Brevet FR2905103A1 — publié le 20080229

DISPOSITIF DE SECURI'TE POUR SYSTEb4E DE FREINAGE ELECTRIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE. La présente invention concerne le domaine des systèmes de freinage électrique de véhicule automobile. Un système de freinage électrique de véhicule automobile adopte sélectivement, sous l'action d'un moteur électrique, une position initiale dans laquelle celui-ci n'exerce aucune force de freinage, et une position active dans laquelle celui-ci exerce une force de freinage. Un tel système de freinage est connu de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document de l'état de la technique antérieure WO 2005/077585. Ce document de l'art antérieur concerne essentiellement le serrage de deux électrodes d'une pince à souder, mais divulgue aussi que ce principe de serrage s'applique aux systèmes de freinage à disque, ce qui est le cas pour un véhicule automobile. Dans ce cas, les électrodes sont remplacées par les plaquettes de frein exerçant, lorsqu'elles sont mises en action, une action de freinage par contact et frottement sur un disque de frein. L'action de freinage, c'est-à-dire amener le système de freinage de sa position initiale à sa position active, est effectuée grâce à un moteur électrique muni d'une vis dont la rotation dans un sens donné amène les plaquettes de frein à se rapprocher l'une l'autre. Toutefois, une fois en position active, le retour à la position initiale est également effectué grâce au moteur électrique dont la vis tourne alors en sens opposé. 2905103 2 Un tel système de freinage est donc en quelque sorte irréversible car totalement dépendant du moteur électrique. Ainsi, en cas de défaillance du moteur électrique, 5 le système de freinage se trouve bloqué dans la position dans laquelle il se trouve au moment de la défaillance du moteur électrique. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de sécurité 10 configuré pour que le système de freinage ne soit plus irréversible en cas de défaillance du moteur électrique. Avec cet objectif en vue, la présente invention concerne un ensemble comprenant un système de freinage électrique de véhicule automobile et un dispositif de 15 sécurité pour ce système de freinage, le système de freinage adoptant sélectivement l'une ou l'autre parmi les deux positions suivantes : une position active dans laquelle un moteur électrique exerce une force de freinage, et 20 une position initiale dans laquelle le moteur électrique n'exerce aucune force de freinage. L'ensemble selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que le dispositif de sécurité comprend des moyens de rappel configurés pour ramener le système 25 de freinage de la positicn active à la position initiale. De préférence, les moyens de rappel sont élastiques. Selon l'invention, les moyens de rappel sont mécaniques, donc indépendants du moteur électrique. 30 Avantageusement, ils sont indépendants d'un autre dispositif électrique ou d'un autre moteur électrique. 2905103 3 Dans un mode de réalisation, les moyens de rappel comprennent un ressort en torsion. Dans d'autres modes de réalisation, on utilise d'autres types de ressorts, comme décrit ultérieurement. 5 De préférence, le dispositif selon l'invention comprend en outre un système de rattrapage d'usure. La présente invention est avantageusement mise en oeuvre dans un véhicule automobile, en particulier lorsque celui-ci est équipé d'un dispositif électronique de 10 stabilité programmé (ESP). A ce titre l'ensemble selon l'invention comprend en outre un dispositif électronique de stabilité programmé (ESP) susceptible de piloter le moteur électrique du système de freinage. D'autres caractéristiques et avantages de la 15 présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en élévation, avec 20 arrachement partiel, d'un dispositif de serrage selon l'art antérieur, - la figure 2 représente une coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un système de freinage basé sur le dispositif de serrage selon l'art antérieur, 25 - la figure 3 est une vue partielle d'un mode de réalisation du dispositif de sécurité selon l'invention, la figure 4 représente une coupe transversale du dispositif de sécurité selon l'invention, et - la figure 5 représente un véhicule automobile 30 équipé d'un dispositif électronique de stabilité programmé (ESP) et de l'ensemble selon l'invention. 