Brevet FR2900210A1 — publié le 20071026

Domaine de l'invention La présente invention concerne un frein à disque de véhicule ainsi qu'un procédé de surveillance de la force de frein exercée par un frein à disque utilisé comme frein de service et/ ou comme frein de stationnement. Etat de la technique On connaît diverses réalisations de frein à disque de véhicule selon l'état de la technique. Récemment, on utilise de plus en plus les freins à disque comme frein de stationnement dans les véhicules. Dans de tels freins de stationnement, on remplace de plus en plus les systèmes classiques à levier de frein à main par des systèmes électriques dans lesquels le frein de stationnement est activé à l'aide d'un bouton ou d'un interrupteur à l'intérieur du véhicule. Il est par exemple connu de remplacer le levier de frein à main par un câble de traction et un moteur électrique, ce dernier exerçant une force de traction sur le câble pour exécuter la demande de frein de stationnement du conducteur. En variante, il est également connu de réaliser l'installation de frein de stationnement en actionnant à l'aide d'une combinaison écrou/broche par un moteur électrique. Pour cela il a été proposé de définir la force de serrage du frein de stationnement en sur-veillant l'intensité du courant pris par le moteur électrique de l'installation de frein de stationnement. Mais ce procédé présente l'inconvénient de ne pas mesurer directement la force de serrage ou force de frein. On a en outre constaté que la force de serrage pouvait varier selon les variations de température. Si par exemple le véhicule est arrêté après une utilisation intensive des freins par exemple dans une descente et que l'on actionne le frein de stationnement, le disque de frein sera à une température relativement élevée et ensuite il refroidira ce qui peut créer des difficultés pour la force de serrage du frein de stationnement. Toutefois, en déterminant la force de serrage du frein à l'aide du courant électrique du moteur, on ne peut saisir une telle variation de la force de frein. Il peut en résulter néanmoins des situations dans lesquelles on ne disposera plus de la force nécessaire pour le frein de stationnement. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces in- convénients et concerne à cet effet un frein à disque de véhicule du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le côté de la garniture de frein non tourné vers le disque de frein comporte un capteur de force pour détecter la force appliquée sur le capteur. Le frein à disque selon l'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique de permettre une mesure directe de la force de serrage (ou force de frein) exercée par le frein à disque. Par comparaison avec une mesure d'intensité du courant du moteur électrique, cela per-met une précision significativement améliorée. En outre, les influences extérieures comme par exemple la variation de température n'ont pas d'influence sur la mesure de la force de serrage du frein. De plus, le frein à disque selon l'invention a une structure simple et économique. Cela résulte de ce que le capteur de force (ou capteur dynamométrique) est installé sur la garniture de frein. Le capteur de force est prévu sur le côté de la garniture de frein non tourné vers le disque de frein. Le cap- teur de frein sert à capter la force de serrage effective du frein, directe-ment au niveau de la garniture de frein. Selon l'invention, on peut capter la force directement sur la garniture de frein. Cela est possible pendant l'opération de serrage du frein de fonctionnement et aussi pendant la venue en prise des garnitures d'un frein lors du serrage du frein de stationnement et aussi à la fin de cette opération de serrage de frein de stationnement pour le véhicule équipé de ce frein de stationnement. De manière préférentielle, le capteur de force est installé entre une garniture de frein et un étrier de frein. En variante, le capteur de force est installé entre la garniture de frein et le piston d'actionnement du frein à disque. Selon une autre variante, on a un premier et un second capteur de force, le premier capteur étant installé entre une première garniture de frein et l'étrier de frein, et le second capteur de force est installé entre la seconde garniture de frein et le piston d'actionnement du frein à disque. Dans les variantes présentées ci-dessus, l'installation du capteur de force entre la garniture de frein et le piston d'actionnement est la solution préférentielle car ainsi, on peut saisir la force de serrage du frein avec la plus grande précision car cela exclut toute influence de l'usure de la garniture dans le corps de l'étrier de frein. En outre, cette réalisation est plus compacte et plus économique. De manière avantageuse, le frein à disque selon l'invention comprend une installation de frein de stationnement. Cela permet d'utiliser le capteur de force à la fois pour la force de serrage pendant le freinage de service du véhicule et aussi la force de serrage du frein de stationnement. Le capteur de force peut ainsi déterminer à la fois la force de serrage du frein de stationnement pendant que le frein de stationnement est activé et aussi la force de retenue qui en résulte pour le frein de stationnement. Le capteur de force comprend de préférence un élément piézoélectrique pour capter la force de serrage du frein. Cela permet une construction particulièrement simple et économique. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, le frein à disque comporte une installation de commande/régulation (appelée ci-après installation de commande) pour surveiller la force de serrage du frein. Le signal fourni par le capteur de force donnant la force de serrage du frein est transmis à l'installation de commande qui compare la valeur actuelle de la force de frein à une valeur en mémoire. L'installation de commande comporte des valeurs de comparaison différentes suivant le cas de serrage de frein, c'est-à-dire s'il s'agit du frein de service ou du frein de stationnement. La présente invention concerne en outre un procédé de surveillance de la force de serrage de frein d'un frein à disque de véhicule. Le frein à disque comporte un capteur de force (capteur dynamo-métrique) pour saisir directement la force de serrage du frein au niveau de la garniture de frein. Le capteur de force est prévu sur le côté de la garniture de frein non tourné vers le disque de frein. Le capteur de force prend la valeur actuelle de la force de serrage de frein et la transmet à une installation de commande. L'installation de commande assure la surveillance de la force de serrage de frein en comparant la force de ser- rage actuelle à une valeur enregistrée. En fonction du résultat de la comparaison, on régule la force de serrage du frein. Le procédé selon l'invention utilise de préférence le signal de la force de freinage fournie par le capteur de force dans un système de régulation du véhicule, notamment un système ABS (système antipatinage) ou un système ESP (système de régulation de la dynamique de roulage). Le procédé selon l'invention est également appliqué de façon préférentielle à une installation de frein de stationnement par exemple un frein de stationnement électrohydraulique (EHB) ou un frein de stationnement électromécanique. De manière préférentielle, pour la surveillance de la force de maintien du frein, on surveille à l'aide du capteur de force, la force de serrage du frein pendant que l'installation de frein de stationnement est activée. Cela permet le cas échéant par exemple en cas de réduction de la force de serrage du frein liée à une variation de température, d'assurer automatiquement la compensation du frein de stationnement en augmentant la force de serrage du frein. L'installation de commande assure ainsi que la force de serrage du frein de stationnement dépasse toujours une valeur prédéfinie. La valeur prédéfinie n'est pas nécessairement toujours la même mais peut se choisir par exemple en fonction de la situation de parcage, par exemple à l'arrêt dans une pente ou situation analogue ou encore en fonction de la charge embarquée (véhicule à charge maximale ou véhicule vide). En outre, la surveillance de la force de serrage du frein permet d'éviter que l'on exerce une force de serrage trop importante sur le frein à disque. Cela évite une sollicitation excessive des pièces. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un frein à disque cor- respondant à un premier mode de réalisation de l'invention, et - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un frein à disque se- lon un second mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation En référence à la figue 1, on décrira ci-après un frein à disque 1 correspond à un premier mode de réalisation de l'invention. Le frein à disque 1 du premier mode de réalisation est un frein de service et de stationnement, combiné ; il comporte un étrier de frein 2, un pis-ton de frein 3 et un disque de frein 4. A gauche et à droite du disque de frein 4, on a une première garniture de frein 5 et une seconde garniture de frein 6 installées de manière connue en soi. Un capteur de force (capteur dynamométrique) 7 est installé entre la première garniture de frein 5 et le piston de frein 3. Le capteur de force 7 est un élément piézoélectrique pour saisir la force de serrage de frein (ou force de frein) au niveau de la première garniture de frein 5. Le capteur de force 7 est ainsi installé directement sur la première garniture de frein 5. Le capteur de force 7 est relié à l'installation de commande 8 par une ligne de transmission 3. Le frein à disque 1 comporte en outre une installation de frein de stationnement 10 composée principalement d'une broche 11 et d'un écrou 12. L'écrou 12 est relié à un moteur électrique 19 et la broche 11 est installée à l'intérieur du piston de frein 3 pratiquement en forme de pot. Le moteur électrique 9 est relié à l'installation de commande 8 par une ligne 14. Le frein à disque selon l'invention fonctionne comme suit : pour un freinage de service normal du véhicule, on établit de manière connue une pression hydraulique qui pousse par l'intermédiaire du piston de frein 3, la première garniture de frein 5 et par l'intermédiaire de l'étrier de frein 2, la seconde garniture de frein 6 contre le disque de frein 4. La force de frein produite ainsi au niveau de la première garniture de frein 5 peut être saisie par l'installation du capteur de force (capteur dynamométrique) 7 installé entre la première gar- niture de frein 5 et le piston de frein 3. La réaction générée au niveau de la première garniture de frein 5 est saisie, et dépend notamment des coefficients de frottement entre la garniture de frein et le disque de frein. La valeur de la force de frein détectée par le capteur de force 7 est transmise à l'installation de commande 8 par la ligne de transmission 13. L'installation de commande 8 est en outre reliée à des systèmes de régulation du véhicule, systèmes non représentés à la figure 1 tels que des systèmes ESP, ABS, ASR. Dans ces systèmes de régulation de vitesse, on peut également traiter la force de serrage de frein captée pendant le freinage de service pour être également traitée pour la régulation. Dans le premier exemple de réalisation on active le frein de stationnement à l'aide d'un moteur électrique 9 qui fait tourner l'écrou 12. Cela déplace la broche 11 en direction du disque de frein 4 pour s'appuyer contre le fond intérieur du piston de frein 3 en forme de pot et déplacer le piston de frein 3 en direction du disque de frein 4. La première garniture de frein 5 arrive ainsi contre le disque de frein 4 et par l'intermédiaire de l'étrier de frein 2, la seconde garniture de frein 6 arrive également en contact avec le disque de frein 4. Cela correspond à la mise en oeuvre du frein de station- nement du véhicule. La force de serrage du frein de stationnement