Brevet FR2898851A1 — publié le 20070928

FREIN DE STATIONNEMENT MANUEL ASSISTE ELECTRIQUEMENT L'invention concerne un frein de stationnement manuel de type tire câble pour voiture automobile assisté par un moteur électrique. L'évolution actuelle vers plus de confort et d'assistance du conducteur, conduit à des freins de stationnement dans les véhicules automobiles assistés électriquement dans lesquels, l'action d'un utilisateur sur une poignée de commande des freins, sollicite un actionneur électrique qui génère l'effort appliqué aux câbles de freins. L'utilisateur n'a donc pas à générer l'effort de serrage des freins, comme dans les classiques freins à main commandés directement, par l'action de la poignée sur le câble des freins. Un système de frein de stationnement électrique (FSE) avec une interface homme machine (IHM) à retour d'effort a déjà été proposé. Le FSE comprenait une IHM rotative, un moteur électrique et un lien mécanique par câble entre ces différents éléments. Cependant de par la disposition particulière de ces éléments, le ressenti de serrage se montrait difficile à percevoir. De plus, les prestations obtenues en terme d'agrément et d'ergonomie présentaient une certaine gêne lors de l'utilisation du FSE. Pour pallier les inconvénients des freins de stationnement actuels assistés électriquement, l'invention propose un frein de stationnement électrique pour véhicule comportant : - au moins un câble de frein déplaçable, par une force de serrage de frein, d'une position freins desserrés (FD) vers une position freins 25 serrés (FS) ; - une poignée de commande destinée à être actionnée par un utilisateur pouvant exercer directement la force de serrage sur le câble de frein, la poignée pouvant être déplacée soit, d'une position de repos vers une position de serrage produisant le déplacement du câble de frein de la 30 position frein desserré vers la position frein serré soit, de la position de repos vers une position de desserrage produisant le déplacement inverse du câble de frein, de la position frein serré à la position frein desserré, caractérisé en ce que la poignée de commande est reliée au câble de frein par l'intermédiaire d'au moins un dispositif électromécanique réversible produisant une force de serrage supplémentaire s'ajoutant à la force de serrage exercée par l'utilisateur lorsque la poignée est déplacée de la position de repos vers la position de serrage, et en ce que le dispositif électromécanique réversible collabore avec un mécanisme irréversible de verrouillage en position freins serrés. 1 o Avantageusement le dispositif électromécanique éversible d'assistance au serrage des freins comporte : -un élément mobile comportant une crémaillère d'entraînement de l'élément mobile selon un axe XX' de déplacement, l'élément mobile reliant mécaniquement le câble de frein et un câble d'entraînement solidaire de la 15 poignée de commande, - un moteur électrique couplé en rotation avec une roue dentée collaborant avec la crémaillère d'entraînement de façon à appliquer à l'élément mobile, selon l'axe de déplacement XX,' la force de serrage supplémentaire d'assistance au serrage des freins. 20 Selon une caractéristique de l'invention, le moteur électrique est alimenté par une source électrique pour tourner dans un seul sens de rotation produisant l'entraînement de la crémaillère d'entraînement par la roue dentée dans le seul sens de serrage des freins. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément mobile 25 comporte une crémaillère de verrouillage solidaire de l'élément mobile parallèle à l'axe de déplacement XX', la crémaillère de verrouillage pouvant être bloquée en position freins serrés par un loquet du mécanisme irréversible de verrouillage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le mécanisme 30 irréversible de verrouillage commandant le loquet est une gâche électrique. Dans une autre réalisation plus simple et économique, le mécanisme irréversible de verrouillage comporte un câble de déverrouillage actionnant le loquet. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif 35 électromécanique réversible comporte : - un capteur d'effort fournissant une information de la force de serrage appliquée par le câble de traction sur l'élément mobile lors d'une action de serrage des freins sur la poignée de commande exercée par l'utilisateur; - un circuit de régulation recevant l'information du capteur d'effort et fournissant un courant d'alimentation du moteur électrique lorsque le capteur détecte la force de serrage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le mécanisme irréversible de verrouillage commandant le loquet comporte un guide linéaire fermé à une de ses extrémités et ouvert à l'autre contenant un ressort et le loquet dépassant partiellement à l'extrémité ouverte du guide, le loquet pouvant se déplacer linéairement dans le guide, soit vers l'extérieur du guide poussé par le ressort