2905103 4 Le dispositif de serrage représenté à la figure 1 est du type décrit dans la publication internationale WO 2005/077585 précitée à laquelle on pourra se référer pour plus d'informations. 5 L'outil de serrage divulgué dans ce document peut être adapté pour être utilisé comme système de freinage pour véhicule automobile, en particulier pour les systèmes de freinage à disques. A cet effet, le dispositif de serrage est utilisé comme actionneur de 10 frein sur des pinces de serrage. En bref, le dispositif de serrage de la figure 1 comprend une vis 10, munie d'un pas Pl, propre à être entraînée en rotation autour d'un axe XX par l'intermédiaire d'un moteur électrique M qui peut être 15 couplé à un dispositif de commande, éventuellement numérique. Cette vis 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 20 translation dans la direction de l'axe XX de la vis. Cet écrou 12 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 un premier organe 18 25 (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. 30 Une colonne 24 est fixée au support fixe 22 et s'étend dans une direct:Lon parallèle à l'axe XX pour 2905103 5 assurer un guidage en translation du support mobile 14 portant l'organe mobile 18. Dans l'exemple particulier d'un système de freinage automobile, l'organe mobile 18 et l'organe fixe 20 5 coopèrent chacun avec une plaquette de frein respective, voir figure 2. 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 10 est équipé d'une paire de galets 28, dont seul l'un des deux est visible sur la figure 1, et qui forment des éléments suiveurs montés en rotation autour d'un axe YY perpendiculaire à l'axe XX de la vis. Les galets 28 sont agencés pour rouler 15 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 20 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 inversé par rapport au pas P1 de la vis, en l'espèce un pas à gauche. La vitesse de translation, et donc l'effort de serrage, sont pilotés 25 par la forme des glissières (ou gorge) 34. Tant que les galets 28 sont en contact avec les parties 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 30 vitesse angulaire du moteur et le pas Pl de la vis. Ceci constitue une première phase de déplacement Dl, encore appelée course, que l'on peut qualifier de phase 2905103 6 inertielle, dans laquelle un système de freinage basé sur ce dispositif de serrage est toujours en position initiale. A l'approche du point de serrage, c'est-à-dire 5 lorsque les galets 28 se rapprochent respectivement des parties hélicoïdales 34H, ces dernières entraînent l'écrou en rotation dans 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, d'où 10 l'action de freinage dans la position active d'un système de freinage basé sur ce dispositif de serrage. 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 15 (dans le sens du serrage) avec une vitesse constante pour la phase Dl (phase inertielle) et ensuite avec une vitesse plus lente dans une deuxième phase D2. Un tel système à démultiplication variable permet, en fin de course de l'écrou, d'obtenir une vitesse de 20 translation de l'organe mobile inférieure à celle en début de course, mais un effort beaucoup plus important. Dans ce dispositif de serrage selon l'art antérieur, le support mobile 14 reste en permanence solidaire en translation de l'organe mobile 18 par 25 l'intermédiaire d'un dispositif de liaison 38, 40, 42, 44, en l'espèce à base de butée à billes et désigné dans son ensemble par la référence 36. Un mode de réalisation d'un système de freinage pour véhicule automobile basé sur le dispositif de 30 serrage selon l'art antérieur est représenté sur la figure 2. Sur cette figure 2, le piston 5 correspond à l'organe mobile 18 de la figure 1 et porte une plaquette 2905103 7 de frein 100. Une autre plaquette de frein 200 lui faisant face est portée par le bâti 7. Le freinage est assuré par le frottement de ces plaquettes sur un disque de frein (non représenté) situé 5 entre les plaquettes, via le déplacement en translation (rapprochement) des plaquettes. Ce mouvement de translation selon l'axe XX de la vis 2 est assuré par le piston 5. A cet effet, de manière similaire au mode de réalisation décrit à la figure 1, un moteur électrique M 10 entraîne en rotation une vis 2. La rotation de la vis 2 entraîne la rotation et en translation selon l'axe X--X l'écrou 4 qui coopère avec la vis 2. Ce mouvement de translation de l'écrou 4 est transmis au piston 5 par l'intermédiaire, par exemple, 15 d'une butée tournante 9 empêchant ledit piston 5 d'entrer en rotation. En outre, et de préférence, le