Brevet FR2923567A1 — publié le 20090515

L'invention se rapporte à un dispositif d'immobilisation électromécanique pour un piston de frein d'un frein de roue pouvant être actionné hydrauliquement, notamment d'un frein à disque, comprenant un piston de frein cylindrique creux, une vis d'entraînement s'engageant à l'intérieur du piston de frein, un moteur d'entraînement entraînant la vis d'entraînement en un mouvement de rotation, et un écrou de vis agencé sur la vis d'entraînement et pouvant être entraîné en un mouvement de translation par le mouvement de rotation de la vis d'entraînement. Un tel dispositif d'immobilisation électromécanique est par exemple connu d'après le document DE 10 2005 055 084 Al. Le frein de roue divulgué dans cette publication peut être actionné hydrauliquement. Il présente un piston de frein cylindrique creux, dont l'espace intérieur est rempli de fluide de pression hydraulique. Dans le cas d'un actionnement du frein par le conducteur d'un véhicule, il s'établit une pression hydraulique. La force de pression produit le coulissement du piston de frein par rapport à un cylindre de frein dans lequel ce piston de frein est guidé de manière mobile. Le piston de frein presse une garniture de frein contre un corps de frein en rotation, par exemple un disque de frein, le niveau d'une force de friction s'établissant entre le corps de frein en rotation et la garniture de frein, étant proportionnel à la pression de freinage. La force de friction produit le freinage du corps de frein. Pour freiner et immobiliser en lieu et place un véhicule à l'arrêt, dans le cas d'une situation de stationnement, le frein de roue connu comporte en outre un dispositif d'immobilisation pouvant être actionne par voie électromécanique. Ce dispositif d'immobilisation comprend une vis qui peut être entraînée en un mouvement de rotation par un moteur d'entraînement électrique et une transmission intermédiaire. La vis s'engage en partie à l'intérieur du piston de frein et porte un écrou de vis. Cet écrou de vis est agencé fixe en rotation, ce qui fait qu'un mouvement de rotation de la vis déclenche un mouvement de translation de l'écrou de vis. Dans l'une de ses positions extrêmes, l'écrou de vis se trouve en appui avec le piston de frein et sollicite celui-ci avec une force axiale. Avec cette force axiale, le piston de frein agit sur la garniture de frein, la presse contre le corps de frein au repos et empêche ainsi que celui-ci puisse effectuer un mouvement de rotation. La vis et l'écrou de vis occupent une partie du volume intérieur du piston de frein cylindrique creux. Malgré cela, l'espace intérieur résiduel et rempli de fluide de pression hydraulique du piston de frein, est relativement grand. Cela entraîne des inconvénients, à savoir que pour établir la pression de freinage, le conducteur doit produire le refoulement de relativement beaucoup de fluide de pression, et qu'en conséquence le comportement en réponse d'un tel frein de roue n'est pas entièrement satisfaisant. Dans les milieux spécialisés, un tel comportement de réponse d'un frein de roue est désigné comme indirect. Un autre inconvénient réside dans le fait que le fluide de pression hydraulique n'est pas totalement incompressible, et qu'en conséquence avec un volume croissant de fluide de pression dans le piston de frein, l'élasticité hydraulique d'un circuit de frein augmente également. Cette élasticité se traduit par un actionnement relativement mou non souhaité du frein de service. Par ailleurs, l'écrou de vis monté de manière fixe en rotation est sollicité axialement par la vis entraînée en rotation de manière telle dans ses positions extrêmes, qu'il peut se produire des tensions mécaniques de serrage entre les pièces individuelles. Ces tensions de serrage rendent difficiles, voire empêchent un desserrage ultérieur de l'écrou de vis de ses positions extrêmes, de sorte qu'un dispositif d'immobilisation actionné reste éventuellement bloqué et que le véhicule ne peut plus être déplacé. Le but de la présente invention consiste à remédier aux inconvénients précédemment évoqués. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un dispositif d'immobilisation électromécanique du type de celui mentionné en introduction, grâce au fait qu'il comporte une pièce de remplissage qui est logée de manière fixe en rotation et axialement coulissante à l'intérieur du piston de frein, entoure l'écrou de vis et est liée de manière active à l'écrou de vis au moyen d'un élément de couplage. Un tel dispositif d'immobilisation pour un piston de frein d'un frein de roue pouvant être actionné hydrauliquement, il est particulièrement avantageux en ce que l'espace intérieur du piston de frein cylindrique creux, rempli de fluide de pression, est réduit à un minimum, et qu'en conséquence le conducteur a moins de fluide de pression à refouler pour engendrer une pression de freinage déterminée. Un circuit de frein comportant des freins de roue qui présentent un dispositif d'immobilisation conforme à l'invention renferme au total moins de fluide de pression hydraulique, et présente ainsi une élasticité hydraulique moindre. De manière générale, l'invention permet ainsi d'améliorer le comportement en réponse d'une installation de freinage, dans le sens où il devient plus "direct". La pièce de remplissage conforme à l'invention est guidée de manière axialement coulissante à l'intérieur du piston de frein cylindrique creux, et est en liaison mécanique active avec l'écrou de vis au moyen d'un élément de couplage. L'élément de couplage limite un couple pouvant être transmis par la vis d'entraînement à l'écrou de vis, lorsque l'écrou de vis a pris l'une de ses positions extrêmes, et empêche ainsi des tensions de serrage mécaniques entre les pièces, lorsque celles-ci prennent l'une de leurs positions extrêmes. Une inversion du mouvement du dispositif d'immobilisation peut ainsi être commandée à tout moment et sans problème par le moteur d'entraînement. Selon une configuration de l'invention, le couple pouvant être transmis par l'élément de couplage à une valeur élevée, différente en fonction du sens de rotation de la vis d'entraînement. En raison de l'élément de couplage, le couple pouvant être transmis par le moteur d'entraînement, dans les positions extrêmes de l'écrou de vis, a une valeur élevée différente. Grâce à une surveillance de l'intensité de courant circulant alors vers le moteur d'entraînement, un appareil de commande électronique est en mesure de détecter et de relever ces positions extrêmes, et d'exploiter ces données pour la commande du dispositif d'immobilisation. L'appareil de commande est par exemple en mesure, lorsqu'une position extrême atteinte a été détectée, d'interrompre la poursuite de l'alimentation en courant du moteur d'entraînement, permettant ainsi de préserver le dispositif d'immobilisation de surcharges réduisant la durée de vie. 435 Selon une configuration de l'invention, l'élément de couplage presse l'un contre l'autre avec une force axiale, l'écrou de vis et la pièce de remplissage. D'après une autre caractéristique de l'invention, l'écrou de vis s'appuie avec un flanc extérieur contre un épaulement de butée de la pièce de remplissage. Par ailleurs, d'après un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément de couplage présente une première extrémité avec au moins deux spires de ressort qui entourent l'écrou de vis et le sollicitent avec une précontrainte de ressort radiale, et l'élément de couplage présente une deuxième extrémité reliée de manière fixe à la pièce de remplissage. Selon un mode de construction préféré de l'invention, la vis d'entraînement présente un flasque de butée pour l'écrou de vis, qui peut être réalisé d'un seul tenant avec la vis d'entraînement. Une sécurisation ou un blocage de l'écrou de vis à l'encontre d'un entraînement en rotation sur la vis s'effectue donc, conformément à l'invention, au moyen de la pièce de remplissage. En guise d'écrou de vis, il est de ce fait possible d'utiliser une pièce en forme de douille à symétrie de rotation, dont la fabrication est particulièrement économique. Un exemple de réalisation de l'invention va être explicité de manière plus détaillée dans la description qui va suivre, et est représenté sur les dessins annexés, qui montrent .35 Fig. 1 une représentation en trois dimensions d'un dispositif d'immobilisation selon l'invention, en coupe longitudinale, le dispositif d'immobilisation se trouvant dans la position de blocage ; Fig. 2 également une vue en trois dimensions et en coupe longitudinale du dispositif d'immobilisation, toutefois dans sa position débloquée. Mode de réalisation de l'invention : Sur la figure 1 est représenté un piston de frein 10 dans lequel est monté un dispositif d'immobilisation 12. Le piston de frein 10 est une pièce cylindrique creuse, qui, à l'une de ses extrémités, est fermée de manière étanche à un fluide de pression, par une plaque d'appui de garniture 14. La plaque d'appui de garniture 14 et un corps de piston 16 sont réalisés d'un seul tenant, et à la périphérie du piston de frein 10, entre la plaque d'appui de garniture 14 et le corps de piston 16, est prévu un évidement 18 étagé une fois à angle droit de l'extérieur vers l'intérieur. L'intérieur du piston de frein 10 se décompose en deux tronçons 20, 22 de diamètre intérieur de grandeur différente. Un premier tronçon 20, situé du côté de l'extrémité ouverte du piston de frein 10, présente un diamètre intérieur plus grand qu'un deuxième tronçon 22 dirigé vers la plaque d'appui de garniture 14 et relié au premier tronçon 20. La transition du premier tronçon 20 au deuxième tronçon 22 est réalisée sous la forme d'un lamage conique 24. Celui-ci se trouve sensiblement environ sous l'extrémité de l'évidement 18 à la périphérie du piston de frein 10, qui est la plus éloignée de la plaque d'appui de garniture 14.35 Dans le lamage conique 24 du piston de frein 10 s'appuie un écrou de vis 26, avec l'une 28 des ses extrémités frontales, qui présente une forme de calotte sphérique. L'écrou de vis 26 est une pièce en forme de douille, à symétrie de rotation, qui se compose d'une tête d'écrou de vis 30 de diamètre extérieur augmenté, et d'un col d'écrou de vis 32 rétréci en diamètre extérieur par rapport à ladite tête. Ce col d'écrou de vis 32 est situé à l'extrémité opposée à l'extrémité 28 en forme de calotte sphérique, et est muni d'un filetage intérieur 34. La tête d'écrou de vis 30 est, à l'opposé, traversée par un alésage 36 s'étendant coaxialement au filetage intérieur 34, le diamètre intérieur de cet alésage 36 étant supérieur au diamètre sur flancs du filetage intérieur 34. L'écrou de vis 26 interagit par son filetage intérieur 34, avec un filetage extérieur 42 d'une vis d'entraînement 40, qui s'engage en partie à l'intérieur du piston de frein 10. Cette vis d'entraînement 40 peut être entraînée en un mouvement de rotation par un moteur d'entraînement électrique non représenté. Le filetage extérieur 42 s'étend d'une première extrémité de la vis d'entraînement 40 jusqu'à un flasque de butée 44 en saillie radiale et formé d'un seul tenant avec la vis. Ce flasque de butée 44 se trouve à l'extérieur du piston de frein 10. Sur le côté du flasque de butée 44, qui est opposé à celui où se trouve le filetage extérieur 42, la vis d'entraînement 40 se poursuit par un tourillon d'entraînement 46. Ce tourillon d'entraînement 46 possède un contour extérieur cylindrique et un contour intérieur non visible, qui rend possible une liaison par complémentarité de formes entre un arbre d'entraînement du moteur d'entraînement et la vis d'entraînement 40.35 L'écrou de vis 26 est entouré sur pratiquement toute sa longueur, par une pièce de remplissage 50 en forme de douille, qui comble ou remplit dans une large mesure l'espace existant entre le contour extérieur de l'écrou de vis 26 et le contour intérieur du piston de frein 10. La pièce de remplissage 50 est logée de manière fixe en rotation à l'intérieur du piston de frein 10, et est guidée de manière axialement mobile dans la direction de son axe longitudinal. Pour l'agencement fixe en rotation, des méplats radiaux ou des protubérances radiales (non visibles sur les figures) peuvent par exemple être formés à la périphérie de la pièce de remplissage 50, et coopérer avec des formes ou évidements correspondants (également non visibles) sur le côté intérieur du piston de frein 10. La pièce de remplissage 50 est étagée une fois à angle droit dans sa partie intérieure, d'où il résulte un épaulement d'appui 52 périphérique. Avec cet épaulement d'appui 52, la pièce de remplissage 50 s'appuie contre un flanc extérieur 29 de l'écrou de vis 26. Ce flanc extérieur 29 est formé par la transition de la tête d'écrou de vis 30 au col d'écrou de vis 32. Un couplage de l'écrou de vis 26 avec la pièce de remplissage 50 est produit par un élément de couplage 60. Cet élément de couplage 60 est un ressort-spirale comportant plusieurs spires de ressort 64. Une spire de ressort la plus proche de la pièce de remplissage 50 est coudée à son extrémité, perpendiculairement à la direction d'enroulement, et forme une broche 62 en saillie, qui s'étend, avec son axe, parallèlement à l'axe longitudinal de l'élément de couplage 60. Avec cette broche 62, l'élément de couplage 60 s'engage dans un évidement 51 de la pièce de remplissage 50, qui est prévu à cet effet. L'évidement 51 et la broche 62 sont réciproquement adaptés l'un à l'autre sur le plan dimensionnel et/ou de leur forme de réalisation, pour qu'entre la pièce de remplissage 50 et l'élément de couplage 60 il soit possible d'établir une liaison par serrage ou coincement. L'élément