pour bloquer le mécanisme irréversible de verrouillage, soit vers l'intérieur du guide en comprimant le ressort pour le débloquer. Dans le nouveau concept proposé, le lien mécanique entre les différents éléments est présent. De ce fait, même en cas de défaut de l'assistance électrique il est possible d'actionner le frein de stationnement à condition bien sûr d'exercer un effort égal à celui que produirait le moteur électrique. De par la disposition des différents éléments, il n'existe pas de délai entre l'activation de la poignée et le retour d'information sur le serrage exercé puisqu'il s'agit d'une assistance et non du remplacement de l'effort manuel par un effort électrique. Par conséquent le moteur électrique se trouve être moins puissant qu'un moteur de FSE sans lien mécanique. Enfin, l'alimentation du moteur électrique est simplifiée puisque qu'il n'est alimenté que dans un sens de rotation, d'où un coût des composants d'électronique de puissance moins élevée. Ce frein électrique à retour d'effort présente donc des caractéristiques fonctionnelles le rendant à priori ergonomiquement 3o "confortable" à utiliser. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples de réalisations de frein manuel assisté électriquement en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 a montre un frein de stationnement électrique pour automobile, selon l'invention, dans une position de repos freins desserrés ; - la figure 1 b montre une vue de détail d'une gâche électrique du frein de stationnement de la figure 1 a ; - les figures 2a et 2b représentent une séquence de serrage des freins, du FSE de la figure 1 a ; - les figures 3a et 3b représentent une séquence de desserrage des freins du FSE de la figure 2a en position freins serrés. La figure 1a, montre un frein de stationnement électrique pour automobile, selon l'invention dans une position de repos freins desserrés FD. De façon connue, les étriers des freins sont actionnés par deux câbles de freins, un câble de frein gauche 10 et un câble de frein droit 12 par l'intermédiaire d'un palonnier 14 et un tire câble 16. La résistance exercée au mouvement de serrage des freins par le tire câble est analogue à celle exercée par un ressort. Le frein de la figure la comporte une interface homme machine (IHM), montée sur un châssis 20 du véhicule. L'IHM comporte une poignée de commande 22 solidaire en rotation, selon un axe YY', d'une poulie 24 en association avec un câble de traction 26. Le câble de traction, solidaire par une de ses extrémités 28 de la poulie 24, est relié par son autre extrémité 30 au tire câble 16 des freins par l'intermédiaire d'un élément mobile 40 selon un axe de déplacement XX'. L'élément mobile 40 de forme rectiligne selon l'axe XX' comporte respectivement sur une première 44 et seconde 46 faces parallèles à l'axe XX' une crémaillère d'entraînement 50 et une crémaillère de verrouillage 52 de l'élément mobile. Un moteur électrique 60 du FSE solidaire du châssis 20 comporte une roue dentée 62 engrenée sur la crémaillère d'entraînement 50 de façon à transformer le mouvement de rotation du moteur électrique 60 en un mouvement de translation selon l'axe XX' de l'élément mobile 40. Le moteur électrique 60 est alimenté par une source d'alimentation Am pour tourner dans un seul sens de serrage des freins, Le frein de stationnement électrique de la figure 1 a comporte, en 35 outre, une gâche électrique 70, solidaire du châssis 20, ayant un loquet 72 destiné à être inséré entre deux dents consécutives d;, de la crémaillère de verrouillage de l'élément mobile, pour bloquer l'élément mobile en position freins serrés. La figure 1 b montre une vue de détail de la gâche électrique 70 du frein de la figure 1 a. La gâche électrique 70 comporte un guide 100 fermé à une de ses extrémités 102 du côté du châssis et ouvert à l'autre 104 du côté de la crémaillère de verrouillage, le guide contenant, du côté de son extrémité fermée 102, un ressort 106 et le loquet 72 dépassant partiellement du guide pour bloquer la crémaillère de verrouillage 52. En position freins bloqués, le loquet se trouve inséré entre deux dents d;, d;+, consécutives de la crémaillère de verrouillage. La gâche électrique comporte des bobinages 110 autour du guide pour attirer, lorsqu'elles sont alimentées par une alimentation électrique Ag, le loquet 72 vers l'intérieur du guide en comprimant le ressort 106 et libérant ainsi la crémaillère de verrouillage 52. La poulie 24 de l'IHM comporte, en outre : - un premier doigt 120 pour fermer un contact électrique 122 alimentant la gâche électrique 70 lorsque la poignée de commande 22 entraînant en rotation la poulie 24 est actionnée par l'utilisateur pour desserrer les freins, de la position de repos PR vers la position de desserrage des freins PFD. - un deuxième doigt 124 destiné à actionner un ressort de rappel 25 126 solidaire du châssis 20 pour ramener la poignée en position de