système de freinage selon l'invention comprend un système de rattrapage d'usure. Ce système, mécanique, de rattrapage d'usure est 20 réalisé de manière conventionnelle et permet de compenser automatiquement l'usure des plaquettes de frein. Il est indépendant du dispositif de sécurité selon l'invention, aussi il ne sera pas décrit plus avant. En référence à la figure 2, l'action de freinage 25 est indiquée par le sens de la double flèche. En position initiale, le système de freinage n'exerce aucune force de freinage, c'est-à-dire que le piston 5 est relativement éloigné du disque de frein, tel que celui-ci n'est pas au contact des plaquettes de frein 30 100, 200 portées respectivement par le piston 5 et le bâti 7 dans l'exemple de la figure 2. 2905103 8 En position active, le système de freinage exerce une force de freinage, c'est-à-dire que le piston 5 est relativement proche du disque de frein, tel que celui-ci est au contact des plaquettes de frein 100, 200 portées 5 respectivement par le piston 5 et le bâti 7 dans l'exemple de la figure 2. Le véhicule automobile est freiné par les forces de frottements générées par le contact entre le disque et les plaquettes de frein. L'intensité, c'est-à-dire 10 l'efficacité du freinage, est fonction de la force de freinage appliquée, et dépend notamment de la forme de la gorge 6 (figure 3). En référence à la figure 3, la gorge 6 correspond à la glissière 34 de la figure 1, et le galet 3 correspond 15 au galet 28 de la figure 1. La force de freinage est notamment réglée par la forme de la gorge 6 dans laquelle le galet 6 se déplace sous l'action de la rotation de la vis 2. Ainsi l'effort de serrage croit avec la translation de l'écrou 4. 20 De manière similaire à l'art antérieur, le mouvement et les efforts sont communiqués de l'écrou 4 vers le piston 5 via une butée tournante 9 qui assure le découplage en rotation de l'écrou et du piston, le piston étant animé d'un mouvement de translation pur. 25 Selon l'invention, le dispositif de sécurité comprend des moyens de rappel configurés pour ramener le système de freinage de la position active à la position initiale. La figure 5 représente un véhicule automobile muni 30 d'un dispositif électronique de stabilité programmé (ESP) susceptible de piloter le moteur électrique M d'un système de freinage F tel que décrit précédemment. Le 2905103 9 véhicule est en outre équipé du dispositif de sécurité S selon l'invention tel que décrit précédemment. Grâce à ce dispositif, en cas de défaillance du moteur électrique alors que le système de freinage est en 5 position active, un moyen particulièrement simple et astucieux permet de ramener le système de freinage en position initiale, donc de ne pas freiner voire bloquer la roue R du véhicule automobile pour laquelle s'exerçait ladite force de freinage. 10 Le dispositif selon l'invention est avantageusement mis en oeuvre, en particulier, pour les véhicules automobiles équipés d'un dispositif électronique de stabilité programmé (ESP). En effet, un dispositif électronique de stabilité 15 programmé (ESP) est un dispositif d'assistance électronique qui assure, grâce à une analyse permanente par exemple de l'angle des roues directrices du véhicule automobile, de la vitesse de rotation des roues, de la pression des freins et de l'accélération latérale, une 20 régulation de comportement dynamique optimisée qui supprime les dérapages, soit lors de manoeuvres d'évitement, soit lors de virages délicats. A cet effet, une force de freinage peut être exercée sur au moins l'une des roues du véhicule 25 automobile par exemple si celui-ci a tendance à sous-virer ou survirer dans un virage, de sorte à remettre le véhicule en trajectoire. Un dispositif électronique de stabilité programmé (ESP) est donc susceptible de piloter le moteur 30 électrique M du système de freinage F, et en particulier, susceptible de piloter la mise en rotation et le sens de rotation de la vis 2 du moteur M. 2905103 10 Dans l'hypothèse où un moteur électrique, par exemple piloté par un dispositif électronique de stabilité programmé (ESP), tombe en panne alors que le système de freinage le comprenant est en position active, 5 il en résulte un problème sérieux de sécurité pour ledit véhicule puisque la roue R concernée peut alors se bloquer. Grâce à l'invention, le système de freinage est ramené en position initiale, la force de freinage n'est 10 plus exercée sur le disque de la roue concernée par le moteur électrique défaillant, ce