Brevet FR3030000A1 — publié le 20160617

« Boîtier d'actionneur électrique de frein intégrant un capteur de rotation prévu pour être mis en oeuvre dans un système ABS » L'invention se rapporte à un boîtier d'actionneur électrique de frein solidarisé à une partie fixe du frein, cet actionneur électrique de frein pouvant recevoir des instructions de commande de freinage depuis une unité électronique de commande d'actionneur. Selon l'invention, le boîtier intègre un capteur de rotation prévu pour être mis en oeuvre dans un système antiblocage. Le capteur de rotation génère des données d'informations de rotation qui sont transmises à un module de contrôle électronique de gestion de capteur du système antiblocage. Il est également proposé un système de freinage comprenant un tel boîtier et un véhicule ou sous ensemble de véhicule comprenant un tel système. Etat de la technique Dans un véhicule automobile, la fonction de frein de service consiste principalement à ralentir le véhicule et obtenir son arrêt. Dans la plupart des automobiles actuelles, le frein de service est assuré par des freins à tambour ou des freins à disque, ou à disques à l'avant du véhicule et à tambours à l'arrière à véhicule. La FIGURE 1 illustre un exemple typique de frein à tambour 1 , qui comprend un tambour 2 coaxial avec la roue, monté solidaire de la roue, et dont une jupe porte une piste intérieure de frottement 3. Cette jupe coiffe un mécanisme monté sur un plateau 10 coaxial avec l'axe A du moyeu de la roue. Le plateau est solidaire du demi-train portant le moyeu. Ce mécanisme comprend deux segments 4, 5 en arcs de cercle montés face à face autour de l'axe de rotation A du tambour. Sur leur surface extérieure, des garnitures de frottement 6, 7 viennent appuyer sur la piste du tambour lorsqu'ils sont écartés vers l'extérieur. Dans les modes appelés "simplex" et "duplex", chaque segment est écarté à une extrémité par un actionneur 8, et son autre extrémité opposée s'appuie tangentiellement à la rotation sur une plaque de butée 9 solidaire du plateau 10, en général par rivetage. Lorsque les segments sont mis en pression contre la piste du tambour, tout mouvement ou effort en rotation de la roue imprime un couple de rotation aux segments, qu'ils 3030000 -2 transmettent au plateau au moins en partie par cette plaque de butée. En configuration "simplex", comme illustré en FIGURE 1, pour le frein de service, les deux segments sont actionnés en leurs deux extrémités d'un même côté, typiquement par un même actionneur hydraulique 8 à double 5 piston et qui est fixé au plateau. C'est le mode le plus classique, qui est simple et d'un fonctionnement fiable et régulier. La fonction de frein de stationnement, ou de « parking », consiste à maintenir un véhicule immobilisé de façon continue pendant de longues durées. Depuis longtemps, comme illustré en FIGURE 1, il est connu 10 d'assurer cette fonction au sein du même frein à tambour que pour le frein de service, à l'aide d'un levier 11 tiré par un câble 12 lui-même maintenu sous tension par un mécanisme à cliquet. Le levier 11 pivote sur l'extrémité mobile d'un segment 4, et l'écarte de l'autre segment 5 par une biellette de réaction 13. 15 La fonction de frein de secours consiste à ralentir un véhicule en mouvement de façon exceptionnelle, par exemple en cas de défaillance du circuit de commande du frein de service. Très souvent, ce fonctionnement est réalisé par le même mécanisme que le frein de stationnement. Il a aussi été proposé d'activer le frein de stationnement par un autre 20 actionneur disposé entre les deux extrémités des segments, du côté opposé à l'actionneur de frein de service, comme par exemple un actionneur mécanique dans le document FR2697599 ou un actionneur électrique dans le document W0200799040. Dans un véhicule muni d'un système antiblocage, comme c'est le cas sur 25 la grande majorité des véhicules, il est prévu un capteur de rotation 14 d'une ou plusieurs roues. Typiquement, ce capteur est disposé devant la trajectoire d'un ou plusieurs repères mobiles en rotation avec la roue, par exemple une série d'aimants qui défilent devant un tel capteur à effet Hall. Dans le cas de frein de service à tambour, le capteur de rotation est en 30 général fixé sur le plateau qui est solidaire du train roulant et supporte les segments, ou sur une platine qui supporte ce plateau, comme illustré par en FIGURE 1. Cette fixation a pour inconvénient d'engendrer une conception de frein de parking nécessitant un volume spécifique pour le capteur de rotation. 