Brevet FR2904991A1 — publié le 20080222

DISPOSITIF A BLOCAGE SELECTIF POUR UN FREIN A DISQUE INTEGRE A UN FREIN A TAMBOUR. L'invention concerne, de façon générale, les techniques relatives au freinage sur les véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif à blocage sélectif pour un frein à disque intégré à un frein à tambour, ce dispositif comprenant un cylindre hydraulique principal sélectivement relié à une source de haute pression hydraulique, et un piston principal coulissant sélectivement dans le cylindre principal depuis une position reculée vers une position avancée en réponse à l'établissement d'une haute pression dans le cylindre principal. La conception des freins de ce type, qui intègrent un frein à tambour et un frein à disque, et qui sont connus de l'homme du métier sous l'appellation anglo-saxonne "drum-in-hat" (littéralement "tambour dans chapeau" par allusion à leur géométrie), est rendue délicate par les contraintes d'encombrement qu'ils doivent respecter en dépit de leur grande densité de pièces mécaniques. Alors que cette observation s'applique en particulier, de façon marquée, à l'implantation de la fonction de frein de parking dans un tel frein mixte, l'invention a précisément pour but de proposer une solution permettant une réalisation simple et peu encombrante de cette fonction. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre une électrovalve interposée entre la source de haute pression et le cylindre principal, un cylindre hydraulique auxiliaire, un piston auxiliaire coulissant sélectivement dans le cylindre auxiliaire depuis une position avancée vers une position reculée à l'encontre d'une force de rappel et en réponse à l'établissement d'une haute pression dans le cylindre auxiliaire, un clapet taré monté passant depuis le cylindre principal vers le cylindre auxiliaire, un clapet de retour monté passant 2904991 depuis le cylindre auxiliaire vers le cylindre principal, des moyens de retenue sélectivement placés en configuration inactive pour permettre une libre translation du piston principal dans le cylindre principal, et en configuration active pour maintenir mécaniquement le piston principal en position avancée, et des moyens de 5 sollicitation en rotation mus par le piston auxiliaire et déplaçant les moyens de retenue alternativement de leur configuration inactive à leur configuration active et de leur configuration active à leur configuration inactive lors de translations successives du piston auxiliaire de sa position avancée à sa position reculée. 10 Il est par exemple possible de prévoir que les moyens de retenue comprennent une colonne télescopique essentiellement formée d'un élément mâle et d'un élément femelle coaxiaux libres en translation axiale relative dans une première position relative de rotation définissant la configuration inactive de ces moyens de retenue, et bloqués en translation axiale relative dans une seconde position relative de rotation 15 définissant la configuration active de ces moyens de retenue, qu'un premier de ces éléments soit solidaire du cylindre principal en translation et monté à rotation par rapport à ce cylindre principal, et que le second élément soit solidaire du piston principal. 20 Avantageusement, les moyens de sollicitation en rotation comprennent une crémaillère solidaire du piston auxiliaire, élastiquement rétractable suivant une direction transversale à la direction de sa translation, et entraînant sélectivement en rotation l'élément femelle des moyens de retenue lors de la translation du piston auxiliaire de sa position avancée à sa position reculée. 25 Dans un mode de réalisation possible de l'invention, il est prévu que les éléments mâle et femelle soient respectivement constitués d'un axe et d'un manchon présentant des sections transversales respectivement externe et interne non circulaires, que la section transversale externe de l'axe présente des dimensions minimale et maximale, que la section transversale interne du manchon présente des dimensions minimale et maximale, que les dimensions minimale et maximale de la section externe de l'axe soient respectivement inférieures aux dimensions minimale et maximale de la section 2 30 2904991 interne du manchon, et que la dimension maximale de la section externe de l'axe soit supérieure à la dimension minimale de la section interne du manchon, l'axe et le manchon étant respectivement pourvus, sur la dimension maximale de la section externe de l'axe et sur la dimension minimale de la section interne du manchon, de 5 reliefs de retenue axiale susceptibles de s'interpénétrer. Dans ce cas, le manchon peut porter, sur sa périphérie, des dents de forme propre à engrener avec la crémaillère dans une seule direction de translation de cette crémaillère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 15 - la figure 1 est un schéma d'un dispositif conforme à l'invention; - les figures 2 à 5 sont des vues en perspective partielles de l'agencement interne d'un dispositif conforme à l'invention; 20 - la figure 6 est une vue en perspective externe d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 7 est une vue de dessus d'un axe utilisé dans le dispositif illustré aux figures 1 à 6; et 25 - la figure 8 est une vue de dessus d'un manchon utilisé dans le dispositif illustré aux figures 1 à 6. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif à blocage sélectif pour un frein à disque intégré à un frein à tambour. 10 3 2904991 Ce dispositif comprend au moins, de façon connue en soi, un cylindre hydraulique principal 10 dans lequel un piston principal 11 est monté coulissant et susceptible d'être relié à une source HP de haute pression hydraulique. 5 Lors de l'établissement de la haute pression dans le cylindre principal 10, le piston principal 11 coulisse dans le cylindre principal 10 depuis une position reculée vers une position avancée, à savoir vers le haut sur la figure 1, à l'encontre de la force exercée par un ressort de rappel 12. 10 Selon l'invention, ce dispositif comprend également une électrovalve 2, un cylindre hydraulique auxiliaire 30, un piston auxiliaire 31, un clapet taré 41, un clapet de retour 42, des moyens de retenue 5, et des moyens 6 de sollicitation en rotation. L'électrovalve 2 est interposée entre la source HP de haute pression et le cylindre 15 principal 10. Lorsqu'une haute pression s'établit dans le cylindre auxiliaire 30, le piston auxiliaire 31 coulisse dans ce cylindre 30 depuis une position avancée vers une position reculée, à savoir de la gauche vers la droite sur la figure 1, à l'encontre de la force de 20 rappel exercée par un ressort 32. Le clapet taré 41 est monté passant depuis le cylindre principal 10 vers le cylindre auxiliaire 30, tandis que le clapet de retour 42 est monté passant depuis le cylindre auxiliaire 30 vers le cylindre principal 10. 25 Ainsi, lorsque la pression dans le cylindre principal 10 augmente, la pression dans le cylindre auxiliaire 30 ne suit la pression régnant dans le cylindre principal 10 qu'avec un décalage correspondant au tarage du clapet 41, alors que, lorsque la pression dans le cylindre principal 10 s'abaisse, la pression dans le cylindre auxiliaire 30 suit sans 30 retard notable la pression régnant dans le cylindre principal 10 dès que le décalage correspondant au tarage du clapet 41 a été absorbé par la baisse de pression. 4 2904991 Les moyens de retenue 5, dont la structure sera détaillée ultérieurement, peuvent à volonté être placés en configuration inactive, dans laquelle ils permettent une libre translation du piston principal 11 dans le cylindre principal 10, et dans une configuration active, dans laquelle ils maintiennent mécaniquement le piston 5 principal 11 en position avancée. D'autre part, les moyens 6 de sollicitation en rotation, qui seront eux aussi décrits plus en détail ultérieurement, sont mus par le piston auxiliaire 31 et déplacent les moyens de retenue 5 d'une configuration à l'autre lors de chaque translation du piston 10 auxiliaire 31 de sa position avancée à sa position reculée. En d'autres termes, les moyens de retenue 5 sont donc placés alternativement de leur configuration inactive à leur configuration active et de leur configuration active à leur configuration inactive lors des translations successives du piston auxiliaire 31 de 15 sa position avancée à sa position reculée. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de retenue 5 comprennent une colonne télescopique 50 essentiellement formée d'un élément mâle 51 et d'un élément femelle 52 disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre. L'un de ces éléments est solidaire du cylindre principal 10 en translation et monté à rotation par rapport à ce cylindre principal 10, l'autre élément étant solidaire du piston principal 11. 25 Par exemple, l'élément mâle 51 est constitué par un axe 51 solidaire du piston principal 11 et l'élément femelle 52 est constitué par un manchon monté fixe en translation et libre en rotation par rapport au cylindre principal 10, cet axe et ce manchon présentant des sections transversales respectivement externe et interne non circulaires, Se et Si, comme les figures 7 et 8 le montrent le mieux. 30 Dans la mesure où aucune de ces sections n'est circulaire, chacune d'elles présente des dimensions minimale et maximale, à savoir D 1 min et D 1 max pour la section 20 5 2904991 transversale externe Se de l'axe 51, et D2min et D2max pour la section transversale interne Si du manchon 52. Ces sections sont choisies de façon telle que les dimensions minimale et maximale, 5 D 1 min et D 1 max, de la section externe Se de l'axe 51 soient respectivement inférieures aux dimensions minimale et maximale, D2min et D2max, de la section interne Si du manchon 52, mais que la dimension maximale D 1 max de la section externe Se de l'axe 51 soit supérieure à la dimension minimale D2min de la section interne Si du manchon 52. 