Brevet FR2903362A1 — publié le 20080111

Frein de stationnement électrique La présente invention concerne un frein de stationnement électrique pour un véhicule, notamment pour véhicule automobile. Le dispositif d'actionnement des freins de stationnement électriques usuels est généralement composé d'un moteur électrique, d'un réducteur de vitesse de rotation et d'un système à vis et écrou utilisé pour convertir le mouvement de rotation généré par le moteur en un mouvement de translation. Le mouvement de translation de l'écrou permet de tirer les 1 o câbles de freinage. L'activation du frein est enclenchée par la commande du moteur électrique. Un réducteur offre généralement un rendement mécanique de l'ordre de 80% et le système vis plus écrou a un rendement de l'ordre de 45%. L'ensemble du dispositif possède finalement un rendement global de l'ordre de 36%. Ce rendement étant très faible, le dispositif 15 nécessite un moteur électrique relativement puissant et donc onéreux. Un objectif de la présente invention est notamment de mettre en oeuvre un dispositif possédant un meilleur rendement. A cet effet, l'invention a pour objet un frein de stationnement électrique pour véhicule, 20 notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : • un moteur électrique entraînant en rotation une manivelle, • deux bielles reliées d'une part à la manivelle et d'autre part à un palonnier, entraînant des câbles de freinage, par des 25 axes autour desquels les bielles sont en rotation, • deux cales limitant la rotation d'une première bielle. Les deux bielles sont mises en rotation par la manivelle, elles entraînent alors le palonnier dans un mouvement de translation. Les bielles sont reliées à la manivelle par un pied de bielle. Les deux pieds de bielle sont positionnés 30 avec un écart angulaire déterminé a par rapport à un axe de la manivelle. Des câbles de freinage possèdent une force de rappel tendant à tirer le palonnier vers une position correspondant au frein desserré. 2903362 2 Le frein de stationnement comporte au moins trois positions de serrage : • une position du frein desserrée correspondant à une position de la première bielle en butée contre une première cale, 5 • une position du frein moyennement serré correspondant à une position où les deux têtes de bielles sont positionnées à la même distance de l'axe de rotation de la manivelle mais où les deux bielles sont inclinées de part et d'autre d'une droite reliant les têtes de bielles à l'axe de rotation de la manivelle. • une position du frein complètement serré correspondant à une position de la première bielle en butée contre une deuxième cale. Le moteur électrique du frein, solidaire d'une vis sans fin, entraîne en rotation 15 une roue dentée solidaire de la manivelle. Les deux cales forment des coins rentrant du carter dirigés vers l'axe de la manivelle. Les bielles comportent chacune une tête comportant un axe solidaire du palonnier. 20 Le palonnier comporte deux cavités à l'intérieur desquelles coulisse chaque bielle, la tête des bielles étant guidée par l'axe sur un évidement latéral du palonnier. L'invention a notamment pour principaux avantages de présenter 25 un mécanisme simple, peu onéreux, possédant un bon rendement, et permettant donc d'utiliser un moteur électrique peu puissant, tout en offrant trois niveaux de serrage possibles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à 30 l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1 : un frein électrique de stationnement selon l'art antérieur ; • la figure 2: un schéma fonctionnel d'un frein électrique de 35 stationnement selon l'invention ; 2903362 3 • la figure 3 : différentes positions du frein selon l'invention ; • les figures 4a et 4b : deux vues en coupe d'une liaison entre deux bielles et un palonnier utilisés dans le frein selon l'invention. 5 La figure 1 représente un dispositif de frein de stationnement électrique selon l'art antérieur. Ce dispositif comporte un moteur électrique 1 produisant deux mouvements de rotation l'un dans un sens et dans l'autre. La vitesse de rotation produite par le moteur 1 est atténuée par un réducteur 10 2. Ce mouvement de rotation est ensuite transmis à une vis sans fin 3 pouvant tourner dans un sens ou dans l'autre. Le mouvement de rotation de la vis 3 génère un mouvement de translation d'un écrou 4 le long de l'axe de la vis 3. Le mouvement de translation de l'écrou peut être bidirectionnel selon le mouvement de rotation de la vis. Le mouvement de translation de l'écrou 4 est rendu possible car il est bridé en rotation par un moyen non représenté sur la figure 