repos PR lors du relâchement de l'action de l'utilisateur sur la poignée. L'élément mobile 40 comporte un capteur d'effort 130 fournissant à une entrée d'information 132 d'un circuit de régulation 134 une information correspondant à la force de serrage exercée par le câble de traction 26 sur 30 l'élément mobile 40. Le circuit de régulation 134 fourni à une sortie 136 d'alimentation Am un courant électrique d'alimentation du moteur électrique 60 en fonction du niveau de la force de serrage détectée par le capteur d'effort 130. Par la suite, sont décrites différentes phases de fonctionnement du frein de stationnement assisté électriquement selon l'invention. Les figures 2a et 2b représentent une séquence de serrage des freins, du FSE de la figure 1 a en position freins desserrés, la poignée 12 étant en position de repos PR. Phase de serrage des freins : La poignée de commande 22 est actionnée vers le haut par un utilisateur (voir figure 2a) pour serrer les freins faisant tourner la poulie 24 dans le sens des aiguilles d'une montre vers la position PFS telle que représentée sur la figure. La rotation de la poulie 24 dans le sens des aiguilles d'une montre entraîne : - l'enroulement du câble de traction 26 autour de la poulie 24. Le câble de traction tiré par la poulie par son extrémité 28 exerce un effort de serrage Fs sur les câbles des freins 10, 12 par l'intermédiaire de l'élément mobile 40, le tire câble 16 et le palonnier 14 ; - l'envoi d'une information par le détecteur d'effort 130 de l'intention de serrage des freins par l'utilisateur vers le régulateur 134 qui alimente Am le moteur électrique 60 pour tourner dans le sens du serrage de freins (dans le sens des aiguilles d'une montre dans la figure 2b) L'alimentation Am du moteur électrique 60 entraîne la rotation de la roue dentée 62 produisant sur la crémaillère d'entraînement 50 une force Fc d'entraînement de l'élément mobile 40 de même sens que la force de serrage Fs exercée par l'utilisateur et s'ajoutant à la force de traction exercée par l'utilisateur. L'élément mobile 40 se déplace selon l'axe XX', pendant le temps de l'action de serrage de la poignée par l'utilisateur, de la position freins desserrés FD vers la positon freins serrés FS, les câble de freins étant tirés par la force de serrage exercée par l'utilisateur assisté par la force supplémentaire de serrage apportée par le moteur électrique. La crémaillère de verrouillage 52 est, de la même façon que la crémaillère d'entraînement 50, entraînée par l'élément mobile 40. De façon connue, la forme des dents de la crémaillère de verrouillage 52 et la forme de la partie du loquet 70 s'insérant entre deux dents consécutives sont telles que le loquet est repoussé vers l'intérieur du guide de la gâche électrique, lors du déplacement de la crémaillère de verrouillage 52 vers la position freins serrés, comprimant le ressort de rappel 106 dans le guide à chaque passage d'une dent à la suivante. Par exemple un côté des dents de la crémaillère de verrouillage et du loquet sont sensiblement perpendiculaires à l'axe XX', l'autre côté étant incliné pour permettre le passage du loquet d'une dent à la suivante. Arrêt du serrage des freins : L'utilisateur lâche la poignée de commande qui se trouve ramenée par le ressort de rappel 126 à sa position de repos PR produisant la disparition de l'effort de traction exercé par le câble de traction 26 sur le capteur d'effort 130. Le capteur d'effort ne fourni plus au circuit de régulation 134 l'information d'intention de serrage des freins qui arrête I"alimentation Am du moteur électrique 60 entraînant l'arrêt du moteur électrique. Le FST est alors en position freins serrés FS. Les tensions exercées par les câbles de freins 10, 12 sur l'élément mobile 40 sont contrecarrées par le loquet 72 inséré entre deux dents consécutives de la crémaillère de verrouillage ce qui empêche le retour de l'élément mobile vers la position freins desserrés FD. Les figures 3a et 3b représentent une séquence de desserrage des freins du FSE de la figure 2b en position freins serrés. Phase de desserrage des freins : La poignée de commande 22 en position de repos est actionnée vers le bas dans la position PFD par l'utilisateur pour desserrer les freins faisant tourner la poulie 24 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. La rotation de la poulie dans le sens contraire des aiguilles d'une montre entraîne : - la compression du ressort de rappel 126 de la poulie par le 30 deuxième doigt 124 ; - la fermeture du contact électrique 122 par l'action du premier doigt 120 de la poulie alimentant Ag les bobinages 110 de la gâche électrique 70. Le loquet est alors attiré vers l'intérieur du guide 100 libérant la crémaillère de verrouillage 52 et l'élément mobile 40 qui se trouve ramené en position freins desserrés FD par la tension exercée par les câbles des freins 10, 12. Au cours du mouvement de retour de l'élément mobile 