Brevet FR2898394A1 — publié le 20070914

Domaine de l'invention La présente invention concerne un frein à disque de véhicule comportant un disque de frein, au moins une garniture de frein, un piston actionné par un fluide, une chambre à fluide coopérant avec le piston pour pousser la garniture de frein contre le disque de frein pour une action de freinage ainsi qu'une installation de frein de stationnement. Etat de la technique Les freins à disques de véhicules sont connus selon l'état de la technique suivant de multiples formes de réalisation. Il est ainsi connu d'utiliser le frein à disque également comme frein de stationne-ment du véhicule. Pour cela, et à titre d'exemple, le document DE 197 32 168 C 1 propose un frein hydraulique équipé d'une installation de frein de stationnement qui actionne un piston de frein du frein de fonctionnement hydraulique par un dispositif à broche et écrou pour réaliser la fonction de frein de stationnement. Il a en outre été proposé de réaliser l'installation à broche comme unité autobloquante, pour tenir le frein en position de frein de stationnement. Une telle installation à broche autobloquante n'a toutefois qu'un rendement très faible par transmission de couple, si bien que le moyen d'entraînement du frein de stationnement constitué par exemple par un moteur électrique doit être dimensionné de façon suffisante. Ce surdimensionnement du moyen d'entraînement se traduit toutefois par un encombrement plus important alors qu'au niveau des freins du véhicule la place disponible est limitée. Un autre inconvénient des freins de stationnement entraînés par broche réside dans leur longueur dans la direction de l'axe longitudinal de la broche, car la pente du pas de la broche est relativement faible. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un frein à disque du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'installation de frein de stationnement comporte un moyen d'entraînement et une transmission à crémaillère ayant une crémaillère et un pignon denté et la crémaillère coopère avec le piston pour déplacer le piston dans sa direction axiale. Le frein à disque selon l'invention offre l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique d'avoir un meilleur rendement et de ne présenter qu'un encombrement réduit au minimum. De plus, les freins à disque selon l'invention permettent de réduire la taille du moyen d'entraînement du frein de stationnement et offrent également la possibilité d'installer le moyen d'entraînement dans des positions très différentes. Cela résulte de ce que le frein selon l'invention est caractérisé en ce que l'installation de frein de stationnement comprend un entraîne-ment à crémaillère avec une crémaillère et un pignon denté. L'entraînement commande le pignon denté et la crémaillère effectue un mouvement linéaire. La crémaillère coopère avec le piston du frein à disque si bien que le mouvement de la crémaillère entraîne le piston et l'action de freinage du frein à disque peut ainsi être activée ou neutralisée. L'utilisation de l'entraînement à crémaillère permet de réduire de manière significative les pertes par frottement pendant l'actionnement du frein de stationnement. Par exemple, dans le cas d'une transmission à broche, le rendement est de l'ordre de 30 % alors que si l'on utilise une crémaillère le rendement est d'environ 80 %. Ainsi, la réalisation selon l'invention permet de réduire les dimensions du moyen d'entraînement du frein de stationnement avec une réduction significative. Le moyen d'entraînement est de préférence un moteur électrique, ce qui permet en outre, grâce à la plus faible puissance prélevée du moteur électrique, de commander de façon plus simple le frein de stationnement. La faible puissance absorbée par le moteur électrique per- met également une conception plus avantageuse des lignes, de l'unité centrale, des connecteurs et autres. Le moyen d'entraînement plus ré-duit permet également une meilleure précision de la surveillance du fonctionnement du frein de stationnement car on aura un meilleur rapport entre le courant dans le moteur et la force de maintien du frein de stationnement. De façon préférentielle, suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen d'entraînement et l'entraînement à crémaillère sont reliés par une autre transmission. Cela permet d'améliorer la commande de l'installation