Brevet FR3136267A1 — publié le 20231208

L’invention se rapporte à un dispositif de serrage pour système de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments de friction à l’aide d’un actionneur électrique comportant un mécanisme (15) de conversion du mouvement de rotation d’un arbre de sortie de l’actionneur électrique en mouvement de translation du type vis à billes comportant un écrou couplé à une vis (17) par des billes et un mécanisme (19) de découplage radial et/ou tangentiel d’une butée (11) destinée à recevoir un élément de friction par rapport à une extrémité libre (17a) de la vis (17) du mécanisme (15) de conversion afin d’améliorer la résistance mécanique de ce dernier (15). Figure pour l’abrégé : figure 5 Système de freinage à robustesse et résistance mécanique améliorée Domaine technique de l’invention L’invention se rapporte au domaine des systèmes de freinage pour véhicule, plus particulièrement des systèmes de freinage du type électromécanique. Arrière-plan technique Un système de freinage d’un véhicule notamment automobile comporte en général des dispositifs mécaniques de serrage comprenant notamment des éléments de friction, tels que des plaquettes de frein, reliés à un actionneur apte à rapprocher une paire de ces éléments de friction en direction de deux faces opposées d’un disque solidaire d’une roue du véhicule pour l’enserrer et ainsi freiner le véhicule par friction des éléments de friction contre le disque, ou de les écarter dans le but de cesser le freinage. Dans le cas des systèmes de freinage du type électromécanique, les dispositifs mécaniques de serrage comportent au moins un actionneur électrique tel qu’un moteur muni d’un arbre de sortie rotatif. Par conséquent, ces dispositifs mécaniques de serrage du type électromécanique doivent comporter un mécanisme de conversion du mouvement de rotation de l’arbre de sortie de l’actionneur électrique en mouvement de translation nécessaire au rapprochement des éléments de friction ce qui les rend plus compliqués que ceux du type hydraulique. En outre, au fur et à mesure de l’utilisation du système de freinage, les éléments de friction s’usent par la friction contre le disque. On comprend donc que la course du mécanisme de conversion doit prendre en compte cette variation de distance au fur et à mesure de l’usure, c'est-à-dire la diminution d’épaisseur, des éléments de friction. Enfin, pendant la friction, une forte contrainte tangentielle est induite par le disque en mouvement contre les éléments de friction imposé notamment par l’inertie du véhicule. L’extrémité du mécanisme de conversion doit donc également être dimensionné afin de garantir une résistance à la fatigue engendrée par ces contraintes tangentielles répétées. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de serrage pour système de freinage garantissant des mouvements réversibles de serrage et de desserrage du disque par les éléments de friction qui soient fiables, c'est-à-dire notamment dont la contrainte axiale exercée par l’extrémité du mécanisme de conversion soit orientée de manière reproductible dans les deux sens de mouvement, mais également qui soient robustes, c'est-à-dire dont la durée de vie est compatible à celle du véhicule sans disfonctionnement. À cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de serrage pour système de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments de friction et comportant un bâti supportant un actionneur électrique destiné à fournir la force de serrage et un mécanisme de conversion du mouvement de rotation d’un arbre de sortie de l’actionneur électrique en mouvement de translation qui est couplé à l’actionneur électrique afin de permettre le mouvement de déplacement relatif entre les éléments de friction selon une direction rectiligne axiale, caractérisé en ce que le mécanisme de conversion est du type vis à billes comportant un écrou couplé à une vis par des billes et en ce que le dispositif de serrage comporte un mécanisme de découplage radial et/ou tangentiel d’une butée destinée à recevoir un élément de friction par rapport à une extrémité libre de la vis du mécanisme de conversion afin d’améliorer la résistance mécanique de ce dernier. Avantageusement selon