionneur qui pousse une garniture de frein à friction contre le corps de frein à freiner pour commander le freinage. Le frein de véhicule connu est un frein à disques ; le corps de frein est un disque de frein. L'invention est certes prévue pour un frein à disques, mais elle peut s'appliquer toutefois également à d'autres formes de freins par exemple des freins à tam- bours. En outre, le frein de véhicule connu comporte une installation d'auto-amplification qui transforme la force de friction exercée lors du freinage par le corps de frein en rotation contre la garniture de frein à friction plaquée contre lui en une force d'application qui pousse en plus la garniture de frein à friction contre le corps de frein en complément de la force d'application exercée par l'installation d'actionnement, et amplifie ainsi la force de freinage. Comme installation d'auto-amplification, le frein de véhicule, connu comporte un mécanisme à coins muni d'un coin double qui a des surfaces de coin montant dans deux directions périphériques opposées du corps de frein. Chaque surface en forme de coin s'appuie contre une surface d'appui complémentaire inclinée selon l'angle de coin de la surface de coin associée du double coin vers le corps de frein. Pour freiner on dé-place la garniture de frein à friction avec l'installation d'actionnement électromécanique dans le sens de rotation du corps de frein et ainsi dans un intervalle de coin se rétrécissant entre l'une des deux surfaces d'appui et le corps de frein. L'autre surface d'appui et l'autre surface de coin n'agissent pas ; elles servent pour le corps de frein tournant en sens opposé. Le corps de frein en rotation exerce une force de freinage sur la garniture de frein à friction poussée contre lui ; cette force sollicite la garniture de frein à friction dans le sens allant en réduisant l'intervalle du coin entre la surface d'appui et le corps de frein. L'appui de la garniture de frein à friction sur l'une de ses surfaces de coin con- tre laquelle agit une surface d'appui inclinée dans le sens de l'angle de coin produit une force de réaction perpendiculaire à la surface d'appui et à la surface de coin ; cette force pousse la surface d'appui par le double coin contre la garniture de frein à friction. Cette force d'appui a une composante perpendiculaire au corps de frein développant une force d'application qui pousse la garniture de frein à friction contre le corps de frein en plus de la force d'application exercée par l'installation d'actionnement. La force de friction exercée par le corps de frein en rotation sur la garniture de frein à friction poussée contre lui pendant le freinage, est transformée par l'installation d'auto-amplification, comme décrit, en une force de poussée qui augmente la force de freinage du frein de véhicule. L'installation d'auto-amplification du frein de véhicule connu avec les deux surfaces en coin inclinées l'une vers l'autre et qui en fonction du sens de rotation du corps de frein s'appuie contre l'une des deux surfaces d'appui complémentaires, peut également être consi- dérée comme deux installations d'auto-amplification dont l'une inter-vient pour un sens de rotation du corps de frein et l'autre pour le sens de rotation opposé du corps de frein. A la place d'un coin à angle de coin constant sur toute la longueur du coin, on peut également appliquer un mécanisme à rampe dont l'angle varie en fonction de la rampe. De manière préférentielle, l'angle de la rampe est dégressif si bien qu'avec l'augmentation de la course de déplacement de la garniture de frein à friction, il diminue. Ainsi au début de la course de déplacement de la garniture de frein à friction on aura une vitesse de rapprochement élevée et vers la fin du déplacement de la garniture de frein à friction on aura une force d'auto-amplification élevée. Le mécanisme de coin est un cas particulier d'un mécanisme à rampe à angle de coin constant sur toute la course de dé-placement ou de coulissement. La présente invention n'est pas limitée à l'installation d'auto-amplification décrite comportant un mécanisme en forme de coin ou aussi un mécanisme en forme de rampe. On peut également envisager d'autres installations mécaniques d'auto-amplification ayant par exemple des leviers d'appui disposés en biais par rapport au corps de frein et qui peuvent être sollicités en poussée ou en traction. De tels mécanismes à levier peuvent être conçus comme des équivalents de mécanismes en forme de coin ou de rampe