10 Par ailleurs, l'axe 51 et le manchon 52 sont respectivement pourvus, sur la dimension maximale D 1 max de la section externe Se de l'axe 51 et sur la dimension minimale D2min de la section interne Si du manchon 52, de reliefs de retenue axiale susceptibles de s'interpénétrer, à la manière de filets de vis et d'écrou. 15 Ainsi, lorsque l'axe 51 et le manchon 52 sont dans une première position relative de rotation, qui est celle dans laquelle la dimension maximale Dlmax de la section Se de l'axe 51 est alignée avec la dimension maximale D2max de la section Si du manchon 52, comme c'est le cas sur les figures 7 et 8, alors l'axe 51 et le manchon 52 20 sont libres en translation axiale relative et définissent la configuration inactive des moyens de retenue 5. En revanche, lorsque l'axe 51 et le manchon 52 sont dans une deuxième position relative de rotation, qui est celle dans laquelle la dimension maximale D1max de la 25 section Se de l'axe 51 est alignée avec la dimension minimale D2min de la section Si du manchon 52, comme ce serait le cas en tournant d'un quart de tour l'une des sections Se et Si illustrées aux figures 7 et 8, alors l'axe 51 et le manchon 52 sont bloqués en translation axiale relative et définissent la configuration active des moyens de retenue 5. 30 6 2904991 Les moyens 6 de sollicitation en rotation, dont la fonction est précisément d'effectuer cette rotation d'un quart de tour par exemple, comprennent une crémaillère 60, qui est solidaire en translation du piston auxiliaire 31. 5 La crémaillère 60 coopère avec des dents 520 portées par la périphérie du manchon 52 et conformées, à la manière des dents d'une roue à rochet, pour engrener avec la crémaillère 60 dans une seule direction de translation de cette crémaillère, à savoir celle dans laquelle le piston auxiliaire 31 passe de sa position avancée à sa position reculée. 10 Pour faciliter cet entraînement unidirectionnel, la crémaillère 60 peut être montée sur le piston auxiliaire 31 avec interposition d'un ressort 62 comme le montre par exemple la figure 2, de manière être élastiquement rétractable suivant une direction transversale à la direction X de sa translation. Le fonctionnement du dispositif ainsi constitué est le suivant. Lorsque le piston principal 12 doit être placé en position avancée et bloqué mécaniquement pour constituer l'élément de serrage du frein de parking, 20 l'électrovalve 2 est placée dans son état passant (celui qu'illustre la figure 1), et la source HP de pression hydraulique est activée. L'admission de la haute pression hydraulique dans le cylindre principal 10 provoque le déplacement du piston principal 11 de sa position reculée vers sa position avancée, 25 l'axe 51 et le manchon 52 étant alors dans leur position de libre coulissement. Lorsque la pression régnant principal 10 atteint la valeur pour laquelle le piston principal est en position avancée extrême, le clapet taré 41 s'ouvre, autorisant le remplissage du cylindre auxiliaire 30 et provoquant donc le déplacement du piston 30 auxiliaire 31 de sa position avancée vers sa position reculée. 15 7 2904991 La translation qui en résulte pour la crémaillère 60, déplacée par le piston auxiliaire 31, provoque la rotation du manchon 52, l'axe 51 et le manchon 52 adoptant alors leur position de blocage mutuel. 5 La source HP de pression hydraulique est alors désactivée, le piston auxiliaire 31 retournant dans sa position avancée mais sans entraînement du manchon 52 par la crémaillère 60, et la pression dans le cylindre principal 10 retournant à une valeur basse, mais sans retour du piston principal 11 vers sa position reculée dans la mesure où ce piston est alors bloqué mécaniquement par son appui sur la colonne 1 o télescopique 50. L'électrovalve peut alors elle-même être replacée dans son état bloquant. Lorsque le piston principal 12 doit être replacé en position reculée pour débloquer le 15 frein de parking, l'électrovalve 2 est à nouveau placée dans son état passant, et la source HP de pression hydraulique est à nouveau activée. L'élévation de la pression hydraulique dans le cylindre principal 10 provoque une nouvelle sollicitation du piston principal 11 vers sa position avancée, libérant ainsi de 20 toute contrainte axiale l'axe 51 et le manchon 52, cependant toujours dans leur position de rotation relative de blocage pour l'instant. Lorsque la pression régnant principal 10 atteint la valeur pour laquelle l'axe 51 et le manchon 52 ne supportent plus de compression axiale notable, le clapet taré 41 25 s'ouvre, autorisant le remplissage du cylindre auxiliaire 30 et provoquant donc le déplacement du piston auxiliaire 31 de sa position avancée vers sa position reculée. La translation qui en résulte pour la crémaillère 60, déplacée par le piston auxiliaire 31, provoque une nouvelle rotation du manchon 52, l'axe 51 et le manchon 52 30 adoptant alors leur position de libre coulissement mutuel. 