1. L'écrou 4 permet de tirer ou de relâcher les câbles 5, 6 de freinage via un dispositif mécanique non représenté permettant de répartir l'effort de manière égal entre les deux câbles 5, 6. Les câbles 5, 6 vont ensuite actionner les deux étriers 7, 8 afin d'immobiliser ou de libérer les roues du véhicule. Le réducteur permet un rendement mécanique de l'ordre de 80%. Le système de conversion du mouvement de rotation en translation composé par la vis et l'écrou possède un rendement de l'ordre de 45%. Ce système de conversion de mouvement a un rendement volontairement faible afin de garantir le maintien du dispositif dans une configuration correspondant à l'immobilisation du véhicule sans apport d'énergie électrique. Le rendement global du dispositif est donc relativement mauvais. La figure 2 représente, par un schéma fonctionnel, un dispositif de frein électrique selon l'invention. Ce dispositif peut avantageusement être utilisé à la place de l'ensemble moteur 1, réducteur 2, vis 3 et écrou 4, du dispositif décrit sur la figure 1. Le dispositif selon l'invention est composé d'un moteur électrique pouvant produire deux mouvements de rotation de son axe non représenté : un premier mouvement dans un sens et un second mouvement dans le sens inverse. Ces deux mouvements sont utilisés afin de 2903362 4 serrer le frein ou de le relâcher. L'axe du moteur électrique 21 est pourvu d'une vis sans fin 22 qui possède donc deux mouvements de rotation possibles selon le sens du mouvement de rotation de l'axe du moteur 21. Dans la suite, seuls les mouvements du dispositif visant à serrer le frein sont 5 décrits. Il est entendu que les mouvements du dispositif visant à desserrer le frein sont inversés par rapport aux mouvements de serrage du frein. La vis sans fin 22 engrène avec une couronne dentée 23 en rotation autour d'un axe 24 fixe. Cet axe 24 est par exemple solidaire mécaniquement du carter 25. La couronne dentée 23 est solidaire d'une 10 manivelle 26 également en rotation autour de l'axe 24. La couronne dentée 23 transmet donc son mouvement de rotation à la manivelle 26. Le dispositif comporte par ailleurs deux bielles 27, 28 actionnées par la manivelle 26. A cet effet, chaque bielle 27, 28 est reliée par son pied 40, 41 à la manivelle 26 par un axe 29, 30. L'autre extrémité ou tête 38, 39 de chacune des deux 15 bielles 27, 28 est reliée à un palonnier 33 grâce un axe 31, 32. Ce palonnier 33 est représenté de manière schématique sur la figure 2, sa structure est détaillée sur les figures 4a et 4b. Les deux bielles 27, 28 ont un mouvement de rotation par rapport au palonnier 33. Le palonnier 33 possède un seul degré de liberté qui consiste en une translation le long d'un axe 34 par 20 exemple perpendiculaire à l'axe 24 de la manivelle 26. Le mouvement de rotation de la manivelle 26 implique un mouvement de rotation combiné à un mouvement de translation des deux bielles 27, 28. Le mouvement de translation des deux bielles 27, 28 entraîne donc un mouvement de translation du palonnier 33 suivant l'axe 34. Le palonnier 33 est relié aux 25 câbles de freinage 35 via un dispositif d'équilibrage d'effort non représenté et connu par ailleurs. La translation du palonnier 33 permet donc de tirer ou relâcher les câbles 35 et ainsi de serrer ou desserrer le frein de stationnement. Le dispositif comporte deux cales 36, 37 formant par exemple des 30 coins rentrant dirigés vers l'axe 24 de la manivelle 25. Ces deux cales servent notamment à limiter la course du palonnier dans un sens et dans l'autre en limitant la rotation de la première bielle 27. La position de la première cale 36 correspond par exemple à la position du palonnier en l'absence de serrage du frein et la position de la deuxième cale 37 35 correspond par exemple à la position du palonnier. pour un serrage 2903362 5 maximum du frein. La fonction précise de ces deux cales 36, 37 est explicitée sur la figure suivante. La figure 3 représente, sur une succession de schémas 50, 51, 5 52, 53, 54, 55, 56, le système composé de la manivelle 26 équipée des deux bielles 27 et 28 pour différentes positions angulaires de la manivelle 26. Les différentes positions angulaires sont représentées par les positions des pieds de bielles 40, 41. Chaque position est obtenue en effectuant une rotation d'environ 30 de la manivelle à partir de la position précédente. Le schéma 10 50 représente par exemple une position du dispositif correspondant à une position d'équilibre stable dans le sens ou aucun couple n'est à fournir par le moteur électrique pour maintenir le système dans cette position. Cette position est