ainsi produite est captée par le capteur de force 7 et l'information est transmise à l'installation de commande 8. L'installation de commande 8 compare la valeur captée de la force de serrage du frein à une valeur de force de serrage de frein mise en mémoire pour cette force de serrage de frein de stationnement et lorsqu'on atteint une valeur de consigne pré-définie, on peut couper le moteur électrique 9. Si pendant l'état de mise en oeuvre du frein de stationnement, la force de serrage du frein devait changer, cette information est détectée par le capteur 7 de sorte que l'installation de commande 8 peut, le cas échéant, renouveler l'actionnement du moteur électrique pour augmenter la force de serrage du frein de stationnement jusqu'à atteindre une valeur prédéfinie de cette force de serrage de frein de stationnement. Ainsi selon l'invention, même lorsque le véhicule est arrêté, on surveille en permanence la force de serrage du frein de stationnement à l'aide du capteur de force 7. Le frein à disque selon l'invention présente ainsi une précision particulièrement poussée pour la saisie de la force de serrage de frein à la fois dans le cas du freinage de service et du freinage de frein de stationnement car le capteur de force 7 est installé directement sur la première garniture de frein 5. De plus, le frein à disque selon l'invention a une durée de vie systématique élevée et ne crée aucune possibilité d'influence réciproque entre l'installation de mesure et le moteur électrique comme cela est possible lorsque l'on mesure l'intensité du courant reçue par le moteur électrique. Les variations de température n'ont pas non plus d'influence sur la mesure de la force de serrage du frein. En référence à la figure 2, on décrira ci-après un frein à disque 1 correspondant à un second exemple de réalisation de l'invention ; pour ce frein, on utilisera les mêmes références pour des éléments fonctionnels identiques ou analogues au premier exemple de réalisation. Le second exemple de réalisation correspond pour l'essentiel au premier exemple de réalisation ; à la différence du premier exemple de réalisation, le second exemple de réalisation comporte un premier capteur de force 7 et un second capteur de force 17. Comme le montre la figure 2, le premier capteur de force 7 est installé entre le piston 3 et la première garniture de frein 5. Le second capteur de force 17 est installé entre l'étrier de frein 2 et la seconde garniture de frein 6. Une ligne de transmission 15 relie le second capteur de force 17 à l'installation de commande 8. Ainsi, dans le second exemple de réalisa- tion on a deux capteurs de force (capteurs dynamométriques) installés directement sur les garnitures de frein 5, 6. Cela permet d'augmenter encore plus la précision de la mesure. Il est en outre possible de comparer la force de frein du premier capteur de force 7 et celle du second capteur de force 17. Cela permet également de déceler des défauts dans le frein à disque si les deux valeurs de la force de serrage de frein ainsi détectées devaient suffisamment différer. Pour le reste, cet exemple de réalisation correspond au premier exemple de réalisation et pour son fonctionnement on se reportera à la description déjà faite. 20 REVENDICATIONS 1 ) Frein à disque de véhicule comprenant un disque de frein (4) et au moins une garniture de frein (5, 6) qui peut être appliquée contre le dis-que de frein (4) pour fournir un effet de freinage, caractérisé en ce que le côté de la garniture de frein (5, 6) non tourné vers le disque de frein (4) comporte un capteur de force (7) pour détecter la force appliquée sur le capteur (7). 2 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de force (7) est installé entre une première garniture de frein (5) et un piston de frein (3), et/ou le capteur de force (17) est installé entre une seconde garniture de frein (6) et un étrier de frein (2) du frein à disque. 3 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein à disque est une installation de frein de stationnement (10). 4 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de frein (7, 17) comporte un élément piézoélectrique. 25 5 ) Frein à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comprend en outre une installation de commande (8) pour surveiller la force de freinage, l'installation de commande (8) étant reliée au capteur de force (7, 17) par une ligne (13, 15). 30 6 ) Procédé de surveillance de la force de freinage d'un frein à disque (1) d'un véhicule dont le frein à disque (1) est équipé d'un capteur de force (7, 17) prévu sur le côté d'une garniture de frein (5, 6) non tourné vers le disque de frein (4), 35 caractérisé en ce qu'on saisit la force de freinage actuelle à l'aide du capteur de force (7, 17) et on applique cette force de freinage actuelle à une installation de commande (8) qui compare la force de freinage actuelle à une valeur en mémoire et régule la force de freinage en fonction du résultat de cette comparaison. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on utilise le signal du capteur de force (7, 17) dans un autre système de régulation du véhicule, notamment dans un système ABS et/ou un système ESP et/ou dans un système ASR. 8 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le procédé est utilisé pour l'installation de frein de stationnement (10). 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la force de frein de stationnement est surveillée à l'aide d'un capteur de force (7, 17),pendant l'activation de l'installation de frein de stationne-ment (10) et/ou lorsque l'installation de frein de stationnement (10) est en prise. 10 ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'installation de commande (8) actionne un moteur électrique (9) de l'installation de frein de stationnement (10), pour relever cette force de frein de l'installation de frein de stationnement en cas de passage sous une valeur prédéfinie de la force de frein de stationnement.30