de frein de stationnement et de modifier simplement la vitesse de rotation du moyen d'entraînement. La transmission entre le moyen d'entraînement et l'entraînement à crémaillère est constituée de préférence par une transmission à vis ou une transmission planétaire ou une transmission à pignon droit. La transmission à vis est utilisée d'une manière particu- lièrement préférentielle car son encombrement est réduit au minimum. En outre, l'utilisation d'une transmission à vis offre un plus grand degré de liberté pour la conception du frein de stationnement car le moyen d'entraînement et ainsi la vis peuvent être montés tangentiellement à la roue à vis. Pour garantir une position de frein de stationnement ou une position hors service de l'installation de fixation, la transmission montée entre le moyen d'entraînement et l'entraînement à crémaillère est de préférence autobloquante. Il est à remarquer dans ces conditions qu'une transmission autobloquante détériore certes le rendement, mais non autant qu'une installation à broche autobloquante. Cela permet notamment de réduire le nombre de pièces, ce qui se traduit par une construction particulièrement compacte et peu encombrante. En variante, l'installation de frein de stationnement comporte une installation de verrouillage distincte autour d'une position du frein de stationnement, c'est-à-dire une position de prise ou de non prise, verrouillable mécaniquement. Le dispositif de verrouillage de l'installation de frein de stationnement est de préférence un mécanisme à roue libre. D'une façon particulièrement préférentielle, le mécanisme à roue libre est ins- tallé sur l'arbre de sortie du moteur électrique, en amont de la transmission. Suivant une autre caractéristique préférentielle, le moyen d'entraînement est un moteur électrique dont l'arbre de sortie est parallèle à l'axe du piston du frein à disque. En variante, l'arbre de sortie du moteur électrique est perpendiculaire à l'axe du piston. Cela permet de réduire notamment l'encombrement nécessaire perpendiculairement au frein à disque. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, le piston a principalement une forme de pot et l'installation de frein de stationnement comporte un élément d'actionnement placé à l'intérieur du piston en forme de pot. La crémaillère est installée sur l'élément d'actionnement. On peut fixer une crémaillère séparée sur l'élément d'actionnement, ou réaliser les dents de la crémaillère en une seule pièce dans l'élément d'actionnement. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, la crémaillère est en une seule pièce avec le piston. Cela réduit le nombre de pièces et réduit d'autant le poids du frein à disque. Dessins La présente invention sera décrite ci-après 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 à disque correspondant à un premier exemple de réalisation d'une installation de frein de stationnement, et - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un frein à disque selon un second exemple de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation En référence à la figure à la figure 1 on décrira ci-après un frein à disque 1 d'un véhicule correspondant à un premier exemple de réalisation de l'invention. Selon la figure 1, le frein à disque 1 de véhicule comporte un disque de frein 2 avec deux garnitures de frein 3a, 3b qui s'appliquent contre les faces du disque. Le frein à disque 1 comporte également un étrier de frein 16 ainsi qu'un piston 4. Le piston 4 est logé dans un boîtier de frein 15 et communique avec une chambre à fluide 5. L'étanchéité de la chambre à fluide est assurée par plusieurs joints non représentés. Le frein à disque 1 comporte en outre une installation de frein de stationnement 6 intégrée directement dans le frein à disque à l'intérieur du boîtier de frein 15. L'installation de frein de stationnement 6 comporte un entraînement à crémaillère 7 équipé d'une crémaillère 8 et d'une roue dentée (pignon) 9 en prise avec la crémaillère. L'installation de frein de stationnement 6 comporte en outre un moyen d'entraînement 10 sous forme d'un moteur électrique. L'arbre de sortie l0a du moyen d'entraînement 10 est perpendiculaire à l'axe longitudi- nal X-X du piston 4. Une autre transmission 11 est installée entre le moyen d'entraînement 10 et l'entraînement à crémaillère 7. La transmission 11 sert à modifier