Brevet FR3132553A1 — publié le 20230811

Dispositif de serrage pour système de freinage comportant : - un actionneur électrique destiné à fournir une force de serrage, - un organe 7 d’application de force de serrage 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 de l’actionneur électrique en mouvement de translation de l’organe 7 d’application de force de serrage. Les moyens 11 de conversion comportent un écrou 12, recevant le mouvement de rotation de l’arbre, couplé par des billes à une vis 14 délivrant le mouvement de translation de l’organe 7 d’application de force de serrage, et le dispositif de serrage comprend de plus des moyens d’amortissement élastique 18 de course de la vis 14 activés par mise en appui contre une butée de référence 21 d’un organe 7 lié au mouvement de translation de la vis 14. Figure pour l’abrégé : figure 5 Système de freinage à commande électromécanique muni de moyens perfectionnés d’amortissement de contraintes L’invention se rapporte au domaine des systèmes de freinage pour véhicule, plus particulièrement des systèmes de freinage à commande électromécanique. On connaît déjà dans l'état 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. Habituellement, au moins un des éléments de friction est sollicité contre une face correspondante du disque par un organe d’application de force de serrage, parfois appelé piston. Il est connu de commander l’organe d’application de force de serrage par des moyens hydrauliques. Plus récemment, on a proposé de commander l’organe d’application de force de serrage par des moyens électromécaniques. Les moyens électromécaniques de commande de l’organe d’application de force de serrage comprennent habituellement un actionneur électrique destiné à fournir une force de serrage. Des moyens, du type à vis à billes, convertissent le 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 électromécaniques de commande ont notamment pour avantage d’être pilotés électroniquement et ainsi de permettre de définir différents modes de fonctionnement en fonction de différentes situations. Ainsi, lorsque l’on souhaite remplacer les éléments de friction usés, on commande l’actionneur électrique de façon à placer les deux éléments de friction dans des positions d’écartement maximum par rapport aux deux faces du disque avec lesquelles ils sont destinés à coopérer respectivement. Dans un frein à disque du type à étrier flottant, pour placer les éléments de friction dans leur position d’écartement maximum, l’actionneur électrique entraîne l’organe d’application de force de serrage vers une position de mise en butée de desserrage définissant l’écartement maximum entre les éléments de friction. On observe cependant que la mise en butée de desserrage de l’organe d’application de force de serrage conduit, dans certains cas, à des contraintes mécaniques brutales fragilisant les liaisons entre certains éléments des moyens électromécanique de commande, du fait d’un décalage entre, d’une part, la mise en butée et, d’autre part, l’arrêt de l’actionneur électrique et des moyens à vis à billes de conversion de mouvement. L'invention a notamment pour but d’atténuer autant que possible les contraintes mécaniques brutales susceptibles de se produire lors de la mise en butée de desserrage de l’organe d’application de force de serrage. 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 comportent un écrou, recevant le mouvement de rotation de l’arbre, couplé par des billes à une vis délivrant le mouvement de translation de l’organe d’application de force de serrage. Le dispositif de serrage comprend de plus des moyens d’amortissement élastique de course de la vis activés par mise en appui contre une butée de référence d’un organe lié au mouvement de translation de la vis. Ainsi, grâce à l’invention, on atténue, voire supprime, les contraintes mécaniques brutales susceptibles de se produire lors de la mise en butée de desserrage de l’organe d’application de force de serrage en activant les moyens d’amortissement élastique de la course de la vis à un instant parfaitement défini dans la cinématique des éléments mobiles des moyens électromécaniques de commande. En effet, l’instant d’activation des moyens d’amortissement élastique est défini par l’instant de mise en appui de l’organe lié au mouvement de translation de la vis contre la butée de référence. Ceci permet d’augmenter la durée de vie du dispositif de serrage, et d’améliorer la sécurité du système de freinage. Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du dispositif de serrage prises seules ou en combinaison : - L’organe lié au mouvement de translation de la vis est l’organe d’application de force de serrage, l’organe d’application de force de serrage étant déplaçable entre une position de serrage et une position de mise en butée de desserrage définie par mise en appui de l’organe d’application de force de serrage sur la butée de référence, l’organe d’application de force de serrage étant relié à une extrémité de la vis par les moyens d’amortissement élastique de course de la vis. Ainsi, les moyens d’amortissement élastique de course de la vis sont activés par mise en appui contre la butée de référence de l’organe d’application de force de serrage qui est lié au mouvement de translation de la vis. Tout retard entre, d’une part, la mise en appui de l’organe d’application de force de serrage contre la butée de référence et, d’autre part, l’arrêt de la translation de la vis dû à un retard de l’arrêt de l’actionneur électrique et/ou de l’arrêt des moyens de