atteinte lorsque le pied 41 de la première bielle 27 est en butée contre la première cale 36, elle correspond à une position minimum 58 du 15 système pour laquelle le relâchement des câbles 35 de freinage est maximum. Les schémas 51, 52, 53 présentent plusieurs positions du système, chacune étant différenciée de la précédente par une rotation de la manivelle de l'ordre de 30 . Sur les schémas 51 à 53, la tête 39 de la deuxième bielle 28 pousse seule le palonnier 33, attendu qu'elle se trouve en 20 avance sur le mouvement de la tête 38 de la première bielle 27. Ces schémas 51, 52, 53 décrivent des positions instables et transitoires, permettant au système d'atteindre une position non représentée, intermédiaire aux positions présentées en schémas 53 et 54, pour laquelle les deux têtes de bielles 38, 39 sont à la position intermédiaire 59. Cette 25 position est un équilibre stable du système. Cette position d'équilibre stable correspond à la position à laquelle les trajectoires des têtes 38, 39 des bielles 27, 28 se croisent : en phase de serrage, en ce lieu, la tête 38 de la bielle 27 s'éloigne de l'axe 24 de la manivelle 26, tandis que la tête 39 de la bielle 28 se rapproche de l'axe 24. Les têtes de bielles 38, 39 sont donc à la 30 même position 59 tandis que les pieds de bielle 40, 41 sont répartis de part et d'autre d'un axe passant par les têtes de bielles 38, 39, et par l'axe 24 de la manivelle 26. Les deux bielles sont alors positionnées de part et d'autre des câbles de freinage 35. Cette position intermédiaire est une position d'équilibre stable du système pour laquelle aucune cale n'est nécessaire à 35 son maintien. La position d'équilibre 59 peut varier suivant l'écart angulaire a 2903362 6 choisi entre les pieds de bielle 40, 41, la longueur des bielles 27, 28 et de la manivelle 26. La position intermédiaire 59 correspond à une traction moyenne exercée par le palonnier 33 sur le câble de freinage 35, ce qui entraîne un serrage moyen du frein de stationnement. 5 Entre cette position intermédiaire, correspondant à un serrage moyen, et la position 60, correspondant à un serrage maximum, la tête 38 de la première bielle 27 pousse seule le palonnier, la tête 39 de la seconde bielle 28 étant en retard sur le mouvement. Les schémas 54, 55 décrivent des positions instables et transitoires et permettent au système d'atteindre une position 10 maximale 59 représentée par le schéma 56. Cette position est obtenue lorsque le pied 40 de la première bielle 27 est en butée contre la deuxième cale 37. Cette position est une troisième position d'équilibre stable, la deuxième cale 37 empêchant alors un mouvement de rotation de la bielle 27 dans le sens trigonométrique. Cette butée doit être placée de sorte que la 15 bielle 27 soit légèrement inclinée par rapport à un axe passant par la tête de bielle 38, et par l'axe 24 de la manivelle 26, afin d'éviter que des sollicitations extérieures au système, comme des vibrations par exemple, ne permettent une rotation dans le sens trigonométrique inverse du système, ce qui entraînerait son desserrage . La position 60 permet un étirement quasi- 20 maximal des câbles de freinage 35 qui correspond à une situation de freins complètement serrés. Pour être maximal, il aurait fallu que la bielle 27 ne soit pas inclinée, par rapport à un axe passant par la tête de bielle 38, et par l'axe 24 de la manivelle 26, mais comme nous l'avons mentionné, cela ne garantie pas la stabilité du système. Cette position d'équilibre est maintenue sans 25 effort. Le véhicule se trouve alors immobilisé sans qu'il soit nécessaire d'introduire une irréversibilité intrinsèque ou par un dispositif annexe. Pour desserrer le frein lorsque le système est à une position maximale 60, il suffit au moteur 21 de fournir une rotation inverse à la rotation précédemment utilisée. Cette rotation entraîne la couronne dentée 30 23 via la vis sans fin 22 afin de faire tourner la manivelle 26 d'un angle suffisant pour permettre à la force de rappel 61 de faire redescendre le palonnier 33 entraînant les bielles 27, 28. Ceci permet d'atteindre la position minimum 58. 