Brevet FR2908718A1 — publié le 20080523

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN ACTIONNEUR ELECTRO-MECANIQUE DE FREIN L'invention concerne un dispositif de commande d'un actionneur électromécanique de frein tel que défini dans le document PCT WO 2005/077585 Al. Dans le document PCT WO 2005/077585 AI, il est révélé un outil muni d'un dispositif de serrage comportant une vis propre à être entraînée en rotation autour d'un axe XX par l'intermédiaire d'un moteur électrique qui peut être couplé à une commande numérique. La figure 1 jointe permet de présenter ce dispositif. Cette vis 10 possède un grand pas P1 et elle peut être entraînée en rotation dans un sens ou dans l'autre par le moteur M. La vis 10 coopère avec un écrou 12 susceptible d'être entraîné en translation dans la direction de l'axe XX de la vis. Cet écrou est solidaire d'un support 14, appelé aussi support mobile , réalisé ici sous la forme d'un élément tubulaire qui entoure au moins en partie la vis 10. Le support 14 est relié à la platine 16 qui porte un premier organe 18 (appelé aussi organe mobile ) susceptible d'être déplacé en translation, dans une direction parallèle à l'axe XX, pour se rapprocher ou s'éloigner d'un deuxième organe 20 (appelé aussi organe fixe ) porté par un support fixe 22 qui porte également le moteur M. Une colonne 24 est fixée au support fixe 22 et s'étend dans une direction parallèle à l'axe XX pour assurer un guidage en translation du support mobile 14 portant l'organe mobile 18. La platine 16 est munie à cet effet d'un alésage axial 26 traversé par la colonne 24. Dans l'exemple particulier où l'outil de serrage est une pince à souder, l'organe mobile 18 et l'organe fixe 20 constituent respectivement une électrode et une contre électrode. Dans l'exemple de réalisation, le pas P1 de la vis 10 est un pas à droite dont la valeur est avantageusement de l'ordre de grandeur de son propre diamètre. L'écrou 12 est équipé d'une paire de galets 28 qui forment des éléments suiveurs et qui sont montés en rotation autour d'un axe YY qui est perpendiculaire à l'axe XX de la vis. Seul l'un des deux galets est visible sur la figure 1. Le support fixe 22 porte un support cylindrique creux 30, encore appelé douille creuse , qui présente une paroi cylindrique 32 dans laquelle sont taillées deux glissières opposées 34 (seule l'une des deux glissières est visible sur la figure 1). Les galets 28 précités sont agencés pour rouler respectivement dans les deux glissières 34 qui forment des moyens de guidage. Chacune des glissières 34 comprend une partie linéaire 34L qui s'étend parallèlement à l'axe de la vis pour procurer un guidage linéaire à l'écrou 12, ainsi qu'une partie hélicoïdale 34H qui se raccorde à la partie linéaire 34L pour procurer un guidage hélicoïdal. Cette partie hélicoïdale s'étend suivant l'axe XX de la vis et possède un pas P2 qui est inversé par rapport au pas P1 de la vis, et qui est donc un pas à gauche dans l'exemple. 2908718 2 Tant que les galets 28 sont en contact avec la partie 34L des glissières, ces dernières empêchent l'écrou de tourner ; et celui-ci peut se déplacer en translation avec une vitesse linéaire imposée par la vitesse angulaire du moteur et le pas P1 de la vis. Ceci constitue une 5 première phase de déplacement D1, encore appelée course, que l'on peut qualifier de phase inertielle. A l'approche du point de serrage, c'est-à-dire lorsque les galets 28 se rapprochent respectivement des parties hélicoïdales 34H, ces dernières entraînent l'écrou en rotation dans 10 le même sens que la rotation de la vis. Il en résulte que la vitesse linéaire de l'écrou diminue jusqu'à éventuellement devenir nulle. En effet, ceci provient d'une variation apparente du pas (en fait, la vitesse linéaire de l'écrou est synchronisée sur le pas P2). Il est à noter que le pas P2 peut être constant ou variable. 15 Si l'on suppose, par conséquent, que la vis 10 est entraînée en rotation autour de son axe avec une vitesse angulaire établie constante, l'écrou se déplace d'abord (dans le sens du serrage) avec une vitesse constante pour la phase D1 (phase inertielle) et ensuite avec une vitesse plus lente dans la deuxième phase D2. 