Brevet FR3132551A1 — publié le 20230811

Dispositif de serrage D pour système de freinage 2 comportant : - un actionneur électrique 10 destiné à fournir une force de serrage, - un organe d’application de force de serrage 7 à au moins un élément de friction, et - des moyens 11, du type à vis à billes, de conversion du mouvement de rotation d’un arbre de sortie 10A de l’actionneur électrique 10 en mouvement de translation de l’organe d’application de force de serrage 7, les moyens de conversion 11 comportant un écrou 12, recevant le mouvement de rotation de l’arbre de sortie 10A de l’actionneur 10 pour le transmettre à une vis 14 en mouvement de translation entre une position de repos n’appliquant pas de force de serrage et une position d’application de force de serrage, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un organe 22 pour le rappel élastique de la vis 14 en position de repos, cet organe 22 comportant une première extrémité 2, liée en translation à la vis 14, et une seconde extrémité 26, fixe par rapport au mouvement de translation de la vis 14. Figure pour l’abrégé : figure 3 Système de freinage à commande électromécanique muni de moyens garantissant la cessation du freinage L’invention se rapporte au domaine des systèmes de freinage pour véhicule, plus particulièrement au domaine des systèmes de freinage à commande électromécanique. On connaît déjà dans l’état de la technique un système de freinage pour véhicule, notamment automobile, du type à disque, c’est-à-dire comportant au moins deux éléments de friction destinés à coopérer par friction respectivement avec deux faces opposées d’un disque, solidaire en rotation d’une roue du véhicule. Le serrage des éléments de friction contre le disque provoque le freinage du véhicule. Lorsque les éléments de friction sont écartés des faces du disque, le freinage cesse. Pour réaliser le serrage des éléments de friction contre le disque, le système de freinage comprend un dispositif de serrage destiné à réaliser un déplacement relatif entre les éléments de friction. Plus particulièrement, ce dispositif de serrage comprend un ensemble à étrier muni d’un étrier, fixe ou flottant, qui porte au moins un organe d’application de force de serrage à au moins un des éléments de friction. Cet organe d’application de force de serrage, encore appelé piston, est destiné à serrer cet élément de friction contre le disque. Lorsque le freinage est activé, les efforts subis par l’étrier ont tendance à le déformer élastiquement entre une configuration de repos avant le freinage et une configuration déformée pendant le freinage. Il est connu de commander le piston par des moyens hydrauliques. Mais plus récemment, on a proposé de commander le piston par des moyens électromécaniques. Dans ces deux cas, le freinage est commandé par un conducteur du véhicule en actionnant une pédale de frein. Pour faire cesser le freinage, le conducteur relâche la pédale de frein. Dans le cas d’une commande du piston par des moyens hydrauliques, le piston a une forme générale de révolution et est intégré dans un circuit hydraulique. Plus particulièrement, le piston est monté coulissant axialement dans une chambre hydraulique de forme complémentaire ménagée dans l’étrier. La chambre hydraulique est délimitée par un joint d’étanchéité agencé entre des surfaces périphériques interne et externe respectivement de la chambre hydraulique et de l’organe d’application de force de serrage. Lorsque le freinage est activé, les efforts subis par le joint d’étanchéité ont tendance à le déformer élastiquement entre une configuration de repos avant le freinage et une configuration déformée pendant le freinage. Dans un système de freinage à commande hydraulique, lorsque la pédale de frein est relâchée, le freinage cesse et les éléments de friction s’écartent du disque sous l’effet de diverses forces élastiques de rappel du piston vers une position de desserrage. Ces forces élastiques de rappel sont dues notamment au retour de l’étrier et du joint d’étanchéité dans leur configuration de repos, et à une dépression engendrée dans le circuit hydraulique lorsque la pédale de frein est relâchée. Dans le cas d’une commande du piston par des moyens électromécaniques, l’ensemble à étrier comprend des moyens électromécaniques de déplacement du piston comportant au moins un actionneur électrique, tel qu’un moteur électrique, muni d’un arbre rotatif. Un mécanisme de conversion de mouvement, comprenant habituellement un train d’engrenages et un système de vis sans fin, convertit le mouvement de rotation de l’arbre de l’actionneur électrique en mouvement de translation du piston et de l’élément de friction. Toutefois, dans le cas d’une commande par des moyens électromécaniques, lorsque la pédale de frein est relâchée, contrairement à une commande hydraulique, il n’y a plus de rappels élastiques possibles dus au retour d’un joint d’étanchéité dans sa configuration de repos et à une dépression engendrée par un circuit hydraulique. De plus le rappel élastique dû au retour de l’étrier dans sa configuration de repos ne permet parfois pas de s’opposer suffisamment efficacement à des forces de friction résiduelles entre les éléments de friction et le disque ou encore à des forces de friction entre certains