conversion de mouvement conduit à l’activation des moyens d’amortissement élastique. Ceci permet d’amortir le déplacement de la vis et de limiter les contraintes mécaniques brutales nuisant notamment à la liaison entre la vis et l’organe d’application de force de serrage. Ceci permet d’augmenter la durée de vie, en particulier, de la vis et de l’organe d’application de force de serrage. - Le dispositif de serrage comporte une bague entourant l’extrémité de la vis en liaison avec l’organe d’application de force de serrage. La bague, portée par l’écrou, participe au guidage axial de la vis. - La butée de référence est solidaire en translation de l’écrou. La butée, portée par l’écrou, participe au guidage axial de la vis. Selon une variante, la butée de référence est formée par une face de la bague entourant l’extrémité de la vis en liaison avec l’organe d’application de force de serrage. - Les moyens d’amortissement élastique de course de la vis comprennent au moins un organe élastique de compression intercalé entre un premier siège d’appui solidaire de la vis et un second siège d’appui solidaire en translation de l’organe d’application de force de serrage. - L’extrémité de liaison de la vis avec l’organe d’application de force est munie d’un siège passant, formant le premier siège d’appui solidaire de la vis, ce siège passant débouchant dans un alésage axial ménagé dans la vis, un organe de liaison de la vis à l’organe d’application de force s’étendant à travers le siège passant et comportant une première extrémité d’attelage avec l’organe d’application de force et une seconde extrémité, s’étendant dans l’alésage, délimitant le second siège d’appui solidaire en translation de l’organe d’application de force de serrage. Selon une variante, la première extrémité de l’organe de liaison est reliée à l’organe d’application de force de façon à autoriser une légère oscillation de l’organe d’application de force par rapport à l’organe de liaison, oscillation par exemple guidée par des contours complémentaires cylindriques de leurs surfaces de contact. Cette oscillation permet de tenir compte de variations de parallélisme dues à l’usure entre les faces de frictions du disque et de l’élément de friction. - Les moyens d’amortissement élastique de course de la vis comprennent au moins deux organes élastiques de compression intercalés en série entre le premier siège d’appui solidaire de la vis et le second siège d’appui solidaire de l’organe d’application de force de serrage. Il est ainsi possible d’assurer un amortissement progressif. Par exemple, si l’organe élastique de compression situé vers le second siège d’appui solidaire en translation de l’organe d’application de force de serrage a une raideur plus faible que l’organe élastique de compression situé vers le premier siège d’appui solidaire de la vis, les moyens d’amortissement élastique de course de la vis fournissent alors une raideur progressivement croissante. - Chaque organe élastique de compression comprend un élément choisi parmi une masse déformable élastiquement, par exemple en élastomère, un ressort hélicoïdal et au moins une rondelle Belleville. L’ajout de ces organes élastiques de compression a très peu d’impact sur l’encombrement et le poids du système de freinage, et ne requiert pas de modification de l’emballage du système de freinage. C’est également une solution peu onéreuse. Selon une variante, l’organe élastique de compression comprend une masse déformable élastiquement, de forme générale annulaire de façon à entourer l’organe de liaison, ainsi qu’une bague de renfort prolongeant axialement la masse déformable élastiquement, destinée à venir en appui contre le second siège. Cette bague de renfort permet de contrôler le fluage de la masse déformable élastiquement lors de sa compression. - L’organe lié au mouvement de translation de la vis est un doigt de contact escamotable élastiquement dans la vis entre une position de repos, dans laquelle il est rappelé élastiquement, en attente de contact avec la butée de référence, et une position de contact avec cette butée de référence, dans laquelle il est sollicité à l’encontre de sa force élastique de rappel. Ainsi, les moyens d’amortissement élastique de course de la vis sont activés par mise en appui contre la butée de référence du doigt de contact qui, au repos, est lié au mouvement de translation de la vis. - La butée de référence est solidaire d’un organe agencé dans des moyens de couplage de l’arbre de sortie de l’actionneur électrique avec l’écrou, recevant le mouvement de rotation de l’arbre. Ceci permet de limiter les contraintes mécaniques brutales nuisant notamment au contact entre la vis et des moyens de couplage de l’arbre de sortie de l’actionneur électrique avec l’écrou. Ceci permet d’augmenter la durée de vie, en particulier, de ces composants du système de freinage. - Le doigt de contact est monté libre en rotation dans la vis, autour d’un axe de cette vis. Il peut ainsi être entraîné en rotation par les moyens de couplage, ce qui limite l’usure liée aux frottements et améliore la durée de vie du doigt de contact. 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. L’invention a encore pour objet un véhicule comprenant un tel système de freinage. 