l'invention, le mécanisme de conversion permet, par l’utilisation de liaisons ponctuelles à l’aide des billes, de diminuer la friction entre la vis et l’écrou. On comprend donc que la transmission de force de l’actionneur électrique aura un rendement peu impacté, c'est-à-dire que peu de force sera absorbée par le mécanisme de conversion. En outre, la vis est déplacée selon des mouvements de grande précision et selon une usure des surfaces négligeable. Enfin, le mouvement de rotation de l’arbre de sortie de l’actionneur électrique converti en mouvement de translation est totalement réversible entre une position rapprochée des éléments de friction, dite de contact avec le disque, et une position éloignée des éléments de friction, dite de repos dans laquelle les éléments de friction ne touchent pas le disque, permettant de garantir une très grande fiabilité. En outre, le mécanisme de découplage permet d’autoriser un débattement prédéterminé de la butée par rapport à l’extrémité de la vis permettant de limiter les contraintes aptes à mater le filet de vis et/ou la surface externe d’au moins une bille et/ou le taraudage de l’écrou. En effet, dans la position de contact des éléments de friction dans laquelle la vis du mécanisme de conversion saillit au maximum par rapport au bâti, toute contrainte dirigée en dehors de la direction axiale du mouvement de serrage – desserrage génère un moment excentrique selon la longueur totale de vis augmentant ladite contrainte, par le phénomène de bras de levier, de l’extrémité de la vis la plus proche de l’actionneur électrique contre les billes et l’écrou. C’est encore plus vrai dans le cas où les éléments de friction sont très usés. Avantageusement selon l'invention, le mécanisme de découplage radial et/ou tangentiel diminue voire supprime tout phénomène de bras de levier et compense tout moment excentrique par déplacement de la butée par rapport à la vis pour ne transmettre qu’une proportion négligeable de contraintes non axiales aux billes et à l’écrou du mécanisme de conversion. On comprend donc que le matage et plus généralement la déformation des organes du mécanisme de conversion sont évités afin de garantir une grande robustesse, c'est-à-dire notamment ne pas avoir à changer le dispositif de serrage pendant au moins la durée d’utilisation du véhicule. L’invention comporte en variante l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison. Le mécanisme de découplage radial et/ou tangentiel comporte un élément de liaison à pivot glissant entre la butée et l’extrémité libre de la vis afin de limiter la transmission aux billes du mécanisme de conversion, des contraintes radiales et/ou tangentielles reçues par la butée. On comprend donc qu’il est souhaité un premier degré de liberté en translation selon une direction tangentielle (perpendiculairement à la direction axiale et sensiblement parallèle aux surfaces de contact du disque de freinage) et un degré de liberté en rotation autour de la même direction tangentielle pour permettre dans une certaine mesure à la butée de « suivre » la direction tangentielle de contrainte de contact entre le disque et l’élément de friction en limitant la transmission non axiale de contraintes au mécanisme de conversion. L’élément de liaison à pivot glissant comporte un corps dont une première extrémité coopère avec un siège de la butée et dont une deuxième extrémité est emboîtée avec jeu dans l’extrémité libre de la vis. C’est donc cette pièce couplée à la butée qui supportera principalement les contraintes non axiales entre le disque et l’élément de friction. La première extrémité de l’élément de liaison à pivot glissant présente une surface de contact partiellement sphérique destinée à s’appuyer contre le fond du siège de la butée, ce dernier présentant une surface concave partiellement cylindrique à section circulaire orientée pour autoriser une translation tangentielle de la butée par rapport à l’élément de liaison à pivot glissant. La première extrémité de l’élément de liaison à pivot glissant est bloquée dans le siège de la butée à l’aide d’une bride de manière à limiter le débattement de la translation tangentielle de la butée par rapport à l’élément de liaison à pivot glissant et à n’autoriser