éléments des moyens électromécaniques de commande. Par conséquent, lorsque le freinage cesse, le temps de réponse pour que le piston revienne vers sa position de desserrage s’avère trop long, au moins dans certains cas. L'invention a notamment pour but de fournir un système de freinage électromécanique garantissant la cessation du freinage avec un temps de réponse satisfaisant. A cet effet l’invention a pour objet un dispositif de serrage pour système de freinage comportant : - un actionneur électrique destiné à fournir une force de serrage, - un organe d’application de force de serrage à au moins un élément de friction, et - des moyens, du type à vis à billes, de conversion du mouvement de rotation d’un arbre de sortie de l’actionneur électrique en mouvement de translation de l’organe d’application de force de serrage, les moyens de conversion comportant un écrou, recevant le mouvement de rotation de l’arbre de sortie de l’actionneur pour le transmettre à la vis en mouvement de translation entre une position de repos n’appliquant pas de force de serrage et une position d’application de force de serrage. Le dispositif de serrage comporte en outre un organe pour le rappel élastique de la vis en position de repos, cet organe comportant une première extrémité, liée en translation à la vis, et une seconde extrémité, fixe par rapport au mouvement de translation de la vis. Ainsi lorsque la pédale de frein est relâchée, le rappel élastique dû à la fois au retour de l’étrier dans sa configuration de repos et à l’action de l’organe de rappel permet de s’opposer à des forces de friction résiduelles entre les éléments de friction et le disque et à des forces de friction entre certains éléments des moyens électromécaniques de commande, permettant ainsi le retour de l’organe d’application de force de serrage dans la position de repos. En conséquence, l’organe d’application de la force de serrage recule avec un temps de réponse adapté. Le freinage cesse ainsi de façon fiable. La sécurité du système de freinage est donc améliorée. De préférence, l’organe de rappel est configuré pour exercer une force de rappel capable de compenser des forces de friction résiduelles entre les éléments de friction et le disque et des forces de friction entre certains éléments des moyens électromécaniques de commande, permettant le recul maximal de l’organe d’application de force de serrage. Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du dispositif de serrage prises seules ou en combinaison : - L'organe de rappel est un organe de traction. - Les moyens de conversion de mouvement comprennent un train d’engrenages, la seconde extrémité de l’organe de traction étant liée fixe en translation à un organe de liaison solidaire d’une bague de roulement à billes du train d’engrenages. - L’organe de traction est un ressort hélicoïdal. L’ajout d’un ressort hélicoïdal a très peu d’impact sur l’encombrement et le poids du système de freinage, et ne requiert pas de modification de l’environnement du système de freinage. C’est également une solution simple et peu onéreuse. - La seconde extrémité du ressort hélicoïdal est liée fixe en translation à un palier de liaison solidaire de la bague de roulement à billes par montage libre en rotation sur le palier de liaison d’une spire proximale de liaison de ce ressort hélicoïdal. De façon générale, on qualifie de «proximal » un élément ayant une position proche de l’actionneur électrique, par opposition à un élément « distal » ayant une position éloignée de cet actionneur électrique, c’est-à-dire proche de l’élément de friction. - La première extrémité du ressort hélicoïdal est liée en translation à la vis par emboîtement élastique d’une spire distale de liaison de ce ressort hélicoïdal dans au moins une gorge annulaire de liaison ménagée dans un alésage axial de la vis. - La vis comporte au moins deux gorges de liaison ménagées dans l’alésage axial de la vis en étant espacées axialement entre elles, la spire de liaison du ressort hélicoïdal étant destinée à s’emboîter successivement dans chaque gorge de liaison en fonction d’un dépassement de seuil d’allongement du ressort hélicoïdal. Ceci permet d’ancrer le moyen de rappel en au moins deux points différents dans la direction longitudinale de la vis. La longueur de la course de rappel est ainsi maintenue constante. Ceci permet une adaptation au degré d’usure de l’élément de friction et la force de rappel est ainsi maintenue constante. - L’organe de rappel est un organe de torsion. - Les moyens de conversion de mouvement comprennent un train d’engrenages, la seconde extrémité de l’organe de torsion étant fixée à un organe de liaison solidaire en rotation d’une bague rotative de roulement du train d’engrenages. - La raideur de l’organe de rappel est inférieure ou égale à 5 N/mm. L’invention a également pour objet un système de freinage pour véhicule, du type comportant au moins deux éléments de friction destinés à coopérer par friction respectivement avec deux faces opposées d’un disque, solidaire en rotation d’une roue du véhicule. Le système de freinage comporte au moins un dispositif de serrage tel que décrit ci-avant, pour serrer les deux éléments de friction sur les deux faces opposées du disque. De façon optionnelle, le système de freinage est du type autobloquant. Dans ces systèmes de freinage, lorsque la pédale de frein est relâchée, la pression des éléments de friction est maintenue sur le disque jusqu’à ce que l’actionneur électrique commande l’écartement des éléments de friction. Dans ces systèmes de freinage, l’invention permet de pallier une panne du moteur de l’actionneur électrique qui impliquerait un freinage non souhaité. La sécurité des systèmes de freinage autobloquants est ainsi améliorée. L’invention a encore pour objet un véhicule comprenant au moins un système de freinage tel que défini ci-avant. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une vue schématique de dessus d’un véhicule dans lequel un système de freinage selon l'invention est agencé ; la est une vue schématique d’un système de freinage auquel l'invention peut être appliquée ; la est une vue en coupe d’un dispositif de serrage selon un mode de réalisation de l’invention, en position de repos ; la est une vue similaire à la montrant une variante du mode de réalisation de la ; la est une vue de détail en coupe similaire à la , montrant la variante de la pour un premier état d’usure de l’élément de friction ; la est une vue similaire à la , pour un deuxième état d’usure de l’élément de friction ; la est une vue similaire à la ou 6, pour un troisième état d’usure de l’élément de friction. Dispositif de serrage (D) pour système de freinage (2) comportant : - un actionneur électrique (10) destiné à fournir une force de serrage, - un organe d’application de force de serrage (7) à au moins un élément de friction (4A, 4B), et - des moyens (11), du type à vis à billes, de conversion du mouvement de rotation d’un arbre de sortie (10A) de l’actionneur électrique (10) en mouvement de translation de l’organe d’application de force de serrage (7), les moyens de conversion (11) comportant un écrou (12), recevant le mouvement de rotation de l’arbre de sortie (10A) de l’actionneur (10) pour le transmettre à une vis (14) en mouvement de translation entre une position de repos n’appliquant pas de force de serrage et une position d’application de force de serrage, caractérisé en ce qu ’il comporte en outre un organe (22) pour le rappel élastique de la vis (14) en position de repos, cet organe (22) comportant une première extrémité (24), liée en translation à la vis (14), et une seconde extrémité (26), fixe par rapport au mouvement de translation de la vis (14). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 1, dans lequel l'organe de rappel (22) est un organe de traction. Dispositif de serrage (D) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de conversion de mouvement (11) comprennent un train d’engrenages (15), la seconde extrémité (26) de l’organe de traction (22) étant liée fixe en translation à un organe de liaison (20) solidaire d’une bague (18) de roulement à billes du train d’engrenages (15). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’organe de traction (22) est un ressort hélicoïdal. Dispositif de serrage (D) selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, dans lequel la seconde extrémité (26) du ressort hélicoïdal (22) est liée fixe en translation à un palier de liaison (20) solidaire de la bague (18) de roulement à billes par montage libre en rotation sur le palier de liaison (20) d’une spire proximale (26) de liaison de ce ressort hélicoïdal (22). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 4, dans lequel la première extrémité (24) du ressort hélicoïdal (22) est liée en translation à la vis (14) par emboîtement élastique d’une spire distale (24) de liaison de ce ressort hélicoïdal (22) dans au moins une gorge annulaire (28) de liaison ménagée dans un alésage axial (16) de la vis (14). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 6, dans lequel la vis (14) comporte au moins deux gorges (28) de liaison ménagées dans l’alésage axial (16) de la vis (14) en étant espacées axialement entre elles, la spire distale (24) de liaison du ressort hélicoïdal (22) étant destinée à s’emboîter successivement dans chaque gorge (28) de liaison en fonction d’un dépassement de seuil d’allongement du ressort hélicoïdal (22). Dispositif de serrage selon la revendication 1, dans lequel l’organe de rappel est un organe de torsion. Dispositif de serrage selon la revendication 8, dans lequel les moyens de conversion de mouvement comprennent un train d’engrenages, la seconde extrémité de l’organe de torsion étant fixée à un organe de liaison solidaire en rotation d’une bague rotative de roulement du train d’engrenages. Système de freinage (2) pour véhicule (1), du type comportant au moins deux éléments de friction (4A, 4B) destinés à coopérer par friction respectivement avec deux faces opposées (FA, FB) d’un disque (5), solidaire en rotation d’une roue (3) du véhicule (1), caractérisé en ce qu ’il comporte au moins un dispositif de serrage (D) selon l’une quelconque des revendications précédentes pour serrer les deux éléments de friction (4A, 4B) sur les deux faces opposées (FA, FB) du disque (5). Système de freinage (2) selon la revendication 10, caractérisé en ce qu ’il est du type autobloquant. Véhicule (1), caractérisé en ce qu ’il comprend au moins un système de freinage (2) selon la revendication 10 ou 11.