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 premier mode de réalisation de l’invention ; la est une vue en perspective éclatée montrant l’organe de liaison de la vis à l’organe d’application de force ainsi que les moyens d’amortissement élastique de course de la vis ; la est une vue de détail en coupe similaire à celle de la montrant notamment les éléments de la dans une première étape cinématique ; la est une vue similaire à la , dans une seconde étape cinématique ; la est une vue similaire à la ou 6, dans une troisième étape cinématique ; la est une vue similaire à la montrant une première variante des moyens d’amortissement élastique de course de la vis ; la est une vue similaire à la de la première variante des moyens d’amortissement élastique de course de la vis ; la est une vue similaire à la de la première variante des moyens d’amortissement élastique de course de la vis ; la est une vue similaire à la montrant une seconde variante des moyens d’amortissement élastique de course de la vis ; la est une vue similaire à la montrant une seconde variante des moyens d’amortissement élastique de course de la vis ; la est une vue similaire à la de la seconde variante des moyens d’amortissement élastique de course de la vis ; la est une vue similaire à la de la seconde variante des moyens d’amortissement élastique de course de la vis ; la est une vue en coupe d’un dispositif de serrage selon un second mode de réalisation de l’invention. Dispositif de serrage (D) pour système de freinage (2) comportant : - un actionneur électrique (10) destiné à fournir une force de serrage, - un organe (7) d’application de force de serrage 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 (7) d’application de force de serrage, caractérisé en ce que les moyens (11) de conversion comportent un écrou (12), recevant le mouvement de rotation de l’arbre (10), couplé par des billes (13) à une vis (14) délivrant le mouvement de translation de l’organe (7) d’application de force de serrage, le dispositif de serrage (D) comprenant de plus des moyens d’amortissement élastique (18) de course de la vis (14) activés par mise en appui contre une butée de référence (21) d’un organe (7, 27) lié au mouvement de translation de la vis (14). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 1, dans lequel l’organe lié au mouvement de translation de la vis est l’organe (7) d’application de force de serrage, l’organe (7) d’application de force de serrage étant déplaçable entre une position de serrage et une position de mise en butée de desserrage définie par mise en appui de l’organe (7) d’application de force de serrage sur la butée de référence (21), l’organe (7) d’application de force de serrage étant relié à une extrémité (14A) de la vis (14) par les moyens d’amortissement élastique (18) de course de la vis (14). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 2, dans lequel la butée de référence (21) est solidaire en translation de l’écrou (12). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les moyens d’amortissement élastique (18) de course de la vis (14) comprennent au moins un organe élastique de compression (E) intercalé entre un premier siège d’appui (T1) solidaire de la vis (14) et un second siège d’appui (T2) solidaire en translation de l’organe (7) d’application de force de serrage. Dispositif de serrage (D) selon la revendication 4, dans lequel l’extrémité (14A) de liaison de la vis (14) avec l’organe (7) d’application de force est munie d’un siège passant (T1), formant le premier siège d’appui solidaire de la vis, ce siège passant débouchant dans un alésage axial (16) ménagé dans la vis (14), un organe (17) de liaison de la vis (14) à l’organe (7) d’application de force s’étendant à travers le siège passant (T1) et comportant une première extrémité (17A) d’attelage avec l’organe (7) d’application de force et une seconde extrémité (17B), s’étendant dans l’alésage (16), délimitant le second siège d’appui (T2) solidaire en translation de l’organe (7) d’application de force de serrage. Dispositif de serrage (D) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les moyens d’amortissement élastique (18) de course de la vis (14) comprennent au moins deux organes élastiques de compression (E1, E2) intercalés en série entre le premier siège d’appui (T1) solidaire de la vis (14) et le second siège d’appui (T2) solidaire de l’organe (7) d’application de force de serrage. Dispositif de serrage (D) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel chaque organe élastique de compression (E, E1, E2) comprend un élément choisi parmi une masse déformable élastiquement (19), par exemple en élastomère, un ressort hélicoïdal (23) et au moins une rondelle Belleville (25). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 1, dans lequel l’organe lié au mouvement de translation de la vis (14) est un doigt de contact (27) escamotable élastiquement dans la vis (14) entre une position de repos, dans laquelle il est rappelé élastiquement, en attente de contact avec la butée de référence (21), et une position de contact avec cette butée de référence (21), dans laquelle il est sollicité à l’encontre de sa force élastique de rappel. Dispositif de serrage (D) selon la revendication 8, dans lequel la butée de référence (21) est solidaire d’un organe (32) agencé dans des moyens (15) de couplage de l’arbre de sortie (10A) de l’actionneur électrique (10) avec l’écrou (12), recevant le mouvement de rotation de l’arbre (10A). Dispositif de serrage (D) selon la revendication 9, dans lequel le doigt de contact (27) est monté libre en rotation dans la vis (14), autour d’un axe de cette vis (14). 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). Véhicule (1), caractérisé en ce qu ’il comprend un système de freinage (2) selon la revendication précédente.