qui évite à celle-ci de se bloquer. De manière surprenante, la fonction de sécurité pour un véhicule automobile en mouvement est donc assurée 15 non pas par une action de freinage, mais bien par une action de desserrage de frein. De préférence, chaque roue d'un véhicule automobile est munie d'un système de freinage tel que décrit précédemment, et de préférence également, chaque roue 20 d'un véhicule automobile est munie d'un dispositif de sécurité selon l'invention. Avantageusement, dans cette configuration chaque dispositif de sécurité peut fonctionner indépendamment des autres. De préférence, le dispositif de sécurité selon 25 l'invention comprend des moyens de rappel dont une extrémité est solidaire de l'écrou 4, ou d'au moins un galet 3, et l'autre extrémité est solidaire du bâti 7. Dans un mode de réalisation, représenté à la figure 3, le dispositif de sécurité selon l'invention comprend 30 un ressort en ruban 8. Ce type de ressort en torsion est fixé d'une part à une extrémité de l'un des galets 3 et d'autre part au bâti 7. 2905103 11 Une coupe transversale de ce mode de réalisation du dispositif de sécurité selon l'invention est représenté figure 4. Ce mode de réalisation n'est nullement limitatif et 5 d'autres modes de réalisation sont possibles. A ce titre, les moyens de rappel élastiques peuvent comprendre un ressort en traction, par exemple un ressort hélicoïdal. Dans ce mode de réalisation, le dispositif selon l'invention comprend de préférence des moyens de 10 guidage, gorges ou autres, pour contenir la course de compression/extension du ressort. Il est possible également d'utiliser un ressort de compression. Dans ce mode de réalisation, le ressort est positionné entre le galet 3 et le fond de la gorge 6. 15 Des moyens de rappel électriques, électromagnétiques, pneumatiques ou hydrauliques peuvent également être envisagés mais risquent de compliquer sensiblement le dispositif de sécurité. La présente invention concerne donc uniquement les 20 opérations de desserrage, c'est-à-dire le passage d'une position active du système de freinage à une position initiale, pas les opérations de freinage. Les caractéristiques des moyens de rappel sont telles que la force de rappel exercée est supérieure aux 25 forces de frottements exercées par les différents éléments du système de freinage (notamment l'écrou 4 et la vis 2) et à l'inertie du moteur électrique. La valeur de la force de rappel exercée par les moyens de rappel est optimisée en fonction du temps 30 nécessaire au dispositif de sécurité pour ramener en position initiale le système de freinage, donc en fonction des éléments constitutifs du système de 2905103 12 freinage, des forces de frottement entre ces éléments, et du moteur électrique (de son inertie). Pour la mise en oeuvre du dispositif de sécurité selon l'invention, il est avantageux d'augmenter le 5 couple du moteur électrique de l'ordre de 10% à 20% par rapport au couple dudit moteur électrique utilisé sans le dispositif de sécurité selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Ensemble comprenant un système de freinage électrique (F) de véhicule automobile et un dispositif de 5 sécurité (S) pour ce système de freinage, le système de freinage adoptant sélectivement l'une ou l'autre parmi les deux positions suivantes : une position active dans laquelle un moteur électrique (M) exerce une force de freinage, et 10 une position initiale dans laquelle le moteur électrique (M) n'exerce aucune force de freinage, caractérisé en ce que le dispositif de sécurité comprend des moyens de rappel (8) configurés pour ramener le système de freinage (F) de la position active à la 15 position initiale. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel les moyens de rappel (8) sont élastiques. 3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de 20 rappel (8) sont mécaniques. 4. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel les moyens de rappel (8) comprennent un ressort en torsion. 5. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel 25 le ressort est un ressort à ruban. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un système de rattrapage d'usure. 7. Ensemble selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, comprenant en outre un dispositif électronique de stabilité programmé 2905103 14 susceptible de piloter le moteur électrique (M) du système de freinage (F). 8. Véhicule automobile muni de l'ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes.