EP3908766A1 - Frein a tambour electromecanique comprenant un actionneur comprenant une reserve elastique a faible raideur - Google Patents

Frein a tambour electromecanique comprenant un actionneur comprenant une reserve elastique a faible raideur

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Publication number
EP3908766A1
EP3908766A1 EP20709652.0A EP20709652A EP3908766A1 EP 3908766 A1 EP3908766 A1 EP 3908766A1 EP 20709652 A EP20709652 A EP 20709652A EP 3908766 A1 EP3908766 A1 EP 3908766A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
brake
segments
biasing element
braking position
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20709652.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alberto MOLINARO
Cédric GUIGNON
Gérard Luu
Cédric Dupas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo France SAS
Original Assignee
Hitachi Astemo France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Astemo France SAS filed Critical Hitachi Astemo France SAS
Publication of EP3908766A1 publication Critical patent/EP3908766A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/06—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels acting otherwise than on tread, e.g. employing rim, drum, disc, or transmission or on double wheels
    • B60T1/067—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels acting otherwise than on tread, e.g. employing rim, drum, disc, or transmission or on double wheels employing drum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator
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    • F16D51/12—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as exclusively radially-movable brake-shoes mechanically actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D51/20—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis with two brake-shoes extending in opposite directions from their pivots
    • F16D51/22—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like shaped as brake-shoes pivoted on a fixed or nearly-fixed axis with two brake-shoes extending in opposite directions from their pivots mechanically actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D51/48—Self-tightening brakes with pivoted brake shoes, i.e. the braked member increases the braking action with two linked or directly-interacting brake shoes
    • F16D51/50—Self-tightening brakes with pivoted brake shoes, i.e. the braked member increases the braking action with two linked or directly-interacting brake shoes mechanically actuated
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    • F16D65/08—Bands, shoes or pads; Pivots or supporting members therefor for internally-engaging brakes
    • F16D65/09—Pivots or supporting members therefor
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    • F16D51/00—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like
    • F16D2051/001—Parts or details of drum brakes

Definitions

  • the invention relates to brakes for a road vehicle. More specifically, it relates to a drum brake mechanism, in particular an electromechanical drum brake actuator.
  • Drum brakes include an actuator which is configured to bias two brake shoes apart when actuated by an electric motor.
  • the actuator includes an elastic reserve.
  • the elastic reserve is configured to be elastically deformed to store mechanical energy when the brake is in the service braking position.
  • the elastic reserve is configured to release this stored mechanical energy and to bias the brake towards a parking braking position and / or an emergency braking position, when the actuator has been actuated and the brake ceases to be in operation. service braking position.
  • the subject of the invention is a device for a drum brake for a road vehicle.
  • the device comprises an actuator configured to urge two brake shoes apart towards a brake drum.
  • the actuator includes an elastic biasing member which is configured to be elastically deformed when the brake is in a first braking position, and to bias the brake to a second braking position when the actuator has been actuated and the brake ceases to be in the first braking position.
  • the elastic stressing element has a stiffness of between 0 strictly and 500 N / m.
  • the power, size and cost of an actuator motor assembly is limited, while maintaining a low response time of the brake and while preserving the reliability of the brake.
  • the invention may optionally include one or more of the following features combined or not.
  • the stiffness of the elastic element is between 210 and 250 N / mm for a light vehicle whose total rolling weight is less than 3500 kg.
  • the elastic biasing element is configured to have a stroke between 2.5 mm and 6 mm relative to a rest position of the elastic biasing element.
  • the elastic biasing element is configured to at least partially surround a housing of the actuator.
  • the elastic biasing element is configured to at least partially surround a first push button of the actuator.
  • the elastic biasing element is configured to at least partially surround a second push button of the actuator.
  • the elastic biasing element is configured to elastically bias one of the segments spaced from the other of the segments, in parallel with a pushing head of a first pusher of the actuator.
  • the elastic biasing element is compressible.
  • the elastic member is configured to be compressed when the brake is in the first braking position.