40 vers la position freins desserrés FD (figure 3b), la crémaillère d'entraînement 50 entraîne en rotation le moteur électrique 60 par la roue dentée 62 en prise avec la crémaillère d'entraînement 50 dans le sens contraire du sens du serrage des freins. Lorsque la phase de serrage des freins est terminée, l'utilisateur relâche la poignée de commande qui revient à sa position de repos PR tel 1 o que représentée à la figure 1 a. Dans cette position de repos, le premier doigt 120 de la poulie 24 s'est éloigné du contact électrique 122 provoquant son ouverture et l'arrêt de l'alimentation Ag des bobinages de la gâche électrique 70. Le loquet 72 est alors poussé par le ressort de rappel 106 dans le guide qui s'insère entre deux dents consécutives de la crémaillère de verrouillage 15 bloquant à nouveau l'élément mobile 40. 20 REVENDICATIONS 1. Frein de stationnement électrique pour véhicule comportant : - au moins un câble de frein (10, 12) déplaçable par une force de 10 serrage de frein d'une position freins desserrés (FD) vers une position freins serrés (FS), - une poignée (24) de commande destinée à être actionnée par un utilisateur pouvant exercer directement la force de serrage sur le câble de frein, la poignée pouvant être déplacée soit, d'une position de repos (PR) 15 vers une position de serrage (PFS) produisant le déplacement du câble de frein de la position frein desserré vers la position frein serré soit, de la position de repos vers une position de desserrage produisant le déplacement inverse du câble de frein, de la position frein serré à la position frein desserré, 20 caractérisé en ce que la poignée de commande est reliée au câble de frein (10, 12) par l'intermédiaire d'au moins un dispositif électromécanique réversible (40, 50, 60) produisant une force de serrage supplémentaire s'ajoutant à la force de serrage exercée par l'utilisateur lorsque la poignée est déplacée de la position de repos (PR) vers la position de serrage (PFS), 25 et en ce que le dispositif électromécanique réversible collabore avec un mécanisme irréversible (52, 70, 72) de verrouillage en position freins serrés. 2. Frein de stationnement électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif électromécanique réversible d'assistance 30 au serrage des freins comporte : - un élément mobile (40) comportant une crémaillère d'entraînement (50) de l'élément mobile selon un axe (XX') de déplacement, l'élément mobile reliant mécaniquement le câble de frein (10, 12) et un câble d'entraînement (26) solidaire de la poignée de commande, 35 - un moteur électrique (60) couplé en rotation avec une roue dentée (62) collaborant avec la crémaillère d'entraînement (50) de façon à appliquerà l'élément mobile, selon l'axe de déplacement (XX'), la force de serrage supplémentaire d'assistance au serrage des freins. 3. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur électrique (60) est alimenté (Am) par une source électrique (134) pour tourner dans un seul sens de rotation produisant l'entraînement de la crémaillère d'entraînement (62) par la roue dentée (62) dans le seul sens de serrage des freins. 4. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'élément mobile comporte une crémaillère de verrouillage (52) solidaire de l'élément mobile (40) parallèle à l'axe de déplacement (XX'), la crémaillère de verrouillage pouvant être bloquée en position freins serrés par un loquet (72) du mécanisme irréversible de verrouillage. 5. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mécanisme irréversible de verrouillage commandant le loquet est une gâche électrique (70). 6. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mécanisme irréversible de verrouillage comporte un câble de déverrouillage actionnant le loquet (72). 25 7. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le dispositif électromécanique réversible comporte : - un capteur d'effort (130) fournissant une information de la force de serrage appliquée par un câble de traction (26) sur l'élément mobile (40) lors 30 d'une action de serrage de freins sur la poignée de commande (24) exercée par l'utilisateur; - un circuit de régulation (134) recevant l'information du capteur d'effort (130) et fournissant un courant d'alimentation (Am) du moteur électrique (60) lorsque le capteur détecte la force de serrage. 35 8. Frein de stationnement électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le mécanisme irréversible de verrouillage (70) commandant le loquet (72) comporte un guide linéaire (100) fermé à une de ses extrémités (102) et ouvert à l'autre (104) contenant un ressort (106) et le loquet (72) dépassant partiellement à l'extrémité ouverte (104) du guide, le loquet pouvant se déplacer linéairement dans le guide, soit vers l'extérieur du guide poussé par le ressort pour bloquer le mécanisme irréversible de verrouillage, soit vers l'intérieur du guide en comprimant le ressort (106) pour le débloquer. 15