la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 10a. La transmission 11 comporte une branche 12 montée sur l'arbre de sortie ou arbre moteur 10 ainsi qu'un pignon de roue à vis 13. Le pignon de roue à vis 13 est monté avec la roue dentée 9 de la transmission à crémaillère 7 sur un arbre commun Y. Le moyen d'entraînement 10 est logé dans un boîtier de moteur 14 prévu directement sur le boîtier de frein 15. Comme cela apparaît à la figure 1, la crémaillère 8 de l'entraînement à crémaillère 7 fait corps avec l'élément d'actionnement 17. L'élément d'actionnement 17 présente en coupe une forme de T et est logé en partie à l'intérieur du piston 4 en forme de pot. L'élément d'actionnement 17 est en contact avec le fond 4a du piston 4. L'élément d'actionnement 17 est monté dans un premier palier 15a et dans un second palier 15b. Les deux paliers 15a, 15b sont prévus sur un prolongement tubulaire 15c du boîtier de frein 15. Comme cela apparaît en outre à la figure 1, l'arbre de sortie ou arbre moteur l0a du moyen d'entraînement 10 est perpendi- culaire à la direction d'actionnement X-X du piston 4. Cela est rendu possible par l'utilisation de la transmission à vis entre le moyen d'entraînement 10 et l'entraînement à crémaillère 7. Cela réduit l'encombrement nécessaire dans la direction de l'axe X-X. Le fonctionnement du frein à disque avec l'installation de frein de stationnement 6, intégrées, sera décrit ci-après. En fonctionnement normal, on utilise le frein à disque 1 du véhicule comme frein de service. Pour le fonctionnement en frein de service, du liquide hydraulique est fourni sous pression à la chambre de fluide 5 pour déplacer le piston 4 dans la direction de la flèche A. L'étrier de frein 16 se déplace alors dans la direction opposée si bien que les deux garnitures de frein 3a, 3b s'appliquent contre le frein à disque 2 et assurent le freinage de service du véhicule. Lorsque le conducteur du véhicule a terminé la phase de freinage, le piston 4 et l'étrier de frein 16 seront de nouveau rappelés dans leur position initiale par des éléments de rappel non représentés. Si maintenant il faut activer le frein de stationnement du véhicule, le conducteur transmet son souhait de frein de stationnement par l'intermédiaire d'un interrupteur ou d'un bouton vers la commande non représentée. La commande active le moyen d'entraînement 10, de sorte que le couple du moyen d'entraînement 10 est transmis à la crémaillère 8 par l'intermédiaire de la vis 12, du pignon de roue à vis 13, de la roue dentée 9. La crémaillère 8 effectue ainsi un mouvement linéaire dans la direction de l'axe X-X du piston 4, si bien que l'élément d'actionnement 17 pousse le fond 4a du piston 4. Le piston 4 est ainsi déplacé en direction du disque de frein 2. Les garnitures de frein 3a, 3b s'appliquent contre le disque de frein 2 et le frein de stationnement du véhicule est activé. Le filetage entre la vis 12 et la roue dentée de vis 13 est autobloquant, ce qui assure un verrouillage automatique de toute position du frein de stationnement. Il est à remarquer que l'utilisation de la transmission à vis autobloquante ne réduit que faiblement le rendement par comparaison à la réduction du rendement par un entraînement à broche autobloquante. Pour libérer le frein de stationnement, on fait fonctionner le moyen d'entraînement 10 uniquement dans la direction opposée pour que le couple d'entraînement soit de nouveau transmis par l'intermédiaire de la transmission 11 et de l'entraînement à crémaillère 7 vers l'élément d'actionnement 17. L'élément d'actionnement 17 est fixé à l'aide d'une bague élastique 18 contre le côté intérieur du piston 4. Comme le rendement du frein de stationnement est très bon malgré l'utilisation de la transmission à vis autobloquante, le moteur électrique 10 peut être très petit. Cela réduit la place nécessaire au frein de stationnement. Cela permet d'intégrer simplement le frein de stationnement dans le frein à disque. En outre, selon l'invention, il suffit d'un nombre réduit de pièces, car le frein de stationnement utilise également le piston 4 et les garnitures de frein 3a, 3b du frein de service. La réalisation du piston 4 comme piston en forme de pot permet de loger l'installation de frein de stationnement 6 également en partie dans le piston, ce qui réduit d'autant la dimension axiale, en particulier de l'installation de