20 Dans ce dispositif de serrage selon l'art antérieur, le support 14 est relié à la platine 16 de l'organe mobile 18 par une butée à billes désignée dans son ensemble par la référence 36, par laquelle le support mobile 14 reste en permanence solidaire en translation de l'organe mobile 18. Cette butée à billes 36 comprend deux contre brides 38 disposées respectivement de part et d'autre de la platine 16 et prenant appui sur celle-ci par l'intermédiaire de billes 40. Les deux 25 contre brides 38 sont maintenues axialement entre une collerette 42 prévue à une extrémité du support mobile 14 et un écrou 44 vissé autour d'une autre extrémité du support mobile 14. Ce dispositif comporte l'inconvénient résultant du fait que le pas de la gorge 34 peut prendre des valeurs très petites (pouvant être nulles) de sorte que cette particularité qui permet des 30 valeurs de gain mécanique élevées, altère le rendement inverse de la cinématique, donc la fidélité de la mesure de l'effort qu'exercent les plaquettes sur le disque par le contrôle du courant moteur. L'invention prévoît donc de faire systématiquement cette mesure dans une phase à haut 35 rendement, donc en rendement direct, C'est à dire lorsque le sens de transfert de l'effort va du moteur vers les plaquettes. C'est une particularité de l'invention de prévoir que un calculateur analyse, d'une part les mesures de position du support mobile 14, le signal de vitesse du moteur M et la mesure du 2908718 3 courant du moteur M au travers d'un shunt, d'autre part le signal de commande de l'opérateur et le signal de contrôle dynamique de freinage (notamment l'ABS), afin d'injecter dans le moteur, au travers de l'amplificateur de puissance, des valeurs de courant générant des mouvements dont la fréquence, compatible avec la bande passante de la cinématique du frein, est 5 suffisamment élevée pour ne pas être ressentie par le véhicule, et dont l'amplitude est propre à ajuster par des successions de mini desserrages et de mini serrages les caractéristiques de fonctionnement du frein afin d'en optimiser les performances et en ce que. les mesures du courant du moteur M validées par le calculateur s'effectuent dans les phases de mini serrages. 10 C'est un autre point de l'invention de prévoir que ce processus permet à la fois l'asservissement du frein à la commande de contrôle dynamique de freinage (notamment l'ABS), à la compensation de la dilatation provoquée par l'échauffement de la mécanique pendant une opération de freinage et au signal de commande de l'opérateur. 15 C'est enfin un autre point de l'invention de prévoir que pour compenser les dilatations provoquées par l'échauffement de la mécanique pendant une opération de freinage, on provoque un déplacement relatif entre le support mobile 14 et la douille 30, l'éventuelle variation de gain mécanique ainsi produite étant compensée par une variation ccrrespondante du courant moteur. 20 Dans la description qui suit donnée à titre d'exemple, on reconnaît; La figure 1 qui représente l'art antérieur décrit précédemment, 25 La figure 2 représente un schéma du système propre à résoudre ce problème. On trouve en 100 un calculateur qui reçoit en entrée le signal So venant de l'opérateur, le signal SABS pilotant le contrôle dynamique de freinage (notamment l'ABS) et le signal venant du shunt 104 qui mesure le courant du moteur M, le signal de la dynamo tachymétrie T mesurant la vitesse du moteur M et le signal du capteur de position C monté solidaire avec le support mobile 14. 30 Le calculateur 100 va envoyer au travers de l'amplificateur de puissance 102 un courant moteur tel que celui-ci génère dans la cinématique du frein des mouvements dont la fréquence, inférieure à la bande passante de la cinématique du frein (qui se situe à 200 hertz environ) va être supérieure à celle susceptible d'être "vue" par le véhicule. Les amplitudes de ces courants, 35 et la durée de leur application en phase de desserrage et de serrage seront calculées (et contrôlées par les capteurs) de telle sorte qu'elles optimisent les conditions de fonctionnement du frein. La valeur de ces amplitudes sera la plus faible possible permettant la réalisation de ces mouvements, leur contrôle, et la bonne mesure des grandeurs nécessaires à la bonne gestion du processus. 2908718 4 Ainsi, par des mini défreinages et mini freinages successifs, le calculateur 100 va contrôler et éventuellement corriger, en temps réel l'effort exercé par les plaquettes sur le disque. Cette évaluation sera précise car réalisée à partir de mesures effectuées lorsque la cinématique aura 5 un rendement élevé au moment du freinage. Ces mêmes mesures permettront, en contrôlant deux opérations successives intégrant à la fois la position du capteur C et la valeur du courant moteur, d'apprécier le changement de géométrie provoqué sur la mécanique par l'échauffement lors d'une opération de freinage, et d'en faire la correction. Celle-ci s'effectuera par une rotation du support mobile 14 provoquant, pour un point de fonctionnement donné un déplacement 10 relatif du contact entre les galets 28 et les gorges 34 de la douille 30, cette opération adaptant le niveau de contrainte de la cinématique du frein aux données de sa nouvelle géométrie. Les éventuelles variations de gain mécanique ainsi provoquées étant alors compensées par des variations correspondantes du courant moteur. En pratique, ces variations seront relativement faibles, car elles se produisent lorsque le frein est serré, c'est à dire lorsque les variations du 15 pas des gorges 34 sont faibles. Ces compensations sont évidemment réversibles et réajustées en continu pendant chaque opération de freinage, elles sont donc complètement indépendantes et complémentaires au système de rattrapage d'usure défini dans notre demande de brevet 06/03820 du 28 avril 2006. 