Brevet FR3141422A1 — publié le 20240503

L’invention se rapporte à un dispositif de serrage (1) pour un système de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments de friction, le dispositif de serrage comprenant un premier actionneur (2) destiné à fournir une force de serrage aux éléments de friction et comprenant un rotor (3) et des moyens de blocage (4, 4’, 5, 6, 7, 8) en rotation du rotor (3). L’invention se rapporte également à un système de freinage comprenant ce dispositif et un procédé de freinage pour un tel dispositif. Figure pour l’abrégé : figure 1 Dispositif de serrage pour un système de freinage avec moyens de blocage intégrés L’invention se rapporte au domaine des systèmes de freinage pour véhicule, plus particulièrement des systèmes de freinage du type électromécanique et non autobloquants. 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. Ces éléments de friction sont 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. Ce rapprochement permet aux éléments de friction d’enserrer le disque 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 électrique muni d’un arbre de sortie rotatif. L’actionnement de ce moteur électrique permet à la fois d’effectuer le freinage du véhicule en cours de roulement, mais assure également la fonction de frein de parking lorsque le véhicule est maintenu immobile à l’arrêt, durant des périodes pouvant être très longue. En d’autres termes, contrairement aux systèmes de freinage classique où le frein de parking est assuré par un système ad hoc, il est nécessaire que ces systèmes de freinage permettent de conserver la force de serrage exercée par les éléments de friction contre le disque pour garantir un frein de parking efficace et fiable. Pour ce faire, il existe actuellement des systèmes de freinage du type électromécanique dits « autobloquants » mais ces systèmes sont complexes à mettre en œuvre et se révèlent généralement onéreux. Alternativement, il existe des systèmes de freinage du type électromécanique dits « non autobloquants » pour lequel le moteur électrique est du type réversible. Autrement dit, la rotation du moteur électrique dans un premier sens induit in fine l’enserrement du disque par les éléments de friction, tandis que l’actionnement de ce même moteur électrique dans le sens de rotation inverse induit in fine le desserrement du disque par les éléments de friction. Afin d’assurer le blocage nécessaire des moyens des frictions lorsque la fonction de frein de parking est requise, il est connu, pour ces systèmes non autobloquants, d’ajouter un deuxième moteur électrique, ayant sa propre chaine cinétique, dont le but est d’effectuer le serrage du frein de parking. Cependant, l’ajout d’un tel second moteur est encombrant, augmentant ainsi l’espace nécessaire au dispositif de freinage électromagnétique au sein du véhicule, ce qui est contraire aux problématiques actuelles des constructeurs automobile qui cherchent à optimiser le moindre espace des véhicules. Outre son encombrement, un tel dispositif est plus onéreux et complexe à mettre en œuvre, tant dans les connexions électriques nécessaires entre ses différents éléments et l’unité de commande électronique, que dans le pilotage des deux moteurs par cette dernière. L'invention a notamment pour but de remédier à l’ensemble des inconvénients susmentionnés, en proposant un dispositif de serrage pour un système de freinage qui soit à la fois compact, simple à mettre en œuvre et peu cher. A cet effet l’invention a pour objet un dispositif de serrage pour un système de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments de friction dudit système de freinage, le dispositif de serrage comprenant : - un premier actionneur de type moteur électrique comprenant un rotor et destiné à fournir une force de serrage aux éléments de friction par rotation du rotor, - un système de blocage en rotation du rotor, caractérisé en ce que le système de blocage comprend : - des premiers moyens de blocage et des deuxièmes moyens de blocage de forme complémentaire, les premiers moyens de blocage étant situés sur la surface extérieure du rotor et les deuxièmes moyens de blocage étant situés en regard du rotor, - un deuxième actionneur de type moteur électrique configuré pour exercer un déplacement relatif entre les premiers moyens de blocage et les deuxièmes moyens de blocage de sorte qu’ils coopèrent les uns avec les autres afin de bloquer le rotor en rotation. Ainsi, grâce au positionnement rapproché des deux actionneurs de type électrique (aussi communément nommés « moteurs électriques ») du dispositif de l’invention et de l’action indirecte bloquante du deuxième actionneur sur le premier actionneur, il est possible d’assurer le blocage des éléments de frictions dans une position d’enserrement du disque tout en ayant un dispositif de serrage compact et simple à mettre en œuvre. La fonction de frein de parking peut donc être assurée sans que l’espace nécessaire au sein du véhicule ne soit impacté outre mesure puisque l’ensemble du système de blocage en rotation du rotor peut se situer au plus proche du premier actionneur électrique. En outre, compte tenu de cette proximité, le couple nécessaire pour permettre le blocage en rotation du rotor du premier actionneur électrique ne nécessite pas d’être très important, ce qui permet l’utilisation d’un deuxième actionneur de plus petite dimension et aux caractéristiques (puissance, intensité d’utilisation) moins grandes. Ainsi, l’espace nécessaire à l’ensemble du dispositif s’en trouve réduit. La complémentarité des formes des premiers moyens de blocage et des deuxièmes moyens de blocage permet leur coopération lorsqu’ils sont mis en contact les uns vers les autres, sous l’action du déplacement relatif engendré par le deuxième actionneur. Par coopération, on entend un assemblage solidaire et réversible entre les premiers moyens de blocage et les deuxièmes moyens de blocage de sorte à bloquer toute rotation du rotor du premier actionneur. En outre et lorsque le mouvement du véhicule est de nouveau requis, la coopération entre les premiers moyens et les deuxièmes moyens doit pouvoir être défaite. Une telle alternance entre assemblage et désassemblage des premiers et deuxièmes moyens de blocage doit pouvoir être répétée dans le temps de manière fiable. Pour ce faire, tout moyens de blocage connus de l’homme du métier répondant aux critères précités peut être envisagé. A titre d’exemples non limitatifs, il peut s’agir d’une coopération entre : un ergot et un orifice destiné à accueillir l’ergot, deux tenons, un tenon et une rainure, un tenon et une mortaise, des dents, une rainure et une languette, etc . Avantageusement, le premier actionneur fournit une force de serrage aux éléments de friction par rotation du rotor selon un premier sens de rotation, le système de blocage bloquant la rotation du rotor dans un second sens de rotation, opposé au premier sens de rotation. Afin de permettre une meilleure réactivité dans le blocage en rotation du rotor du premier actionneur, le système de blocage comprend en outre une crémaillère comprenant sur une de ses faces en regard du rotor les deuxièmes moyens de blocage. Afin de permettre une flexibilité du dispositif, le système de blocage comprend en outre deux butées en regard l’une de l’autre, la crémaillère étant montée mobile entre les deux butées. Avantageusement, le système de blocage comprend en outre une came, en contact avec la crémaillère, configurée pour permettre un premier mouvement relatif de la crémaillère par rapport au rotor du premier actionneur, la came étant mise en rotation par le deuxième actionneur. Afin de garantir une répétabilité du dispositif de serrage, le dispositif comprend des moyens de rappel de la crémaillère configurés pour permettre un deuxième mouvement relatif de la crémaillère par rapport au rotor du premier actionneur de sens opposé au premier mouvement relatif. Avantageusement, les premiers moyens de blocage et les deuxièmes moyens de blocage comprennent des dents de forme complémentaire. Afin de permettre une grande réactivité dans le blocage en rotation du rotor du premier actionneur, les premiers moyens de blocage sont répartis radialement sur tout ou partie de la circonférence de la surface extérieure du rotor, de préférence sur toute la circonférence de la surface extérieure du rotor. Avantageusement, le premier actionneur et/ou le deuxième actionneur est un moteur à courant continu sans balais. L’invention se rapporte également à un système de freinage comprenant un dispositif de serrage selon l’une quelconques des variantes précédentes, une unité de commande électronique et un boitier, le premier actionneur, le deuxième actionneur et l’unité de commande électronique étant situés au sein du boitier. L’invention se rapporte également à un procédé de freinage pour un dispositif de serrage selon l’une quelconque des variantes précédentes, le procédé de freinage comprenant les étapes suivantes : - mise sous tension du premier actionneur, le rotor du premier actionneur étant mobile en rotation de sorte à fournir une force de serrage aux éléments de friction, - réduction de la vitesse de rotation du rotor, - mise sous tension du deuxième actionneur pour exercer un déplacement relatif entre les premiers moyens de blocage et les deuxièmes moyens de blocage de sorte qu’ils coopèrent les uns avec les autres afin de bloquer le rotor en rotation, - mise hors tension des deux actionneurs. Avantageusement, le deuxième actionneur a une vitesse de rotation comprise entre 1 et 2 tr/min. Avantageusement, la mise sous tension du deuxième actionneur engendre la mise en rotation de la came jusqu’à ce que les dents réparties sur la crémaillère entrent en contact avec les dents réparties radialement sur la surface extérieure du rotor du premier actionneur. 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 illustrant un mode de réalisation du dispositif selon l’invention, la est une vue schématique illustrant une variante de réalisation du mode de réalisation illustré à la , la est un ensemble de vues schématiques (figure 3a, 3b et 3b) illustrant le fonctionnement du dispositif selon le mode de réalisation illustré à la . Description détaillée On a représenté sur les figures 1 à 3c un dispositif de serrage selon un premier mode de réalisation (figures 1 et 3a à 3c) et selon une variante de réalisation ( ), désigné par la référence générale 1. Selon ce premier mode de réalisation et sa variante, mais aussi selon des modes de réalisations et variantes non représentés, le dispositif de serrage 1 pour un système de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments de friction dudit système de freinage, comprend : un premier actionneur 2 du type à courant continu sans balais comprenant un rotor 3 et destiné à fournir une force de serrage aux éléments de friction (non représentés) un système de blocage de blocage en rotation du rotor 3, comprenant : des premiers moyens de blocage et des deuxièmes moyens de blocage de forme complémentaire, les premiers moyens de blocage étant situés sur la surface extérieure du rotor et les deuxièmes moyens de blocage étant situés en regard du rotor, un deuxième actionneur du type moteur électrique configuré pour exercer un déplacement relatif entre les premiers moyens de blocage et les deuxièmes moyens de blocage de sorte qu’ils coopèrent les uns avec les autres afin de bloquer le rotor (3) en rotation Selon ce premier mode de réalisation et sa variante tels qu’illustrés aux figures 1 à 3c, les premiers moyens de blocage comprennent des dents 5 réparties radialement la surface extérieure du rotor 3 et les deuxièmes moyens de blocage comprennent des dents 8 réparties sur une face d’une crémaillère 6, ladite face étant en regard du rotor 3. Les dents 5 ont une forme complémentaire aux dents 8. Les dents 5 des premiers moyens de blocage sont réparties sur une partie ( ) ou sur la totalité ( ) de la circonférence du rotor 3. Une répartition sur la totalité de la circonférence du rotor 3 permet une plus grande réactivité du blocage en rotation du rotor 3 puisque les chances que les dents 5 et les dent 8 s’assemblent rapidement sont plus importantes. Toujours selon premier mode de réalisation et sa variante, le système de blocage comprend en outre : - une crémaillère 6 munies des dents 8 sur une de ses faces en regard du rotor 3, - deux butées 4 et 4’ en regard l’une de l’autre, la crémaillère 6 étant montée mobile entre les deux butées 4 et 4’, - une came 7, en contact avec la crémaillère 6, configurée pour permettre un premier mouvement relatif de la crémaillère 6 par rapport au rotor 3 du premier actionneur 2. La rotation de la came 7 est engendrée directement par le deuxième actionneur. Le dispositif de serrage 1 selon l’invention comprend donc un premier actionneur 2 à courant continu sans balais, connu de l’homme du métier, et dont l’actionnement transmet, via une chaine cinétique non représentée, une force de serrage aux éléments de friction. Ces derniers enserrent ainsi un disque solidaire d’une roue du véhicule engendrant le freinage de ce dernier. Le premier actionneur 2 comprend un rotor 3 et un stator (non représenté). La surface externe du rotor 3 est pourvue, sur une partie ( ) ou sur la totalité ( ) de sa circonférence, de dents 5 radialement réparties. La forme de ces dents 5 est configurée pour être complémentaire de celle des dents 8 de la crémaillère 6. Ainsi, lorsque ces dents 5 et 8 interagissent, le verrouillage en rotation du rotor 3 du premier actionneur 2 est assuré. On décrit plus précisément le dispositif tel qu’illustré aux figures 1 et 3a à 3c. L’’ensemble du système de blocage vise à assurer un blocage en rotation du rotor 3 du premier actionneur 2, lorsqu’un stationnement immobile du véhicule est nécessaire. Pour ce faire, ils comprennent une crémaillère 6 qui présente, sur sa face en regard du rotor 3, les dents 8 dont la forme est complémentaire aux dents 5 situées sur le rotor 3. La crémaillère 6 est montée mobile entre les deux butées 4 et 4’ positionnées en regard l’une de l’autre. En d’autres termes, la crémaillère 6 est limitée en translation entre la butée inférieure 4 et la butée supérieure 4’. Les moyens de blocage comprennent, en outre, une came 7 en contact avec ladite crémaillère 6. Plus précisément, la came 7 est en contact direct et continu avec la face de la crémaillère 6 opposée à la face en regard du rotor 3. Enfin, ces moyens de blocage comprennent un deuxième actionneur (non représenté) destiné à mettre en rotation la came 7, via une chaine cinétique non représentée. Ce deuxième actionneur est de préférence un moteur à courant continu, dont la dimension et les caractéristiques (puissance, tension d’utilisation) sont moindres que celles du premier actionneur 2 du même type. On va décrire le fonctionnement du dispositif de serrage 1 lorsqu’un stationnement immobile du véhicule est requis. Dans une première configuration (figure 3a), faisant directement suite à une commande de la part de l’utilisateur souhaitant actionner le frein de parking du véhicule, le premier actionneur 2 est mis sous tension et effectue une rotation (dont le sens est illustré par la flèche R) de sorte à transmettre une force de serrage aux éléments de friction. A ce stade, la crémaillère 6 se situe en regard du rotor 3 de sorte que les dents 8 de la crémaillère 6 et les dents 5 du rotor 3 n’entrent pas en contact et n’interfèrent donc pas dans la rotation du rotor 3. Dans cette première configuration, la crémaillère 6 repose sur la butée 4 la plus basse. Dans une deuxième configuration (figure 3b), lorsque la force de serrage transmise sous l’action du premier actionneur 2 est suffisante ou sur le point de l’être pour assurer un stationnement immobile sécurisé du véhicule, le deuxième actionneur est mis sous tension ce qui engendre la rotation de la came 7. Cette rotation de la came 7 entraine à son tour une translation de la crémaillère 6 en direction du rotor 3 du premier actionneur 2. Les dents 8 sur la crémaillère 6 et les dents 5 sur le rotor 3, dont les formes sont complémentaires, se rapprochent jusqu’à entrer en contact les unes avec les autres (figure 3c), solidarisant ainsi le rotor 3 et la crémaillère 6. Lorsque la mise sous tension du premier actionneur est stoppée, celui-ci effectue naturellement une rotation dans le sens inverse, sous l’action d’une force résultante des éléments de friction. Une telle rotation du rotor 3 dans le sens inverse est interdite grâce aux moyens de blocage puisque, à ce stade, la crémaillère solidaire du rotor 3 est déplacée jusqu’à venir en contact de la butée supérieure 4’. Ainsi, les déplacements de la crémaillère 6 et, par voie de conséquence, la rotation du rotor 3 sont interdits, de sorte que la force de serrage transmise aux éléments de friction est maintenue sans qu’une alimentation en continue de l’un des actionneurs ne soit nécessaire. Dans une variante non représentée, le dispositif comprend avantageusement des moyens de rappel de la crémaillère 6 permettant ainsi de forcer son retour dans sa position initiale (dans laquelle les dents 8 et 5 sont éloignées les unes des autres) lorsque la came n’exerce plus une pression suffisante sur la crémaillère, ce qui permet d’assurer une répétabilité du dispositif de serrage. Le procédé de freinage mis en œuvre par le dispositif selon l’invention fonctionne comme suit. Lorsqu’un stationnement immobile du véhicule est requis, le premier actionneur 2 est mis sous tension de sorte à fournir une force de serrage aux éléments de friction. Ensuite, la vitesse de rotation du rotor 3 du premier actionneur 2 est réduite. Le deuxième actionneur est mis sous tension pour mettre en rotation la came 7 jusqu’à ce que les dents 8 sur la crémaillère 6 entrent en contact avec les dents 5 réparties radialement sur toute ou partie de la circonférence de la surface extérieure du rotor 3 du premier actionneur 2. Enfin, les deux moteurs électriques sont mis hors tension. Avantageusement, le dispositif de serrage 1 selon l’un des modes de réalisation ou l’une de leurs variantes possibles est situé au sein d’un boitier, et forme, avec ledit boitier et une unité de commande électronique, un système de freinage selon l’invention. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. A titre d’exemple, un mode de réalisation non représenté dans lequel la crémaillère est montée immobile verticalement au sein du dispositif est envisageable. Ainsi, un tel dispositif ne nécessite pas la présence des butées. Dans un autre mode de réalisation non représenté, les deuxièmes moyens de blocage sont répartis sur la came et viennent en contact avec les premiers moyens de blocage lorsque la came est mise en rotation par le deuxième actionneur. Ainsi, un tel dispositif ne nécessite pas la présence des butées et de la crémaillère. Liste de références 1 : dispositif de serrage 2 : premier actionneur de type moteur électrique 3 : rotor 4 : butée inférieure 4’ : butée supérieure 5 : dents des premiers moyens de blocage 6 : crémaillère 7 : came 8 : dents des deuxièmes moyens de blocage R : sens de rotation du rotor 3 Dispositif de serrage (1) pour un système de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments de friction dudit système de freinage, le dispositif de serrage comprenant : - un premier actionneur de type moteur électrique (2) comprenant un rotor (3) et destiné à fournir une force de serrage aux éléments de friction par rotation du rotor (3), - un système de blocage (4, 4’, 5, 6, 7, 8) en rotation du rotor (3), caractérisé en ce que le système de blocage (4, 4’, 5, 6, 7, 8) comprend : - des premiers moyens de blocage et des deuxièmes moyens de blocage de forme complémentaire, les premiers moyens de blocage étant situés sur la surface extérieure du rotor et les deuxièmes moyens de blocage étant situés en regard du rotor, - un deuxième actionneur de type moteur électrique configuré pour exercer un déplacement relatif entre les premiers moyens de blocage et les deuxièmes moyens de blocage de sorte qu’ils coopèrent les uns avec les autres afin de bloquer le rotor (3) en rotation. Dispositif (1) selon la revendication précédente, dans lequel le premier actionneur fournit une force de serrage aux éléments de friction par rotation du rotor (3) selon un premier sens de rotation, le système de blocage bloquant la rotation du rotor (3) dans un second sens de rotation, opposé au premier sens de rotation. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de blocage comprend en outre une crémaillère (6) comprenant sur une de ses faces en regard du rotor les deuxièmes moyens de blocage. Dispositif (1) selon la revendication précédente, dans lequel le système de blocage comprend en outre deux butées (4, 4’) en regard l’une de l’autre, la crémaillère (6) étant montée mobile entre les deux butées (4). Dispositif (1) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le système de blocage comprend en outre une came (7), en contact avec la crémaillère (6), configurée pour permettre un premier mouvement relatif de la crémaillère (6) par rapport au rotor (3) du premier actionneur (2), la came étant mise en rotation par le deuxième actionneur. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, comprenant des moyens de rappel de la crémaillère (6) configurés pour permettre un deuxième mouvement relatif de la crémaillère (6) par rapport au rotor (3) du premier actionneur (2) de sens opposé au premier mouvement relatif. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel les premiers moyens de blocage et les deuxièmes moyens de blocage comprennent des dents (5, 8) de forme complémentaire. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premiers moyens de blocage sont répartis radialement sur tout ou partie de la circonférence de la surface extérieure du rotor (3), de préférence sur toute la circonférence de la surface extérieure du rotor. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier actionneur et/ou le deuxième actionneur est un moteur à courant continu sans balais. Système de freinage comprenant un dispositif de serrage (1) selon l’une quelconques des revendications précédentes, une unité de commande électronique et un boitier, le premier actionneur (2), le deuxième actionneur et l’unité de commande électronique étant situés au sein du boitier. Procédé de freinage pour un dispositif de serrage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, le procédé de freinage comprenant les étapes suivantes : - mise sous tension du premier actionneur (2), le rotor (3) du premier actionneur étant mobile en rotation de sorte à fournir une force de serrage aux éléments de friction, - réduction de la vitesse de rotation du rotor (3), - mise sous tension du deuxième actionneur pour exercer un déplacement relatif entre les premiers moyens de blocage et les deuxièmes moyens de blocage de sorte qu’ils coopèrent les uns avec les autres afin de bloquer le rotor (3) en rotation, - mise hors tension des deux actionneurs. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le deuxième actionneur a une vitesse de rotation comprise entre 1 et 2 tr/min. Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel la mise sous tension du deuxième actionneur engendre la mise en rotation de la came (7) jusqu’à ce que les dents (8) réparties sur la crémaillère (6) entrent en contact avec les dents (5) réparties radialement sur la surface extérieure du rotor (3) du premier actionneur (2).