3030000 Cette disposition représente une opération de montage spécifique, dont un câblage spécifique dédié au capteur de rotation, ce qui représente un coût et une complexité. Un but de l'invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de 5 l'état de la technique, et/ou d'améliorer la souplesse et la simplicité de montage tout en conservant ou en améliorant la robustesse et le coût de la fabrication, de la maintenance et/ou du fonctionnement. Exposé de l'invention 10 Selon un premier aspect de l'invention, on atteint au moins l'un des objectifs précités avec un boîtier agencé pour recevoir un actionneur électrique de frein d'une roue. Le boîtier est agencé pour être solidarisé à une partie fixe du frein et l'actionneur électrique de frein est apte à recevoir des instructions de commande de freinage par un connecteur 15 d'actionneur depuis une unité électronique de commande d'actionneur. Selon l'invention, ce boîtier d'actionneur intègre un capteur de rotation de la roue prévu pour être mis en oeuvre dans un système antiblocage (ABS) de la roue. Ce capteur de rotation est prévu pour générer des données, dites d'information de rotation, transmises à un module de contrôle 20 électronique de gestion de capteur du système antiblocage. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le frein est un frein à tambour et la partie fixe de frein est alors aussi dénommée plateau de frein. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, éventuellement 25 combinable avec celui qui précède, l'actionneur électrique de frein est un actionneur électrique de frein de parking, ou encore de frein de secours. Un tel frein de stationnement et de secours fonctionnant en mode "duoservo" est par exemple décrit dans la demande de brevet français 1363706 du 30 décembre 2013, du même demandeur et non encore publiée. 30 Ainsi, l'invention propose l'intégration du capteur de rotation du système antiblocage dans le boîtier d'actionneur électrique. Etant intégré au boîtier, le capteur de rotation n'engendre pas de coût spécifique qui viendrait en plus de l'installation de l'actionneur électrique 35 de frein. 3030000 -4 Etant intégré au boîtier, le capteur de rotation n'implique pas de prévoir un volume spécifique pour le capteur de rotation lors de la conception du frein de parking. Selon une particularité avantageuse, le capteur de rotation envoie les 5 données d'informations de rotation au module de gestion de capteur par le connecteur d'actionneur. Il est ainsi possible d'utiliser le même connecteur que celui prévu pour commander l'actionneur. Il est ainsi proposé une connexion du capteur de rotation par le même moyen, c'est à dire par exemple par le même faisceau, que celui utilisé pour commande 10 l'actionneur. Cette caractéristique entraîne une facilité d'installation mais aussi une durée d'installation de l'ensemble plus courte ou encore un coût moindre d'installation de l'ensemble. Selon une particularité de l'invention, l'actionneur électrique est adapté pour échanger en outre des données d'informations d'actionneur avec 15 l'unité de commande d'actionneur par le connecteur d'actionneur. Les données d'informations d'actionneur comprennent par exemple des informations de position ou d'effort de l'actionneur ou encore les instructions de freinage, possiblement séparées de l'alimentation en puissance. Le boîtier selon l'invention comprend un dispositif de 20 multiplexage agencé : - pour multiplexer les données d'informations d'actionneur avec les données d'informations de rotation, et - pour envoyer ces données par au moins un conducteur commun. Dans un mode de réalisation particulier, le boîtier selon l'invention 25 intègre en outre un module électronique qui inclue le module de contrôle électronique de gestion de capteur et est agencé pour générer des instructions de commande d'actionneur à partir des données de rotation. Il peut être par exemple particulièrement avantageux, après que l'actionneur a reçu une instruction de freinage de parking, d'assurer effectivement, et 30 localement, c'est à dire au niveau du boîtier, un resserrage du freinage de parking ou « reclamping », par exemple dès lors qu'une rotation est détectée par le module de contrôle électronique de gestion de capteur grâce au capteur de rotation. 3030000 -5 Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un système de freinage comprenant : - un actionneur électrique muni d'un boîtier selon l'invention ; - un module de gestion de capteur de rotation agencé pour recevoir les 5 données d'informations de rotation en provenance du boîtier ; - une unité de commande d'actionneur extérieure au boîtier et agencée pour envoyer des instructions de commande de freinage au boîtier. Dans un mode de réalisation particulier du système selon l'invention, 10 l'unité de commande d'actionneur est configurée pour utiliser les données du capteur de rotation. Avantageusement, l'actionneur électrique de frein prévu pour être reçu dans le boîtier est un actionneur électrique de frein à tambour. Avantageusement, l'actionneur électrique de frein prévu pour être reçu 15 dans le boîtier est un actionneur de frein de parking. Avantageusement, le boîtier comprend une partie formant un passage de câble au travers de la partie fixe du frein pour un ou plusieurs conducteurs transportant les données de rotation. Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un véhicule ou 20 un sous ensemble de véhicule comprenant un boîtier d'actionneur ou un système selon l'invention. Liste des figures D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la 25 lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de figures annexées sur lesquelles : - la FIGURE 1 est une vue de face, selon l'axe de rotation, illustrant un exemple d'art antérieur d'un mécanisme de frein à tambour de 30 type simplex avec une fonction de frein de stationnement obtenue par un levier actionné par un câble ; - la FIGURE 2 est une vue en perspective d'un boîtier d'actionneur électrique selon l'invention disposé dans un mécanisme de frein à tambour ; 3030000 -6 - la FIGURE 3 est une vue schématique d'un système de freinage selon l'invention. Description des figures Ces modes de réalisation n'étant nullement limitatifs, on pourra 5 notamment réaliser des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite, isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique. 10 La FIGURE 2 illustre un frein à tambour 20 tel que décrit dans la demande française 1363706 du 30 décembre 2013, non encore publiée. Ce frein à tambour 20 provoque un couple de freinage entre le tambour (non représenté ici) et le plateau 21 en mouvement de rotation l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation B. Dans une architecture 15 classique de véhicule routier, le plateau 21 est fixé en rotation sur le châssis du véhicule, en général par l'intermédiaire d'un train ou d'un demi-train roulant suspendu. Le tambour est solidaire de la roue, et est fixé en translation et guidé en rotation autour de l'axe B par le moyeu et ses roulements, non représentés ici. 20 En mode frein de service, le couple de freinage est créé par absorption d'énergie sous l'effet d'un frottement entre : - une piste de frottement portée par une surface intérieure du tambour, de façon similaire au tambour de la FIGURE 1, - et d'autre part des garnitures de frottement 22, 23 portées 25 respectivement par un premier et un deuxième segments 24, 25. Ce frottement est susceptible d'être obtenu par écartement des segments vers l'extérieur sous l'effet d'un premier actionneur 26, ici un vérin hydraulique qui peut être fixé au plateau 21. Dans cet exemple, le frein à tambour 20 est agencé pour fonctionner en 30 mode simplex lorsqu'il est actionné en tant que frein de service : le premier actionneur 26 comprend deux pistons 27, 28 opposés, qui actionnent chacun l'un des segments 24, 25 en écartant l'une de l'autre leurs deux extrémités en vis-à-vis 29, 30, c'est-à-dire celles situées d'un même côté de l'axe de rotation B, ici appelées "extrémités mobiles" et 35 situées en haut de la figure. A son extrémité opposée 31, 32, dite 3030000 -7 extrémité de butée, chaque segment s'appuie au plateau 21 par l'intermédiaire d'un élément d'ancrage solidaire du plateau, et formant ainsi une butée pour ce segment. Cet élément d'ancrage est en même temps un élément de transmission de couple entre segment et plateau. 5 Dans cet exemple, l'élément d'ancrage des deux segments est réalisé par le boîtier 33 d'un deuxième actionneur 34, formant un actionneur électrique de frein de parking, par lequel celui-ci est solidaire du plateau 21. L'actionneur électrique 34 comprend un ensemble d'actionnement 44, 10 par exemple un système vis-écrou, qui, en mode frein de stationnement ou de secours, appuie sur les extrémités de butée 31, 32 des segments 24, 25 pour les écarter l'une de l'autre, et mettre ainsi les segments en appui contre la piste de frottement du tambour. L'ensemble d'actionnement 44 est mobile en translation par rapport au 15 boîtier 33, sur lequel il vient en butée d'un côté ou de l'autre en fonction du sens du couple de rotation appliqué par la roue et contrarié par le frein, en frein de service comme en frein de parking. Par son extrémité opposée 29, le premier segment 24 prend appui sur un élément intercalaire 35 par une articulation 36, par exemple une liaison 20 pivot ou toute autre coopération de formes comme des encoches engagées entre elles. L'élément intercalaire 35, par exemple une biellette, est mobile ou "flottant" par rapport au plateau 21, et est articulé de la même façon avec l'extrémité 30 de l'autre segment 25, de façon à maintenir écartées l'une 25 de l'autre leurs deux extrémités mobiles 29, 30. Dans le présent exemple, cet élément intercalaire est formé par une biellette 35 qui porte aussi le mécanisme de rattrapage du jeu résultant de l'usure des garnitures 22, 23. Le frein de parking fonctionne ainsi en mode « duo servo ». Il est également représenté un ensemble motoréducteur 38 électrique. 30 Cet ensemble motoréducteur 38 est renfermé dans un boîtier 39 de forme globalement cylindrique, sur lequel est assemblé de façon étanche un couvercle arrière 40, qui est traversé de façon étanche par les fils électriques 41 d'alimentation et/ou de commande du moteur via un connecteur d'actionneur 42. 3030000 _g Ainsi, le boîtier d'actionneur 33 est agencé pour recevoir l'actionneur électrique 34 de frein et est solidarisé au plateau 21 qui est une partie fixe dudit frein. Comme l'illustre la FIGURE 3, l'actionneur électrique 34 est agencé pour 5 recevoir des instructions de commande de freinage par le connecteur d'actionneur 42 depuis une unité électronique de commande d'actionneur UCA. Le boîtier 33 intègre un capteur de rotation 43 prévu pour être mis en oeuvre dans un système antiblocage (ABS). Le capteur de rotation 43 est apte à générer des données d'informations de rotation DR transmises à 10 un module de contrôle électronique de gestion de capteur MABS du système antiblocage. Le capteur de rotation 43 envoie les données d'informations de rotation DR au module de gestion de capteur par le connecteur d'actionneur 42. Le boîtier 33 comprend une partie formant un passage de câble (non 15 représentée) au travers du plateau 21 pour plusieurs conducteurs transportant les données d'informations de rotation DR. Le boîtier 33 est en outre adapté pour échanger des données d'informations d'actionneur DA dans les deux sens avec l'unité de commande d'actionneur UCA par le connecteur d'actionneur 42. 20 Le boîtier 33 peut par exemple comprendre un dispositif électronique local LECU, dans lequel l'invention propose d'ajouter une fonction de multiplexage MUX, qui est alors agencé d'une part pour multiplexer les données d'informations d'actionneur DA avec les données d'informations de rotation DR et d'autre part pour envoyer les données ainsi multiplexées 25 par au moins les fils électriques 41. De plus, le boîtier 33 reçoit une alimentation électrique permanente, de préférence par le connecteur 42, pour alimenter le dispositif MUX+LECU. La partie LECU assure des fonctions locales de gestion d'actionneur, par exemple le pilotage du moteur à partir des données d'instructions de freinage et/ou un traitement 30 local des informations d'actionneur DA avant leur envoi. Selon une particularité de l'invention, le dispositif électronique local MUX+LECU reçoit les données d'informations de rotation DR et les utilise pour réaliser tout ou partie de la gestion de l'actionneur, possiblement en lieu et place de l'unité de commande d'actionneur UCA. Par exemple, il peut réaliser une 35 supervision du frein de parking, après que l'actionneur a reçu une 3030000 -9 instruction de freinage de parking, dans laquelle la partie LECU assure effectivement, et localement, un resserrage du freinage de parking dès lors qu'une rotation est détectée par le module de contrôle électronique de gestion de capteur grâce au capteur de rotation 43. 5 La FIGURE 4 illustre un autre exemple d'un boîtier d'actionneur uniquement décrit pour ses différences avec l'exemple de la FIGURE 3. Dans cet exemple, les fils électriques 41 transportent séparément les données d'information d'actionneur DA et les données d'informations de rotation DR. Dans cette configuration, il n'est alors pas nécessaire de 10 disposer un dispositif de type MUX+LECU dans le boîtier d'actionneur, par exemple si les informations de freinage comprennent uniquement l'alimentation électrique directe du moteur. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être 15 décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des 20 autres. On pourra par exemple appliquer l'enseignement de ce brevet à un frein de service électrique d'un frein à tambour ou encore à un frein de service électrique d'un frein à disque ou un frein de parking électrique d'un frein à disque. 25 L'homme du métier comprendra en outre qu'on peut séparer l'unité de commande d'actionneur UCA en deux sous ensembles, par exemple d'une part une partie locale installée dans le boîtier d'actionneur, par exemple confondue avec le module MUX, et d'autre part une partie centrale au véhicule, pouvant être intégrée dans l'un ou l'autre des calculateurs 30 existants par ailleurs dans le véhicule. 3030000 - 10 - Nomenclature Etat de la technique 1 frein à tambour 5 2 tambour 3 piste intérieure de frottement du tambour 4, 5 segments du frein à tambour 1 6,7 garnitures de frottement des segments 4, 5 8 actionneur hydraulique de frein de service 10 9 plaque de butée solidaire du plateau 10 10 plateau du frein à tambour 1 11 levier de frein de parking 12 câble de frein de parking 13 biellette de réaction de frein de parking 15 14 capteur de rotation A axe de rotation du frein à tambour 1 Invention 20 frein à tambour 20 21 plateau du frein à tambour 20 22, 23 garnitures de frottement 24, 25 premier et deuxième segments 26 premier actionneur - actionneur hydraulique de frein de service 27, 28 deux pistons du premier actionneur 26 25 29, 30 extrémités en vis à vis côté du premier actionneur 26 31, 32 extrémités opposées aux extrémités 29, 30 33 boîtier d'actionneur électrique 34 deuxième actionneur - actionneur électrique de frein de parking 30 35 élément intercalaire - biellette de rattrapage de jeu 36, 37 articulations 38 motoréducteur 39 boîtier de motoréducteur couvercle arrière de motoréducteur 35 41 fils électriques 3030000 42 connecteur d'actionneur électrique 43 capteur de rotation 44 ensemble d'actionnement 44 par système vis-écrou B axe de rotation du frein à tambour 20 5 DA données d'informations d'actionneur DR données d'informations de rotation MABS module de contrôle électronique de gestion de capteur MUX unité de multiplexage (+ L-ECU) UCA unité de commande d'actionneur électrique REVENDICATIONS1. Boîtier (33) agencé pour recevoir un actionneur électrique (34) de frein d'une roue, ledit boîtier étant agencé pour être solidarisé à une partie fixe (21) dudit frein, ledit actionneur électrique de frein étant apte à recevoir des instructions de commande de freinage par un connecteur d'actionneur (42) depuis une unité électronique de commande d'actionneur (UCA), ledit boîtier intégrant un capteur de rotation (43) de ladite roue prévu pour être mis en oeuvre dans un système antiblocage de ladite roue, ledit capteur de rotation (43) étant apte à générer des données (DR), dites d'informations de rotation, transmises à un module de contrôle électronique de gestion de capteur (MABS) dudit système antiblocage. 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de rotation (43) envoie les données d'informations de rotation au module de gestion de capteur (MABS) par le connecteur d'actionneur (42). 3. Boîtier selon la revendication 2, caractérisé ce qu'il est adapté pour échanger en outre des données d'informations d'actionneur (DA) avec l'unité de commande d'actionneur (UCA) par ledit connecteur d'actionneur (42) et en ce qu'il comprend un dispositif de multiplexage (MUX) agencé : - pour multiplexer lesdites données d'informations d'actionneur (DA) avec les données d'informations de rotation (DR) ; et - pour envoyer lesdites données par au moins un conducteur commun (41). 4. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il intègre en outre un module électronique qui inclue le module de contrôle électronique de gestion de capteur et est agencé pour générer des instructions de commande d'actionneur à partir desdites données de rotation. 5. Système (100) de freinage comprenant : 3030000 - 13 - - un actionneur électrique muni d'un boîtier (33) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4; - un module de gestion de capteur de rotation (MABS) agencé pour recevoir les données d'informations de rotation (DR) en provenance 5 dudit boîtier (33) ; - une unité de commande d'actionneur (UCA) extérieure audit boîtier et agencée pour envoyer des instructions de commande de freinage (IF) audit boîtier (33). 10 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité de commande d'actionneur (UCA) est configurée pour utiliser les données (DR) du capteur de rotation (43). 7. Système selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, 15 caractérisé en ce que l'actionneur électronique de frein (34) prévu pour être reçu dans le boîtier (33) est un actionneur électronique de frein à tambour. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, 20 caractérisé en ce que l'actionneur électronique de frein (34) prévu pour être reçu dans le boîtier (33) est un actionneur de frein de parking. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier (33) comprend une partie formant un passage de 25 câble au travers de la partie fixe du frein du boîtier pour un ou plusieurs conducteurs transportant les données de rotation (DR). 10. Véhicule ou sous ensemble de véhicule comprenant un boîtier d'actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ou un 30 système (100) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10.