2903362 7 Les figures 4a et 4b représentent deux vues en coupe permettant de préciser la liaison entre les deux bielles 27, 28 et le palonnier 33. La figure 4a représente la structure interne du palonnier 33 vu de face et la figure 4b représente une vue de profil du palonnier 33. Ce palonnier comporte au 5 moins deux cavités 70, 71. Dans chacune des cavités 70, 71 coulisse une des deux bielles 27, 28. Le palonnier 33 présente sur chacun de ses côtés un évidement par exemple comme l'évidemment 72 représenté sur la figure 4b. Cet évidemment latéral permet de guider les têtes de bielles 38, 39. A cet effet, les têtes de bielles 38, 39 comportent chacune un axe 31, 32 coulissant 10 dans l'évidemment 72. Lorsque la tête de bielle 38 par exemple atteint le fond de la cavité 70, si le mouvement de la bielle 27 se poursuit dans le même sens, la bielle 27 pousse alors le palonnier 33. Il en va de même pour la tête de bielle 39 dans la cavité 71. Les bielles 27, 28 se déplacent donc dans le palonnier indépendamment l'une de l'autre. Elles se situent par 15 exemple dans deux plans parallèles. Le mouvement des deux bielles est donc un mouvement de translation relatif au palonnier. Un dispositif selon l'invention permet de bénéficier avantageusement de rendements élevés : le réducteur composé de la 20 couronne dentée 23 associée à la vis sans fin 22 offre un rendement mécanique de l'ordre de 90%, tandis que le système de conversion de mouvement comportant les bielles 27, 28 et la manivelle 26 est lui aussi de l'ordre de 90%. Soit pour l'ensemble de ces deux dispositifs, un rendement global de l'ordre de 80%, ce qui représente le double du rendement des 25 freins de stationnement selon l'art antérieur. De plus, le choix d'un grand diamètre pour la couronne 23 permet avantageusement de réduire les contraintes sur les matériaux d'engrènement et permet donc d'utiliser des matériaux peu onéreux à mettre en forme ainsi que peu bruyant à l'utilisation. 30 Un autre avantage du système est que le mécanisme mis en oeuvre est simple et permet d'utiliser un moteur peu puissant et donc par la même de réduire encore le coût du système. Ce système possède avantageusement trois niveaux d'effort de serrage possible qui correspondent à la position frein desserré, frein 35 moyennement serré et frein complètement serrés. REVENDICATIONS 1. Frein de stationnement électrique pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : • un moteur électrique entraînant en rotation une manivelle (26), • deux bielles (27, 28) reliées d'une part à la manivelle (26) et d'autre part à un palonnier (33), entraînant des câbles de freinage (35) par des axes (29, 30, 31, 32) autour desquels les bielles (27, 28) sont en rotation, • deux cales (36, 37) limitant la rotation d'une première bielle (27). 2. Frein de stationnement électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les deux bielles (27, 28), mises en rotation par la manivelle (26), entraînent le palonnier (33) dans un mouvement de translation. 3. Frein de stationnement électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les bielles (27, 28) sont reliées à la manivelle (26) par un pied de bielle (40, 41), les deux pieds de bielle (40, 41) étant positionnés avec un écart angulaire a par rapport à un axe (24) de la manivelle (26). 4. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les câbles de freinage (35) possèdent une force de rappel (61) tendant à tirer le palonnier (33) vers une position (50) correspondant au frein desserré. 5. Frein de stationnement électrique selon l'une des 30 revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois positions de serrage : • une position du frein desserré (50) correspondant à une position de la première bielle (27) en butée contre une première cale (36), 2903362 9 • une position du frein moyennement serré correspondant à une position où les deux têtes (38, 39) des bielles (27, 28) sont positionnées à la même distance de l'axe de rotation (24) de la manivelle (26) les deux bielles (27, 28) étant inclinées de part et d'autre d'une droite reliant les têtes (38, 39) des bielles (27, 28) à l'axe de rotation (24) de la manivelle. • une position du frein complètement serré (57) correspondant à une position de la première bielle (27) en butée contre une deuxième cale (37). 6. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (21), solidaire d'une vis sans fin (22), entraîne en rotation une roue dentée (23) solidaire de 15 la manivelle (26) 7. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux cales (36, 37) forment des coins rentrant du carter (25) dirigés vers l'axe (24) de la 20 manivelle (26). 8. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bielles (27, 28) comportent chacune une tête (38, 39) comportant un axe (31, 32) solidaire 25 du palonnier (33). 9. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le palonnier (33) comporte deux cavités (70, 71) à l'intérieur desquelles coulisse chaque bielle 30 (27, 28), la tête des bielles (38, 39) étant guidée par l'axe (31, 32) sur un évidement latéral (72) du palonnier (33). 5 10