  • the elastic biasing element comprises at least one Belleville washer, a block of elastic material and / or a spring. According to one particular embodiment, the elastic biasing element comprises a helical spring and / or a spring with a square section.
  • the first braking position is a service braking position of the brake.
  • the second braking position is an emergency braking position of the brake and / or a parking braking position of the brake.
  • the actuator is a second actuator
  • the device comprises a first actuator which is configured to urge the segments apart when the brake is in the first braking position.
  • the first actuator is a hydraulic actuator which is configured to move apart the segments under the effect of an increase in hydraulic pressure in the first actuator.
  • the second actuator is an electromechanical actuator.
  • the second actuator comprises a screw-nut system
  • a second actuator push-button comprises the screw and / or the nut of the screw-nut system.
  • the device comprises a motorization assembly which is connected to the second actuator.
  • the invention also relates to a drum brake which comprises a plate, two segments and a device as defined above.
  • the segments are installed on the board.
  • the actuator of the device is configured to stress the segments apart.
  • a light vehicle whose total rolling weight is less than 3500 kg comprises a drum brake as defined above for each of the wheels of the rear axle, the elastic biasing element of each of the drum brakes having a stiffness of 229.8 N / mm.
  • Each of these elastic stressing elements makes it possible in particular to reduce the power of the motor to 60 W for a supply of 12 V while ensuring the safety of the parking brake and a fast application and release time.
  • Figure 1 is a schematic representation partially cut away from the side of a drum brake which is installed on a vehicle;
  • Figure 2 is a schematic perspective view of a dual-mode drum brake mechanism according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a partial schematic front view of the drum brake according to the first embodiment, when the brake is applied and when the vehicle is stationary;
  • FIG. 4 is a partial schematic front view of the drum brake according to the first embodiment, once the brake is applied and with a holding torque exerted in a first direction of rotation on the segments;
  • FIG. 5 is a schematic front view of the drum brake according to the first embodiment, once the brake is applied and with a holding torque exerted on the segments in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation;
  • Figure 6 is an isometry and partial cutaway of the brake actuator according to the first embodiment
  • Fig. 7 is an isometry of a dual-mode drum brake mechanism according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a representation of an operating diagram of an elastic element for stressing a brake according to the first or the second embodiment.
  • FIG. 1 shows a drum brake 1 which is installed on a road vehicle, such as an automobile.
  • the drum brake 1 comprises a drum 15, a plate 10, two brake segments 12, 13, a wheel cylinder 11 (figure 2) which forms a first actuator, and a second actuator 2 (figure 2) of the electromechanical type which forms a retractor or fulcrum.
  • the drum brake 1 also comprises a motor assembly 5 which is connected to the second actuator 2.
  • Drum 15 is crossed by a hub 6 of the wheel to be braked, to which it is attached and to which it is integral in rotation.
  • the plate 10 serves as a support for the brake, being fixed to the frame 7.
  • the drum brake 1 is configured to cause a braking torque between the drum 15 and the plate 10 which are movable in rotation with respect to each other about an axis of rotation Al.
  • FIG. 2 represents a "dual-mode" drum brake mechanism according to the first embodiment of the invention.
  • the drum brake 1 can be used as a service brake and / or as a parking brake.
  • the dual-mode drum brake mechanism 1 is here shown in an example with a service brake actuator 11 operating by hydraulic energy, and a parking and emergency brake actuator 2 operating by energy. electric.
  • the braking torque is created by absorbing energy under the effect of friction between: on the one hand, the friction track carried by an inner surface of the drum 15, and on the other hand of the friction linings 123, 133 which are carried respectively by the first and by the second segment 12, 13. This friction is obtained by spacing the segments outwards, under the effect of the first actuator 11.
  • this first actuator 11 brings the brake 1 to the service braking position, and the return to the rest position is achieved for example by return springs which interconnect the two segments 12, 13, as illustrated in Figure 2.
  • the drum brake 1 is arranged to operate in simplex mode when it is actuated as a service brake.
  • the first actuator 11 which is conventionally called a wheel cylinder, takes the form of a hydraulic cylinder which is configured to move apart the segments 12, 13 under the effect of an increase in hydraulic pressure.
  • the first actuator 11 comprises two opposed pistons 111, 112, which each actuate one of the segments 12, 13 by moving their two ends 121, 131 which are opposite and close to each other from one another. the actuator 11. These two ends 121, 131 are here called “movable ends” and they are represented at the top of FIG. 2.
  • each segment 12, 13 rests on the plate 10 by means of an anchoring element which is integral with the plate 10.
  • the anchoring element forms a stop for this segment 12, 13.
  • the fulcrum of the two segments is produced by a housing 21 of the second actuator 2 by which the latter is rigidly attached to the plate 10.
  • This attachment of the housing 21 to the plate 10 is symbolically illustrated in FIG. 5 by the symbol of the earth, at the bottom and in the middle of the figures.
  • the second actuator 2 thus forms a fulcrum, as well as with each anchoring element a pivot region for the segments 12, 13.
  • the second actuator 2 comprises a linear actuator assembly 3 which, in parking or emergency brake mode, presses on the stopper ends 122, 132 of the segments 12, 13 to move them apart, and thus bring the segments 12, 13 to bear against the friction track of the drum 15.
  • the second actuator 2 then serves retractor.
  • this second actuator 2 brings the brake 1 to the parking braking position, and the return to the rest position is achieved for example by the return springs.
  • the linear actuator assembly 3 includes a first pusher 33 and a second pusher 32 which are moved relative to each other in a linear movement, in an actuation direction D2 which is a linear motion. direction substantially tangential to the plate 10 and orthogonal to the axis of rotation Al of the drum. As indicated by the two arrows in FIG. 3, this movement presses the two pushers 32, 33 respectively on the two stop ends 122, 132 of the first segment 12 and of the second segment 13.
  • FIG. 5 illustrates more particularly the case of a couple C5 in the clockwise direction.
  • the first segment 12 thus receives a torque C52 this from the drum 15.
  • the first segment 12 bears on an intermediate element 14 by an articulation 142, called the first articulation, for example a pivot or by any other form of cooperation. like notches engaged between them.
  • the intermediate element 14 for example a rod, is movable or "floating" relative to the plate 10, and is articulated in the same way with the "movable" end 131 of the other segment 13, so as to keep apart from each other their two movable ends 121, 131.
  • this element spacer is a play take-up link resulting from the wear of the linings 123, 133.
  • the intermediate element 14 thus transmits a support C23 to the movable end 131 of the second segment 13, substantially tangentially to the plate 10 to an articulation 143 of the second segment 13 and of the element. spacer 14.
  • This second articulation 143 is for example a pivot.
  • the second segment 13 Under the support of the intermediate element 14, the second segment 13 bears on the track of the drum 15, and also receives by friction a torque C53 from the drum 15. By its opposite end, that is to say ie the “stop” end 132, this second segment 13 transmits to the pusher 32 the set C30 of the torques received.
  • the actuator assembly 3 is mounted free in tangential translation around the axis of rotation Al, over a stroke limited by a stop on each side of its central position.
  • the segments 12, 13 thus have the effect of moving the actuating assembly 3 in the direction of these torques, either in the actuation direction D2 in the direction D22 according to the white arrow to the left and up to the stop position illustrated in figure 5.
  • the stop end 132 of the second segment 13 bears on the housing 21 of the spacer to transmit to the plate 10 the braking or holding torque created by the support. segments 12, 13 on the drum 15.
  • the stop end 132 of the second segment 13 and the housing 21 of the second actuator 2 bear on each other by means of the second pusher 32, for example by a shape accident, here a shoulder 329 carried by the pusher facing the outer surface of the housing 21 at the level of the vertical line in phantom in the figure.
  • the segment 12 the spaced end 122 of which first receives the movement of the drum 15 is the segment 12 on the left in the figure, which pivots and is arched on the articulation 142 of its opposite end and thus forms a "compressed” segment.
  • the second segment 13 closely, thus receiving a tangential force by its end 131 receiving the movement, the second segment 13 also behaves as a "compressed” segment by arching on its stop end 132.
  • the activation of the second actuator 2 causes this same brake assembly 1 to operate in "servo duo" mode, which provides a bearing force against the drum 15 much greater than service brake simplex mode, for the same piston ring actuation force.
  • a couple C4 in the other direction drives the segments 12, 13 and the spacer 14 in the other direction, which moves the actuation assembly 3 in the actuation direction D2 in a direction D23 opposite to the direction D22, according to the white arrow to the right and up to the stop position illustrated in the figure.
  • the braking torque is then transmitted by the stop end 122 of the left-hand segment 12 on the housing 21 of the spacer, via the shoulder 339 of the first pusher 33, at the level of the vertical line in dashed line. mixed in the figure.
  • the linear actuator assembly 3 of the second actuator 2 comprises a first threaded element and a second threaded element interacting with each other to form a screw-nut system 31 , 32.
  • This screw-nut system 31, 32 produces a linear movement in the actuation direction D2 under the effect of a rotation of this first element relative to this second element. It transforms the torque received by one 31 of its elements into two opposite axial forces on each of its elements 31, 32 respectively.
  • the thread angle of this vi-nut system 31, 32 is chosen so that the force transmission obtained is irreversible, by choosing a thread angle which is less than the friction angle of the torque. of materials used to achieve these two elements.
  • This screw-nut system 31, 32 produces an irreversibility which provides a locking function in the parking braking position. In other words, a force received by the pushers 32, 33 from the segments 13, 12 is blocked by the non-slip between the threads of the two elements of the screw-nut system 31, 32. It is thus not transmitted to motorization, making it unnecessary to block the motor or keep it charged.
  • this screw-nut system comprises the second pusher 32.
  • This push screw 32 interacts with the other part of the screw-nut system, formed by a nut 31 provided with an internal thread. In the present embodiment, it is the nut 31 which receives the actuation torque by the drive assembly 5.
  • the drive assembly 5 of the nut 31 of the second actuator 2 is shown in Figures 2 and 6.
  • the drive assembly 5 comprises an outer casing 51, an electric motor 52, a reduction gear 55 and a transmission sub-assembly 56 .
  • the outer casing 51 defines an internal housing for the electric motor 52, the reduction gear 55 and the transmission sub-assembly 56.
  • the electric motor 52 is supplied electrically by an electric power supply cable 529.
  • the electric motor 52 is configured to move the nut 31 of the second actuator 2 in the direction of actuation D2, via the reduction gear 55 and the sub - transmission assembly 56.
  • Reducer 55 is, for example, an epicyclic reducer. It is located between the motor 52 and the transmission sub-assembly 56, being substantially in the extension of the motor 52, for example in a direction substantially parallel to the actuation direction D2.
  • the transmission sub-assembly 56 is located between the reduction gear 55 and the nut 31 which it drives. It extends substantially orthogonally to the actuation direction D2. It comprises a gear train, one of the cogwheels of which engages mechanically by complementarity of the external shape of the nut 31, to drive it in translation in the direction of actuation D2.
  • the first pusher 33 comprises a pusher head 332 and a pusher body 333.
  • the pusher head 33 has a skirt rearwardly within which the body can slide.
  • the pusher body 333 and the nut 31 are in mutual axial bearing along the actuation direction D2 with the possibility of relative rotation between them by mutual sliding of their bearing surfaces, so that the first pusher 33 is non-rotating and immobilized in rotation by the first segment 12 which mechanically engages the head 332 of the first pusher.
  • the drum brake 1 comprises a mechanism ensuring a function of locking the brake 1 in the parking braking position, and also a function of stabilizing the forces in the mechanical chain which carries out the support of the segments 12, 13 on the drum 15 in case of dimensional variations of the components of the drum brake 1.
  • the second actuator 2 elastically urges the stop ends 122, 132 of the two segments apart by means of an elastic biasing element 331, 35 along the direction D2 of the actuating movement.
  • the elastic biasing element 331, 35 is elastically deformable in the direction D2 of actuation.
  • This elastic stressing element 331, 35 called an elastic element, is also called a “spring package” in English.
  • the elastic biasing element 331, 35 forms an elastic reserve which makes it possible to fill the strokes which are necessary for the passage from a first braking position to a second braking position of the brake 1, while ensuring a sufficient load to satisfy the requirements. vehicle immobilization needs.
  • the resilient biasing element 331, 35 is capable of storing, by compression in the actuation assembly 3 during actuation of the second actuator 2 while the drum brake 1 is in a first position of braking, a quantity of mechanical energy sufficient to maintain or bring the drum brake 1 into a second braking position, if the pressing of the first actuator 11 is interrupted and when the second actuator 2 is not actuated again.
  • Such a situation of compression of the elastic biasing element 331, 35 occurs, for example, when the driver stops the vehicle and keeping it stopped using the service brake, then engages the parking brake before releasing the control of the vehicle.
  • service brake for example when stopping for parking on a slope.
  • the first braking position corresponds to the service braking position, that is to say a braking position in which the first actuator 11 is actuated and acts as a separator for the segments 12, 13.
  • the second actuator 2 is a fulcrum for the segments 12, 13.
  • the second braking position corresponds to the parking braking and / or emergency braking position, that is to say a braking position in which the second actuator 2 is actuated and acts as a segment spreader. 12, 13.
  • the first actuator 11 and / or the intermediate element 14 form a fulcrum.
  • Switching from the first braking position corresponds to switching from simplex mode to duo servo mode of drum brake 1.
  • the stroke of the elastic biasing element 33, 331 also allows, during a variation in dimensions of elements 12, 13 of the drum brake 1, and without activation of the second actuator 2:
  • the elastic biasing element 331, 35 thus makes it possible to limit and / or avoid any need for automatic reactivation of the second actuator 2 during parking, also called “re-clamping", which can be energy consuming and subject to malfunctions that can have serious consequences.
  • the resilient biasing element 331 is formed by a compressible resilient structure which comprises a stack of conical steel washers, called “Belleville" washers.
  • the compressible stack 331 is here maintained by crimping the end of the skirt around the rear of the body 333 of the first pusher 33.
  • FIG. 7 represents a drum brake 1 according to a second embodiment.
  • the drum brake 1 according to the second embodiment is distinguished from the drum brake 1 according to the first embodiment by the structure of the second actuator 2, in particular by the structure of the elastic biasing element and by the structure of the first pusher. 33.
  • the elastic biasing element 35 comprises a helical spring which is configured to elastically bias the first segment 12 of the second segment 13 apart, in parallel with the push head 332 of the first pusher 33.
  • This coil spring 35 surrounds the housing 21 of the second actuator. It partially surrounds the first pusher 33 and the second pusher 32.
  • the first pusher 33 has no compressible structure, such as the stack of Belleville washers of the first embodiment, between the pusher head 332 and the pusher body 333.
  • FIG. 8 shows a deformation of the elastic biasing element 331, 35 along the axial direction of displacement D2, in relation to the load exerted on the elastic biasing element 331, 35.
  • the deformation of the elastic element 331 along the direction of movement D2 corresponds in particular to the distance traveled by the end of the head 332 of the first pusher in the direction of movement D2 between a rest position of the head 332 and a compression position in which the elastic biasing element 331 is compressed when the brake 1 is in the first braking position.
  • the deformation of the elastic element 35 along the direction of movement D2 corresponds in particular to the distance traveled by the longitudinal ends of the spring 35 between a rest position of the spring 35 and a position of compression in which the spring 35 is compressed when the brake 1 is in the first braking position.
  • the load which is exerted on the elastic biasing element 331, 35 is in particular the compressive force which is exerted on the elastic biasing element 331, 35 by the stop end 122, 132 of at least one of the segments 12, 13, when the first actuator 11 is actuated and the brake 1 is in the first braking position.
  • FIG. 8 makes it possible in particular to determine an acceptable range of values for the stiffness of the elastic biasing element 331, 35, as well as an acceptable range of values for the maximum stroke of the elastic biasing element 331, 35 between the compression position and the rest position.
  • the elastic biasing element 331, 35 has a stiffness which is strictly between 0 and 500 N / m.
  • the elastic biasing element 331, 35 is configured to have a stroke between 2.5mm and 6mm relative to a rest position of the elastic biasing element 331, 35 in which the drum brake 1 is not. not actuated.
  • the vehicle comprises at least a disc brake, to brake one of the wheels.
  • the drum brake 1 is partially integrated in the central bell of a brake disc, which then forms the drum 15 of the drum brake.
  • Such an architecture is sometimes called “Drum in Hat”.
  • the drum brake 1 has no wheel cylinder and the first actuator 11 is not connected to a hydraulic braking circuit.
  • the first actuator 11 is in particular an electromechanical actuator which is connected to a motor assembly.
  • the drum brake 1 may be without a first actuator 11 when the drum brake 1 is a parking and emergency brake, for example when it is intended to operate only in duo servo mode or when the brake 1 is of the " Drum in Hat ”.
  • the intermediate element 14 can take other forms than a play take-up link, for example by an intermediate plate bearing between the two segments 12, 13. It can also be produced by the wheel cylinder 11 if it is mounted floating, through its housing or its pistons 111, 112.
  • the reduction gear 55 and the transmission sub-assembly 56 of the motorization assembly 5 may include other types of motion transmission elements, for example bevel gears.
  • the screw-nut system 31, 32 is reversible.
  • the motor 52 and / or the reduction gear is for example blocked in rotation, to prevent the release of the brake 1.
  • the drive assembly 5 is configured to drive the screw 32 in translation along the actuation direction D2, instead of the nut 31.
  • the male and female elements of the screw-nut system 31, 32 are reversed.
  • the vehicle can also include a pawl retaining the member or the operating lever of the "hand brake” and an elastic control cable which is connected to the segments 12, 13 of the drum brake.
  • the elastic biasing element 331, 35 may be elastically biased in traction when the brake 1 while the drum brake 1 is in a first braking position, to store a sufficient amount of mechanical energy to maintain or bring the drum brake 1 in the second braking position, if the pressing of the first actuator 11 is interrupted and the second actuator 2 is not actuated.
  • the elastic biasing element 331, 35 can take different forms such as a stack of Bellevilles washers, a spring or a block of elastic material, in particular an elastomer block. It can be located at different locations of the second actuator 2, for example by surrounding or not the first pusher 33 and / or the second pusher 32, or by elastically or not biasing the head 322 of the second pusher and / or the head 332 of the first pusher.
  • the first pusher 33 of the drum brake 1 may comprise an elastic biasing element between the pusher head 332 and the pusher body 333, for example a compressible structure such as a block of elastomeric material, a spring or a stack of Belleville washers.
  • the elastic biasing element 35 comprises a spring with a square section, in particular to form the shoulder 339 which serves as a stop for the first pusher 33 along the actuation direction D2.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif pour frein à tambour (1) pour véhicule routier. Le dispositif comprend un actionneur (2) configuré pour solliciter en écartement deux segments (12, 13) vers un tambour de frein. L'actionneur (2) comprend un élément élastique de sollicitation (35) qui est configuré pour être déformé élastiquement lorsque le frein (1) est dans une première position de freinage,et pour solliciter le frein (1)vers une deuxième position de freinage lorsque l'actionneur (2)a été actionné et que le frein (1) cesse d'être dans la première position de freinage. L'élément élastique de sollicitation (35) a une raideur comprise strictement entre 0 et 500 N/m.

Description

FREIN A TAMBOUR ELECTROMECANIQUE COMPRENANT UN ACTIONNEUR COMPRENANT UNE RESERVE ELASTIQUE A FAIBLE RAIDEUR
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se rapporte aux freins pour véhicule routier. Plus précisément, elle concerne un mécanisme de frein à tambour, notamment un actionneur électromécanique de frein à tambour.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Des freins à tambour comprennent un actionneur qui est configuré pour solliciter en écartement deux segments de frein, lorsqu'il est actionné par un moteur électrique. L'actionneur comprend une réserve élastique.