8 2904991 La source HP de pression hydraulique est alors désactivée, le piston principal 11 retournant dans sa position reculée, et le piston auxiliaire 31 retournant dans sa position avancée mais sans entraînement du manchon 52 par la crémaillère 60. 5 L'électrovalve peut alors elle-même être replacée dans son état bloquant. 9 REVENDICATIONS . 1. Dispositif à blocage sélectif pour un frein à disque intégré à un frein à tambour, ce dispositif comprenant un cylindre hydraulique principal (10) sélectivement relié à une source (HP) de haute pression hydraulique, et un piston principal (11) coulissant sélectivement dans le cylindre principal (10) depuis une position reculée vers une position avancée en réponse à l'établissement d'une haute pression dans le cylindre principal (10), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une électrovalve (2) interposée entre la source (HP) de haute pression et le cylindre principal (10), un cylindre hydraulique auxiliaire (30), un piston auxiliaire (31) coulissant sélectivement dans le cylindre auxiliaire (30) depuis une position avancée vers une position reculée à l'encontre d'une force de rappel et en réponse à l'établissement d'une haute pression dans le cylindre auxiliaire (30), un clapet taré (41) monté passant depuis le cylindre principal (10) vers le cylindre auxiliaire (30), un clapet de retour (42) monté passant depuis le cylindre auxiliaire (30) vers le cylindre principal (10), des moyens de retenue (5) sélectivement placés en configuration inactive pour permettre une libre translation du piston principal (11) dans le cylindre principal (10), et en configuration active pour maintenir mécaniquement le piston principal (11) en position avancée, et des moyens (6) de sollicitation en rotation mus par le piston auxiliaire (31) et déplaçant les moyens de retenue (5) alternativement de leur configuration inactive à leur configuration active et de leur configuration active à leur configuration inactive lors de translations successives du piston auxiliaire (31) de sa position avancée à sa position reculée. 2. Dispositif à blocage sélectif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de retenue (5) comprennent une colonne télescopique (50) essentiellement formée d'un élément mâle (51) et d'un élément femelle (52) coaxiaux libres en translation axiale relative dans une première position relative de rotation définissant la configuration inactive de ces moyens de retenue (5), et bloqués en translation axiale relative dans une seconde position relative de rotation définissant la configuration active de ces moyens de retenue (5), en ce qu'un premier de ces 10 2904991 éléments (51, 52) est solidaire du cylindre principal (10) en translation et monté à rotation par rapport à ce cylindre principal (10), et en ce que le second élément est solidaire du piston principal (11). 5 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (6) de sollicitation en rotation comprennent une crémaillère (60) solidaire du piston auxiliaire (31), élastiquement rétractable suivant une direction transversale à la direction (X) de sa translation, et entraînant sélectivement en rotation l'élément femelle (52) des moyens de retenue (5) lors de la translation du piston auxiliaire (31) l0 de sa position avancée à sa position reculée. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les éléments mâle et femelle (51, 52) sont respectivement constitués d'un axe (51) et d'un manchon (52) présentant des sections transversales respectivement 15 externe et interne (Se, Si) non circulaires, en ce que la section transversale externe (Se) de l'axe (51) présente des dimensions minimale et maximale (D 1 min, D 1 max), en ce que la section transversale interne (Si) du manchon (52) présente des dimensions minimale et maximale (D2min, D2max), en ce que les dimensions minimale et maximale (D 1 min, D 1 max) de la section externe (Se) de l'axe (51) sont 20 respectivement inférieures aux dimensions minimale et maximale (D2min, D2max) de la section interne (Si) du manchon (52), et en ce que la dimension maximale (D 1 max) de la section externe (Se) de l'axe (51) est supérieure à la dimension minimale (D2min) de la section interne (Si) du manchon (52), l'axe (51) et le manchon (52) étant respectivement pourvus, sur la dimension maximale (D 1 max) de 25 la section externe (Se) de l'axe (51) et sur la dimension minimale (D2min) de la section interne (Si) du manchon (52), de reliefs de retenue axiale susceptibles de s'interpénétrer. 5. Dispositif suivant les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le manchon (52) porte, sur sa périphérie, des dents (520) de forme propre à engrener avec la crémaillère (60) dans une seule direction de translation de cette crémaillère. 11