qu’une rotation autour de l’axe de translation tangentielle de la butée par rapport à l’élément de liaison à pivot glissant. Le mécanisme de découplage est agencé pour autoriser une translation tangentielle jusqu’à deux millimètres de la butée par rapport à l’élément de liaison à pivot glissant et une rotation autour de l’axe de translation tangentielle jusqu’à deux degrés de la butée par rapport à l’élément de liaison à pivot glissant. De manière similaire, le mécanisme de découplage est agencé pour que l’emboîtement avec jeu de la deuxième extrémité dans l’extrémité libre de la vis autorise une rotation autour d’une direction tangentielle jusqu’à deux degrés de l’élément de liaison à pivot glissant par rapport à l’extrémité libre de la vis. La paroi interne du siège de la butée est asymétrique et de forme complémentaire avec la paroi périphérique de la première extrémité de l’élément de liaison à pivot glissant afin d’empêcher la rotation relative entre la butée et l’élément de liaison à pivot glissant autour de la direction axiale. On peut notamment imaginer au moins un méplat de direction tangentielle présent sur la paroi interne du siège couplé à au moins un autre méplat de direction tangentielle présent sur la paroi périphérique de la première extrémité afin d’empêcher toute rotation autour de la direction axiale de serrage/desserrage. Bien entendu, une section polygonale de la paroi interne du siège de forme correspondante à celle de la paroi périphérique de la première extrémité permet d’obtenir un même effet. L’emboîtement entre la deuxième extrémité de l’élément de liaison à pivot glissant et l’extrémité libre de la vis est de forme asymétrique afin d’empêcher la rotation relative entre l’extrémité libre de la vis et l’élément de liaison à pivot glissant autour de la direction axiale. On peut notamment imaginer une paroi interne de l’extrémité libre de la vis présentant une section polygonale couplée à la paroi périphérique de la deuxième extrémité avec une section polygonale de forme complémentaire afin d’empêcher toute rotation autour de la direction axiale de serrage/desserrage. Bien entendu, une section elliptique de la paroi interne de l’extrémité libre de la vis de forme complémentaire à celle de la paroi périphérique de la deuxième extrémité permet d’obtenir un même effet. L’invention a également pour objet un système de freinage pour véhicule comportant une paire d’éléments de friction destinée à coopérer par friction avec un disque, caractérisé en ce qu’ il comporte un dispositif de serrage tel que présenté plus haut agencé pour rapprocher la paire d’éléments de friction en direction de deux faces opposées du disque afin de l’enserrer. Le système de freinage est préférentiellement du type frein à disque à étrier flottant. Enfin, l’invention a pour objet un véhicule caractérisé en ce qu’ il comprend un système de freinage tel que présenté plus haut. Brève description des figures D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : est une vue schématique de dessus d’un véhicule dans lequel un système de freinage selon l'invention est monté ; est une vue schématique d’un système de freinage selon l'invention ; est une vue en perspective d’un dispositif de serrage selon l'invention ; est une vue partielle en coupe selon le plan IV-IV de la ; est une vue en éclatée d’un mécanisme de découplage selon l'invention ; est une vue en perspective du mécanisme de découplage selon l'invention ; est une vue en perspective agrandie sur l’extrémité libre d’une vis d’un mécanisme de conversion selon l'invention ; est une vue de face d’une bride du mécanisme de découplage selon l'invention ; est une vue en coupe du mécanisme de découplage selon l'invention selon le plan IV-IV de la ; est une vue en coupe du mécanisme de découplage selon l'invention selon le plan X-X de la . Dispositif (7) de serrage pour système (1) de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments (2a, 2b) de friction et comportant un bâti (8) supportant un actionneur (12) électrique destiné à fournir la force de serrage et un mécanisme (15) de conversion du mouvement de rotation d’un arbre (13) de sortie de l’actionneur (12) électrique en mouvement de translation qui est couplé