et l'angle d'appui suivant lequel le levier d'appui est disposé en biais par rapport au corps de frein est équivalent à un angle de coin ou de rampe. On connaît également par exemple des installations d'auto-amplification hydrauliques appli- Gables selon l'invention. Pour la réalisation comme frein de stationnement encore appelé frein à main, l'installation d'auto-amplification du frein de véhicule connu est autobloquant. Cela signifie que son angle de coin est suffisamment aigu pour que l'auto-amplification soit tellement forte que le corps de frein soit bloqué lorsqu'on actionne le frein du véhicule. Pour actionner le frein du véhicule il suffit seulement d'appuyer la garniture de frein à friction contre le corps de frein mais une force d'application de l'installation d'actionnement (allant au-delà) n'est pas nécessaire. En revanche, pour libérer le frein, il faut une force de libération exercée par l'installation d'actionnement ou exercée d'une autre manière. Pour tenir un véhicule à l'arrêt, il faut au moins deux des freins de véhicules con-nus dont l'un sera actionné pour agir dans le sens de la marche avant et l'autre pour agir dans le sens de la marche arrière. L'un des freins de véhicule tient le véhicule pour éviter qu'il n'avance dans une descente et l'autre frein du véhicule tient le véhicule pour éviter qu'il ne recule dans une pente. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un frein électromécanique de véhi- cule du type défini ci-dessus caractérisé en ce que chaque installation d'auto-amplification comporte une garniture de frein à friction qui toutes deux sont poussées par l'installation d'actionnement contre le corps de frein. Le frein électromécanique de véhicule selon l'invention comporte deux installations d'auto-amplification dont l'une agit pour un sens de rotation du corps de frein et l'autre dans le sens opposé. Chaque installation d'auto-amplification comporte une garniture de frein à friction poussée contre le corps de frein par l'installation d'actionnement. L'invention a l'avantage d'avoir toujours l'une des ins- tallations d'autoamplification qui agit suivant le sens de rotation du corps de frein. L'actionnement se fait indépendamment du sens de rotation du corps de frein toujours pour la même direction de déplace-ment de l'installation d'actionnement. Il n'est pas nécessaire de connaître le sens de rotation du corps de frein pour actionner le frein de véhicule pour que l'installation d'auto actionnement agisse. Il n'est pas non plus nécessaire d'avoir deux freins de véhicule actionnés en sens opposé pour le blocage et tenir un véhicule immobile pour éviter qu'il ne roule en avançant ou en reculant. Le frein de véhicule selon l'invention maintient bloqué le véhicule pour éviter qu'il ne roule dans l'une ou l'autre direction. Même si l'une des deux installations d'auto-amplification s'affaiblit automatiquement, elle agit toujours plus avantageusement qu'un frein électromécanique de véhicule sans installation d'auto-amplification Cela signifie qu'une force d'application de la garniture de frein à friction contre le corps de frein est toujours plus importante du fait de la démultiplication par effet de coin que si la garniture de frein à friction était poussée par la même force d'actionnement contre le corps de frein, cette force d'actionnement agissant perpendiculairement au corps de frein. A cela s'ajoute que dans le cas d'un frein de véhicule se- lon l'invention, la force de frein de la garniture de frein à friction de l'installation d'auto-amplification à effet auto amplifiant est poussée contre le corps de frein. Suivant une autre caractéristique avantageuse l'installation d'actionnement déplace les deux garnitures de frein à friction dans des directions périphériques opposées par rapport au corps de frein. Dans le cadre de l'invention, on peut également prévoir deux installations d'actionnement dont l'une déplace l'une des garnitures de frein à friction dans l'une des directions périphériques et l'autre déplace l'autre garniture de frein à friction dans l'autre direction périphérique vers le corps de frein. L'expression déplacement dans la direction périphérique dans le sens de l'invention correspond à un mouvement sur une trajectoire circulaire théorique dont le centre est l'axe de rotation du corps de frein. Une direction de déplacement qui en diffère par exemple un déplacement sur une trajectoire courbe non circulaire ou aussi sur une droite théorique dans la