frein de stationnement. Comme selon l'invention on peut utiliser un moteur électrique très petit comme moyen d'entraînement, la consommation de courant par l'installation de frein de stationnement 6 est plus petite, ce qui permet de dimensionner de façon correspondante les lignes ou le moteur électrique. Cela conduit à une économie de courant et à une réduction du coût de l'installation de frein de stationnement. En référence à la figure 2, on décrira ci-après un second exemple de réalisation d'un frein à disque selon l'invention en utilisant les mêmes références que pour le premier exemple de réalisation pour désigner les éléments identiques ou de même fonction. A la différence du premier exemple de réalisation, dans le cas de l'installation de frein de stationnement 6 selon le second exemple de réalisation, la transmission 11 entre le moyen d'entraînement 10 et l'entraînement à crémaillère n'est pas autobloquante. Pour permettre le verrouillage d'une position du frein de stationnement, dans ce second exemple de réalisation il est prévu un élément de verrouillage 20. L'élément de verrouillage 20 est une roue libre entre le moyen d'entraînement 10 et la transmission 11. La roue libre permet le verrouillage mécanique de l'installation de frein de stationnement 6 dans une position quelconque, notamment dans la position d'arrêt et dans la position de libération. Il est à remarquer que l'installation de verrouillage peut également être montée dans une autre position du chemin de transmission de couple entre le moyen d'entraînement 10 et la transmission à crémaillère 7. Par exemple, la roue libre pourrait également être instal- lée sur l'axe Y du pignon denté 9 ou on pourrait prévoir une installation de blocage à commande linéaire sur l'un des pignons dentés de la transmission ou sur la crémaillère. Pour le reste, le second exemple de réalisation correspond au premier exemple de réalisation, ce qui permet de ne pas reprendre ici cette description.35 REVENDICATIONS 1 ) Frein à disque de véhicule comportant un disque de frein (2), au moins une garniture de frein (3a, 3b), un piston (4) actionné par un fluide, une chambre à fluide (5) coopérant avec le piston (4) pour pous-ser la garniture de frein (3a, 3b) contre le disque de frein (2) pour une action de freinage ainsi qu'une installation de frein de stationnement (6), caractérisé en ce que l'installation de frein de stationnement (6) comporte un moyen d'entraînement (10) et une transmission à crémaillère (7) ayant une crémaillère (8) et un pignon denté (9), et la crémaillère (8) coopère avec le piston (4) pour déplacer le piston (4) dans sa direction axiale (X-X). 2 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé par une transmission (11) entre le moyen d'entraînement (10) et l'entraînement à crémaillère (7). 3 ) Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que la transmission (11) est une transmission à vis ou une transmission planétaire ou une transmission à pignon droit. 4 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement (10) est un moteur électrique et l'arbre moteur ou arbre de sortie (10a) du moteur électrique est parallèle à l'axe de dé-placement (X-X) du piston (4) ou perpendiculaire à cet axe de déplace-ment (X-X) du piston (4). 5 ) Frein à disque selon la revendication 2, caractérisé par une transmission autobloquante (11) installée entre le moyen d'entraînement (10) et l'entraînement à crémaillère (7). 106 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein de stationnement (6) comporte un dispositif de verrouillage (20) pour verrouiller mécaniquement la position de l'installation de frein de 5 stationnement (6). 7 ) Frein à disque selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (20) est un mécanisme à roue libre. 8 ) Frein à disque selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mécanisme à roue libre est installé sur l'arbre moteur (10a) du moyen d'entraînement (10). 15 9 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (4) est en forme de pot et l'installation de frein de stationne-ment (6) comporte un élément d'actionnement (17) logé à l'intérieur du 20 piston (4) en forme de pot, la crémaillère (8) de l'entraînement à crémaillère (7) étant prévue sur l'élément d'actionnement (17). 10 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 la crémaillère (8) fait corps avec le piston (4). 30