20 Par ailleurs cette solution électromécanique est plus simple, et nous semble mieux adaptée que celle entièrement mécanique évoquée dans notre document PCT du 3 novernbre 2006 qui se réfère à notre même demande de brevet ci-dessus référencée. Les faibles valeurs d'inertie de l'équipage mobile de nos actionneurs (3 10-3 kgm2 pour un effort 25 de sortie de 100kN), et la faible vitesse de rotation dudit équipage (moins de 11 rad/s) facilitent énormément la mise en place de cette solution, car les faibles valeurs d'énergie cinétique mises en jeu ne constituent en aucun cas une pénalisation pour notre procédé. Cette particularité qui permet de confondre, avec une marge d'erreur minime, le courant de freinage avec le courant maximum (la partie inertielle du courant étant très faible) facilite grandement sa mesure et 30 réduit les risques d'erreur. Par ailleurs, on pourra, pour certaines applications, prévoir successivement des séquences de contrôle de la cinématique suivies par des séquences de non contrôle ; en d'autres termes, cela signifie que l'on peut ne pas pratiquer systématiquement le contrôle des contraintes internes de la cinématique en permanence. 35 La gestion du signal vitesse du moteur n'entre pas en tant que tel dans le processus de contrôle de notre système, nous prévoyons de la faire éventuellement intervenir cornme élément de stabilité dans l'asservissement du moteur 2908718 5 Enfin on notera que le but essentiel de notre invention est la suppression de la mesure directe de l'effort entre les plaquettes et le disque, en rendant fiable le contrôle de cette force par la mesure du courant moteur. L'invention prévoît bien sûr une gestion analogue des paramètres de fonctionnement du système par un calculateur et une mesure directe de cette force. Cette 5 option évite bien évidemment les mini freinages et défreinages successifs. REVENDICATIONS 1 û Dispositif de commande d'un actionneur électromécanique de frein comportant un premier organe 18 et un deuxième organe 20 capables d'un déplacement relatif sous l'action d'un dispositif d'entraînement, ce dispositif comprenant une vis 10 d'un pas donné P1 propre à être entraînée en rotation autour d'un axe XX, dans un sens ou dans un sens opposé sous l'action d'un moteur M, un écrou 12 coopérant avec la vis 10 et propre à être entraîné en translation dans la direction de l'axe XX de la vis, ledit écrou étant solidaire en translation du premier organe 18, des premiers moyens de guidage 34L définissant un guidage linéaire parallèle à l'axe XX de la vis 10 pour bloquer la rotation de l'écrou 12 dans une première phase de déplacement D1 de l'écrou, et des deuxièmes moyens de guidage 34H définissant un guidage hélicoïdal qui s'étend suivant l'axe XX de la vis 12 et qui a un pas P2 inversé par rapport au pas P1 de la vis pour permettre la rotation de l'écrou 12 dans le même sens de rotation que la vis 10 dans une phase de déplacement de l'écrou, caractérisé en ce que un calculateur 100 analyse d'une part, les mesures de position du support mobile 14, le signal de vitesse du moteur M donné par une dynamo tachymétrie T et la mesure du courant du moteur M au travers d'un shunt 104, d'autre part, le signal de commande de l'opérateur So et le signal de contrôle dynamique de freinage SABS (notamment de l'ABS), afin d'injecter dans le moteur M, au travers d'un amplificateur de puissance 102, des valeurs de courant générant des mouvements dont les fréquences, compatibles avec la bande passante de la cinématique du frein sont suffisamment élevées pour ne pas être ressenties par le véhicule et dont l'amplitude est propre à ajuster par des successions de mini desserrages suivis de mini serrages les caractéristiques de fonctionnement du frein afin d'en optimiser les performances, et en ce que les mesures du courant moteur M validées par le calculateur 100 s'effectuent dans les phases de mini serrages 2-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ce processus permet à la fois l'asservissement du frein à la commande du contrôle dynamique de freinage SABS (notamment l'ABS), à la compensation de la dilatation provoquée par l'échauffement de la mécanique pendant une opération de freinage, et au signal de commande de l'opérateur So 3 Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que pour compenser les dilatations provoquées par l'échauffement de la mécanique pendant une opération de freinage, on provoquera un déplacement relatif entre le support mobile 14 et la douille 30, l'éventuelle variation de gain mécanique ainsi produite étant compensée par une variation correspondante du courant du moteur M. 6