de couplage 60 entoure avec ses spires de ressort 64, la tête d'écrou de vis 30 de l'écrou de vis 26. On engendre, par un évasement des spires de ressort 64 lors du montage de l'élément de couplage 60, une précontrainte de ressort qui sollicite ou charge l'écrou de vis 26 dans la direction spatiale radiale. Par un étirage axial des spires de ressort 64 lors du montage de l'élément de couplage 60, l'élément de couplage 60 est en outre en mesure de fournir une force axiale qui presse la pièce de remplissage 50 avec son épaulement de butée ou d'appui 52, contre le flanc extérieur 29 de l'écrou de vis 26. Mode de fonctionnement : Si la vis d'entraînement 40 est entraînée par un moteur d'entraînement, tel que représenté par la flèche de direction R, à l'encontre du sens des aiguilles d'une montre, la précontrainte de ressort de l'élément de couplage 60 empêche un entraînement en rotation de l'écrou de vis 26. L'élément de couplage 60 prend en conséquence sa position de blocage et produit une liaison quasiment rigide entre l'écrou de vis 26 et la pièce de remplissage 50. Une poursuite de la rotation de la vis d'entraînement 40 à l'encontre du sens des aiguilles d'une montre, déclenche ainsi un mouvement axial de l'écrou de vis 26 dans la direction de la flèche A. Celui-ci se déplace vers la gauche sur la figure 1, jusqu'à ce que son extrémité 28 en forme de calotte sphérique vienne, comme cela est montré, en appui contre le lamage conique 24 à l'intérieur du piston de frein 10. Lorsque cette liaison par complémentarité de formes est atteinte, le piston de frein 10 suit également le mouvement axial de l'écrou de vis 26, jusqu'à ce qu'en définitive, une garniture de frein s'appuyant contre la plaque d'appui de garniture 14, vienne s'appuyer contre un corps de frein non représenté sur la figure. Le couple appliqué par le moteur d'entraînement est à présent converti, par la liaison par filetage entre la vis d'entraînement 40 et l'écrou de vis 26, en une force axiale qui charge ou sollicite la garniture de frein en empêchant ainsi une rotation débutante du corps de frein. La figure 1 montre le dispositif d'immobilisation 12 dans sa position de blocage. Dans ce cas, le dispositif d'immobilisation 12 avec sa vis d'entraînement 40, l'écrou de vis 26, l'élément de couplage 60 et la pièce de remplissage 50, remplit pratiquement totalement l'espace intérieur du piston de frein 10. Les espaces creux résiduels remplis de fluide de pression hydraulique se trouvant sous pression élevée, lors d'un actionnement hydraulique du piston de frein 10, prennent un volume minimal. La figure 2 montre le dispositif d'immobilisation 12 du piston de frein 10 selon la figure 1, dans la position débloquée. Des pièces mutuellement correspondantes sont désignées sur les deux figures par des repères identiques. Pour amener le dispositif d'immobilisation 12 dans la position débloquée représentée, le moteur d'entraînement électrique doit être entraîné dans le sens des aiguilles d'une montre (flèche de direction R'). Le moteur d'entraînement entraîne la vis d'entraînement 40 de manière correspondante. Comme la direction de rotation de l'écrou de vis 26 est orientée à l'encontre de la direction d'enroulement des spires de ressort 64 de l'élément de couplage 60, ces spires de ressort 64 individuelles s'ouvrent, avec pour conséquence un abaissement de la force de précontrainte radiale active de l'élément de couplage 60 sur l'écrou de vis 26. La force de précontrainte de ressort résiduelle de l'élément de couplage 60 est malgré tout encore suffisante pour empêcher un entraînement en rotation de l'écrou de vis 26 par la vis d'entraînement 40. L'écrou de vis 26 qui ne peut tourner en rotation effectue en conséquence un mouvement axial vers la droite (flèche de direction A') , et entraîne à cette occasion la pièce de remplissage 50, en raison de la liaison par complémentarité de formes entre la tête d'écrou de vis 30 et cette pièce de remplissage 50. Une position extrême est atteinte lorsque l'écrou de vis 26 vient, tel que représenté, buter avec la surface frontale de son col d'écrou de vis 32, contre le flasque de butée 44 de la vis d'entraînement 40, de sorte qu'une poursuite du mouvement axial de l'écrou de vis 26 est impossible. En raison de la force de précontrainte réduite de l'élément de couplage 60, une rotation continuelle de la vis d'entraînement 40 dans le sens des aiguilles d'une montre, conduit à ce que l'écrou de vis 26 puisse également absorber un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et que