direction d'une sécante au corps de frein ou le décalage entre le centre du mouvement de coulissement et l'axe de rotation du corps de frein sont également possibles. Dans tous les cas il faut s'assurer que la force de freinage exer- cée par le corps de frein en rotation sur la garniture de frein à friction poussée contre lui lors du freinage, est transformée par l'installation d'auto-amplification en une force de poussée. Pour une réalisation comme frein de stationnement, les installations d'auto-amplification sont auto-bloquantes. Cela signifie que l'auto-amplification est suffisamment élevée pour que le frein de véhicule actionné bloque le corps de frein. A l'état actionné, le frein du véhicule maintient le véhicule immobile même lorsque l'installation d'actionnement n'est pas alimentée en courant. L'installation d'actionnement est ainsi seulement nécessaire pour appliquer la garni- ture de frein à friction contre le corps de frein. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le frein de véhicule a une élasticité qui est tendue lors de l'actionnement du frein. Cette réalisation de l'invention garantit que l'installation de frein de véhicule actionnée reste mise en oeuvre par exemple même si elle refroidit et si elle se détend ainsi (de manière limitée). L'élasticité peut corres- pondre à un ou plusieurs éléments de ressort. Il peut également s'agir d'une élasticité du frein de véhicule par exemple d'une extension élastique de l'étrier de frein lorsqu'on actionne le frein du véhicule. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans le dessin annexé dans lequel : - l'unique figure est un schéma d'un frein de véhicule selon l'invention. Description du mode de réalisation de l'invention Le frein électromécanique de véhicule selon l'invention 1 représenté dans le dessin est un frein à disques. Ce frein comporte un étrier 2 équipé de garnitures de frein à friction 4, 5, 6 des deux côtés d'un frein à disque 3. L'une des garnitures de frein à friction 4 est ins- tallée de manière fixe dans l'étrier de frein 2 d'un côté du disque de frein 3. Cette garniture de frein à friction 4 est appelée ci-après garniture de frein à friction 4, fixe. Les deux autres garnitures de frein à friction 5, 6 sont installées dans l'étrier de frein 2 sur les côtés opposés du disque de frein 3 ; ces deux garnitures de frein à friction 5, 6 peuvent coulisser dans la direction périphérique du disque de frein 3. Les deux garnitures de frein à friction 5, 6, mobiles ont sur leur côté arrière non tourné vers le disque de frein 3, des coins 7, 8 inclinés l'un vers l'autre dans la direction périphérique du frein à disque 3. Dans l'exemple de réalisation présenté et décrit de l'invention, l'angle au sommet a des deux coins 7, 8 est égal mais cela n'est pas indispensable. Les coins 7, 8 s'appuient contre les surfaces d'appui 10, 11 par des galets 9 réduisant le frottement ; ces galets sont prévus sur l'un des côtés intérieur de l'étrier de frein 2 tourné vers le disque de frein 3. Les surfaces d'appui 10 , 11 font un angle au sommet a ou angle de coin incliné par rapport au disque de frein 3. Les garnitures de frein à friction 5, 6, mobiles sont coulissantes avec leurs coins 7, 8 le long des surfaces d'appui 10, 11 c'est-à-dire suivant l'angle au sommet ou angle de coin a par rapport au disque de frein 3. Plus précisément il s'agit d'un mouvement hélicoïdal autour de l'axe de rotation géométrique du disque de frein 3 avec comme pente l'angle de coin ou l'angle au sommet a. Pour coulisser les deux garnitures de frein à friction 5, 6, le frein de véhicule 1 comporte une installation d'actionnement électro- mécanique 12. Cette installation comprend deux crémaillères 13, 14 parallèles aux surfaces d'appui 10, 11 et en saillie par rapport au coin 7, 8. Les crémaillères 13, 14 engrènent avec un pignon 15 relié à un moteur électrique 16 représenté symboliquement de préférence par l'intermédiaire d'un réducteur interposé mais non représenté. Les deux crémaillères 13, 14 engrènent avec les côtés opposés en des point du pignon 15 qui ne sont pas exactement diamétralement opposés à cause de leur disposition inclinée. La rotation du pignon 15 déplace les coins 7, 8 avec les garnitures de frein à friction 5, 6 dans des directions périphériques opposées par rapport au frein à disque 3. Le coulissement se fait comme déjà indiqué le long des surfaces d'appui 10, 11. Le moteur électrique 16, le pignon denté 15, la transmission de démultiplication