à l’actionneur (12) électrique afin de permettre le mouvement de déplacement relatif entre les éléments (2a, 2b) de friction selon une direction rectiligne axiale (A), caractérisé en ce que le mécanisme (15) de conversion est du type vis à billes comportant un écrou (16) couplé à une vis (17) par des billes (18) et en ce que le dispositif (7) de serrage comporte un mécanisme (19) de découplage radial et/ou tangentiel d’une butée (11) destinée à recevoir un élément (2a, 2b) de friction par rapport à une extrémité libre (17a) de la vis (17) du mécanisme (15) de conversion afin d’améliorer la résistance mécanique de ce dernier (15). Dispositif (7) de serrage selon la revendication précédente, dans lequel le mécanisme (19) de découplage radial et/ou tangentiel comporte un élément (21) de liaison à pivot glissant entre la butée (11) et l’extrémité libre de la vis (17) afin de limiter la transmission aux billes (18) du mécanisme (15) de conversion, des contraintes radiales et/ou tangentielles reçues par la butée (11). Dispositif (7) de serrage selon la revendication précédente, dans lequel l’élément (21) de liaison à pivot glissant comporte un corps (21a) dont une première extrémité (20) coopère avec un siège (24) de la butée (11) et dont une deuxième extrémité (22) est emboîtée avec jeu dans l’extrémité libre (17a) de la vis (17). Dispositif (7) de serrage selon la revendication précédente, dans lequel la première extrémité (20) de l’élément (21) de liaison à pivot glissant présente une surface de contact (20a) partiellement sphérique destinée à s’appuyer contre le fond (24c) du siège (24) de la butée (11), ce dernier (24c) présentant une surface concave partiellement cylindrique à section circulaire orientée pour autoriser une translation tangentielle (β, -β) de la butée (11) par rapport à l’élément (21) de liaison à pivot glissant. Dispositif (7) de serrage selon la revendication précédente, dans lequel la première extrémité (20) de l’élément (21) de liaison à pivot glissant est bloquée dans le siège (24) de la butée (11) à l’aide d’une bride (23) de manière à limiter le débattement de la translation tangentielle (β, -β) de la butée (11) par rapport à l’élément (21) de liaison à pivot glissant et la rotation (α, -α) autour de l’axe (T) de translation tangentielle (β, -β) de la butée (11) par rapport à l’élément (21) de liaison à pivot glissant. Dispositif (7) de serrage selon la revendication précédente, dans lequel le mécanisme (19) de découplage est agencé pour autoriser une translation tangentielle (β, -β) jusqu’à 2 mm de la butée (11) par rapport à l’élément (21) de liaison à pivot glissant et une rotation (α, -α) autour de l’axe (T) de translation tangentielle (α, -α) jusqu’à 2 ° de la butée (11) par rapport à l’élément (21) de liaison à pivot glissant. Dispositif (7) de serrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel la paroi interne (24a, 24b) du siège (24) de la butée (11) est asymétrique et de forme complémentaire avec la paroi périphérique (20b) de la première extrémité (20) de l’élément (21) de liaison à pivot glissant afin d’empêcher la rotation relative entre la butée (11) et l’élément (21) de liaison à pivot glissant autour de la direction axiale (A). Dispositif (7) de serrage selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel l’emboîtement entre la deuxième extrémité (22) de l’élément (21) de liaison à pivot glissant et l’extrémité libre (17a) de la vis (17) est de forme complémentaire afin d’empêcher la rotation relative entre l’extrémité libre (17a) de la vis (17) et l’élément (21) de liaison à pivot glissant autour de la direction axiale (A). Système (1) de freinage pour véhicule comportant une paire d’éléments (2a, 2b) de friction destinée à coopérer par friction avec un disque (3), caractérisé en ce qu’ il comporte au moins un dispositif (7) de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes pour rapprocher la paire d’éléments (2a, 2b) de friction vers deux faces opposées du disque (3) afin de l’enserrer. Système (1) de freinage selon la revendication précédente, étant du type frein à disque à étrier flottant. Véhicule (4) caractérisé en ce qu’ il comprend au moins un système (1) de freinage selon la revendication 9 ou 10.