la liaison quasi rigide entre l'écrou de vis 26 et la pièce de remplissage 50 soit interrompue. L'élément de couplage 60 prend en conséquence une position de déblocage, de sorte que l'écrou de vis 26 est en mesure de tourner pratiquement sans entraves avec la vis d'entraînement 40 en rotation.35 Les forces axiales avec lesquelles l'écrou de vis 26, dans le cas d'un actionnement du dispositif d'immobilisation 12, est pressé contre ses deux butées d'extrémité, sont de grandeurs différentes comme on l'a déjà évoqué. Elles résultent de la configuration de la denture entre la vis d'entraînement 40 et l'écrou de vis 26 et de la précontrainte de ressort de l'élément de couplage 60. Grâce à une telle conception, les forces axiales maximales pouvant être atteintes sont suffisamment faibles pour permettre de supprimer à nouveau des tensions de serrage entre les pièces individuelles, par une simple inversion du sens de rotation du moteur d'entraînement. Un dispositif d'immobilisation 12 conforme à l'invention peut de ce fait à nouveau être débloqué à tout moment de ses positions extrêmes. Dès que l'écrou de vis 26 a pris l'une de ses deux positions extrêmes et ne peut plus effectuer de mouvement axial, le courant absorbé par le moteur d'entraînement augmente nettement. Cette augmentation du courant peut être relevée à l'aide d'un appareil de commande électronique et exploitée par celui-ci. De cette manière, les positions extrêmes de l'écrou de vis 26 peuvent être détectées de façon relativement simple, et le dispositif d'immobilisation 12 peut être commandé de manière correspondante. Des modifications et/ou des développements avantageux de 30 l'invention décrite peuvent naturellement être envisagés sans s'écarter du cadre de la protection. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'immobilisation électromécanique (12) pour un piston de frein (10) d'un frein de roue pouvant être actionné hydrauliquement, notamment d'un frein à disque, comprenant un piston de frein (10) cylindrique creux, une vis d'entraînement (40) s'engageant à l'intérieur du piston de frein (10), un moteur d'entraînement entraînant la vis d'entraînement (40) en un mouvement de rotation, et un écrou de vis (26) agencé sur la vis d'entraînement (40) et pouvant être entraîné en un mouvement de translation par le mouvement de rotation de la vis d'entraînement (4 0) , caractérisé par une pièce de remplissage (50) qui est logée de manière fixe en rotation et axialement coulissante à l'intérieur du piston de frein (10), entoure l'écrou de vis (26) et est liée de manière active à l'écrou de vis (26) au moyen d'un élément de couplage (60). 2. Dispositif d'immobilisation électromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de couplage (60) limite un couple pouvant être transmis la vis d'entraînement (40) à l'écrou de vis (26), lorsque l'écrou de vis (26) a pris l'une de ses positions extrêmes. 3. Dispositif d'immobilisation électromécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couple pouvant être transmis par l'élément de couplage (60) a une valeur élevée, différente en fonction du sens de rotation de la vis d'entraînement (40). 4. Dispositif d'immobilisation électromécanique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de couplage (60) presse l'un contre l'autre avec une force axiale, l'écrou de vis (26) et la pièce de remplissage (50). 5. Dispositif d'immobilisation électromécanique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'écrou de vis (26) s'appuie avec un flanc extérieur (29) contre un épaulement de butée (52) de la pièce de remplissage (50). 6. Dispositif d'immobilisation électromécanique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de couplage (60) présente une première extrémité avec au moins deux spires de ressort (64) qui entourent l'écrou de vis (26) et le sollicitent avec une précontrainte de ressort radiale, et en ce que l'élément de couplage (60) présente une deuxième extrémité reliée de manière fixe à la pièce de remplissage (50). 7. Dispositif d'immobilisation électromécanique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la vis d'entraînement (40) présente un flasque de butée (44) pour l'écrou de vis (26). 8. Dispositif d'immobilisation électromécanique selon la revendication 7, caractérisé en ce que le flasque de butée (44) est réalisé d'un seul tenant avec la vis d'entraînement (4 0) . 9. Dispositif d'immobilisation électromécanique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'écrou de vis (26) est une pièce en forme de douille à symétrie de rotation.