le cas échéant interposée et les crémaillères 13, 14 engrenant avec le pi-gnon denté 15 forment l'installation d'actionnement électromécanique 12 du frein de véhicule 1. L'installation d'actionnement 12 est autoblo- quante par exemple du fait d'une transmission à disque non représentée constituant le réducteur. Pour actionner le frein de véhicule 1 on alimente le moteur électrique 16 ; celui-ci entraîne en rotation le pignon 15 qui dé-place par l'intermédiaire des crémaillères 13, 14, les coins 7, 8 avec les garnitures de frein à friction 5, 6 le long des surfaces d'appui 10, 11. Le coulissement se fait suivant une direction inclinée selon l'angle de coin a par rapport au disque de frein 3 de sorte que les garnitures de frein à friction 5, 6 arrivent en appui contre le disque de frein 3 et sont poussées contre celui-ci. La poussée des garnitures de frein à friction 5, 6 contre le disque de frein 3 déplace l'étrier de frein 2 en forme d'étrier flottant, transversalement par rapport au disque de frein 3 et la garniture de frein à friction 4, fixe est poussée contre le côté opposé du dis-que de frein 3 qui sera ainsi freiné. Pour libérer le frein à disques 1, on alimente le moteur électrique 16 avec un courant en sens inverse de sorte que les garnitu- res de frein à friction 5, 6 s'écartent le long des surfaces d'appui 10, 11 suivant l'angle de coin a en biais par rapport au disque de frein 3. Le disque de frein 3, rotatif exerce une force de friction sur les garnitures de frein à friction 4, 5, 6 dans la direction périphéri- que du disque de frein 3 ; cette force dépend du sens de rotation de l'une des deux garnitures de frein à friction 5, 6, mobile, dans le sens d'une diminution de l'intervalle en forme de coin entre la surface de palier d'appui associée 10, 11 et le disque de frein 3. en inversant le sens de rotation du disque de frein 3, on sollicite chaque fois l'autre garniture de frein à friction 6, 5 dans le sens d'une diminution de l'intervalle de coin entre la surface d'appui associée 11, 10 et le disque de frein 3. La surface d'appui ou de réaction 10, 11 soutient la garniture de frein à friction 5, 6 par son coin 7, 8 avec une force d'appui dirigée perpendiculairement à la surface d'appui 10, 11. La force d'appui a une compo- 15 sante perpendiculaire au disque de frein 3 et qui pousse la garniture de frein à friction 5, 6 contre le disque de frein 3. Cette composante de force est une force d'application qui pousse la garniture de frein à friction 5, 6 en plus de la force d'application exercée par l'installation d'actionnement 12 contre le disque de frein 3 et augmente ainsi la force 20 de freinage du frein de véhicule 1 et produit l'auto-amplification. Les deux coins 7, 8 et les surfaces d'appui associées 10, 11 contre lesquelles ils s'appuient par l'intermédiaire de galets 9 réduisant le frottement forment ainsi deux installations d'auto-amplification 7, 10 ; 8, 11, par-mi lesquelles, pour un sens de rotation du disque de frein 3, l'une des 25 installations d'auto-amplification 7, 10 et pour le sens de rotation opposé du disque de frein, l'autre installation d'auto-amplification 8, 11 agit. Lorsque le frein de véhicule 1 est actionné et que le dis-que de frein 3 tourne, le frottement avec le disque de frein 3 exercé par les deux garnitures de frein à friction 5, 6 parallèlement aux surfaces de 30 réaction 10, 11 engendre des forces antagonistes. La différence des for-ces est d'autant plus faible que l'angle au sommet ou l'angle de coin a est petit. L'angle au sommet ou angle de coin a doit être aussi petit que possible pour que la force que doit exercer l'installation d'actionnement 12 soit faible. L'angle de coin a est en pratique limité vers le bas par 35 l'allongement du chemin de déplacement des garnitures de frein à fric- tion 5, 6 qui devient infini si l'angle de coin a tend vers O. Comme la force de la garniture de frein à friction 5, 6 agissant dans le sens de l'actionnement ou le sens de la tension, l'installation d'auto-amplification 7, 10 ; 8, 11 agit de manière auto amplifiante, avec une amplitude inférieure à celle de la force de l'autre garniture de frein à friction 6, 5 agissant dans le sens de la libération si bien que l'installation d'actionnement 12 doit être auto bloquante si la force de freinage appliquée doit être conservée lorsque l'installation d'actionnement 12 est coupée du courant. Pour la réalisation comme frein de stationnement, les deux installations d'auto-amplification 7, 10 ; 8, 11 sont auto-bloquantes. Pour cela, l'angle de coin a est suffisamment aigu pour que l'auto-amplification soit encore suffisante pour bloquer la garniture de frein à friction 5, 6 de l'installation d'auto-amplification agissant chaque fois 7, 10 ; 8, 11 et bloquant le disque de frein 3. Pour l'actionnement on alimente le moteur électrique 16 juste suffisamment pour que les garnitures de frein à friction 4, 5, 6 soient appliquées contre le disque de frein 3 et le poussent contre le disque de frein 3 avec une force de préférence plus faible. L'alimentation du moteur électrique 16 peut également être coupée alors. Le couple exercée alors sur le disque de frein 3 augmente de la manière décrite ci-dessus de la force d'application et la force de freinage de la garniture de frein à friction mobile 5, 6 dont l'installation d'auto-amplification 7, 10 ; 8, 11 agit en bloquant ainsi le disque de frein 3. Plus le couple agissant sur le disque de frein 3 est élevé et plus fort sera également la force d'application et de freinage exercée par l'installation d'auto-amplification 7, 10 ; 8, 11 si bien que le disque de frein 3 reste bloqué. Mais de préférence sans que cela ne soit indispensable, le frein à disques 11 réalisé comme frein de stationnement avec des installations d'auto-amplification autobloquan- tes 7, 10 ; 8, 11 est prévu exclusivement comme frein de stationnement distinct du frein de fonctionnement. Le frein de fonctionnement peut être totalement séparé ou par exemple intégré comme frein hydraulique dans l'étrier de frein 2 (cette solution n'est pas représentée). Le frein de véhicule 1 a une élasticité mise sous tension lorsqu'on actionne le frein de véhicule 1. L'élasticité peut correspondre par exemple à l'extension élastique de l'étrier de frein 2 et dans le des-sin cette extension est représentée par des ressorts symboliques 17. On peut également prévoir de manière précise des éléments de ressort par exemple un ressort de compression dans au moins l'une des deux cré- maillères 13, 14 ou un ressort de torsion entre le pignon denté 15 et son entraînement en rotation (non représenté). L'élasticité 17 fait que le frein de véhicule 1 reste actionné même s'il se détend par suite de son refroidissement. Cette détente réduit certes la force d'application des garnitures de frein à friction 4, 5, 6 contre le disque de frein 3. Néanmoins, les installations d'auto-blocage 7, 10 ; 8, 11 bloquent le disque de frein 3 aussi longtemps que le frein 1 du véhicule n'est pas complètement libéré mais que les garnitures de frein à friction 4, 5, 6 s'appliquent contre le disque de frein 3 avec une force d'application ré-duite par la détente. 15 20 30 REVENDICATIONS 1 ) Frein électromécanique de véhicule comportant : une installation d'actionnement électromécanique (12) qui pousse une garniture de frein à friction (5, 6) contre un corps de frein (3) à freiner, et deux installations d'auto-amplification (7, 10 ; 8, 11) qui lors du freinage du corps de frein rotatif (3) transforment une force de friction exercée sur la garniture de frein à friction (5, 6) poussée contre le corps de frein (3) en une force de poussée qui pousse la garniture de frein à friction (5, 6) contre le corps de frein (3) en plus de la force de poussée appliquée par l'installation d'actionnement (12), l'une des installations d'auto-amplification (7, 10) agissant dans le sens de l'autoamplification pour un sens de rotation du corps de frein (3) et l'autre installation d'auto-amplification (8, 11) agissant avec auto-amplification pour l'autre sens de rotation du corps de frein (3), caractérisé en ce que chaque installation d'auto-amplification (7, 10 ; 8, 11) comporte une garniture de frein à friction (5, 6) qui toutes deux sont poussées par l'installation d'actionnement (12) contre le corps de frein (3). 2 ) Frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation d'actionnement (12) déplace les deux garnitures de frein à friction (5, 6) dans des directions périphériques opposées par rapport au corps de frein (3). 3 ) Frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les installations d'auto-amplification (7, 10 ; 8, 11) sont auto-bloquantes. 4 ) Frein de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation d'actionnement (12) est auto-bloquante. 35 5 ) Frein de véhicule selon la revendication 1, 512 caractérisé en ce que le frein de véhicule (1) a une élasticité (17) qui est mise en tension lors de l'actionnement du frein (1). 10