La réserve élastique est configurée pour être déformée élastiquement pour emmagasiner une énergie mécanique lorsque le frein est en position de freinage de service. La réserve élastique est configurée pour libérer cette énergie mécanique emmagasinée et pour solliciter le frein vers une position de freinage de stationnement et/ou une position de freinage d'urgence, lorsque l'actionneur a été actionné et que le frein cesse d'être en position de freinage de service.
Il existe un besoin pour réduire encore la puissance, l'encombrement et le coût du moteur électrique de l'actionneur, tout en limitant le temps de réponse du frein et tout en préservant la fiabilité du frein.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
A cet égard, l'invention a pour objet un dispositif pour frein à tambour pour véhicule routier. Le dispositif comprend un actionneur configuré pour solliciter en écartement deux segments de frein vers un tambour de frein.
L'actionneur comprend un élément élastique de sollicitation qui est configuré pour être déformé élastiquement lorsque le frein est dans une première position de freinage, et pour solliciter le frein vers une deuxième position de freinage lorsque l'actionneur a été actionné et que le frein cesse d'être dans la première position de freinage.
Selon l'invention, l'élément élastique de sollicitation a une raideur comprise entre 0 strictement et 500 N/m.
Grâce à l'invention, la puissance, l'encombrement et le coût d'un ensemble de motorisation de l'actionneur est limité, tout en conservant un temps de réponse faible du frein et tout en préservant la fiabilité du frein.
L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non.
Selon une particularité de réalisation, la raideur de l'élément élastique est comprise entre 210 et 250 N/mm pour un véhicule léger dont le poids total en roulement est inférieur à 3500 kg.
Selon une particularité de réalisation, l'élément élastique de sollicitation est configuré pour avoir une course entre 2,5 mm et 6 mm par rapport à une position de repos de l'élément élastique de sollicitation.
Selon une particularité de réalisation, l'élément élastique de sollicitation est configuré pour entourer au moins partiellement un boîtier de l'actionneur.
Selon une particularité de réalisation, l'élément élastique de sollicitation est configuré pour entourer au moins partiellement un premier poussoir de l'actionneur.
Selon une particularité de réalisation, l'élément élastique de sollicitation est configuré pour entourer au moins partiellement un deuxième poussoir de l'actionneur.
Selon une particularité de réalisation, l'élément élastique de sollicitation est configuré pour solliciter élastiquement un des segments en écartement de l'autre des segments, en parallèle d'une tête de poussée d'un premier poussoir de l'actionneur.
Selon une particularité de réalisation, l'élément élastique de sollicitation est compressible. L'élément élastique est configuré pour être comprimé lorsque le frein est dans la première position de freinage.
Selon une particularité de réalisation, l'élément élastique de sollicitation comprend au moins une rondelle Belleville, un bloc de matériau élastique et/ou un ressort. Selon une particularité de réalisation, l'élément élastique de sollicitation comprend un ressort hélicoïdal et/ou un ressort à section carré.
Selon une particularité de réalisation, la première position de freinage est une position de freinage de service du frein.
Selon une particularité de réalisation, la deuxième position de freinage est une position de freinage d'urgence du frein et/ou une position de freinage de stationnement du frein.
Selon une particularité de réalisation, l'actionneur est un deuxième actionneur, le dispositif comprend un premier actionneur qui est configuré pour solliciter les segments en écartement lorsque le frein est dans la première position de freinage.
Selon une particularité de réalisation, le premier actionneur est un actionneur hydraulique qui est configuré pour écarter les segments sous l'effet d'une augmentation de pression hydraulique dans le premier actionneur.
Selon une particularité de réalisation, le deuxième actionneur est un actionneur électromécanique.
Selon une particularité de réalisation, le deuxième actionneur comprend un système vis-écrou, un deuxième poussoir de l'actionneur comprend la vis et/ou l'écrou du système vis-écrou.
Selon une particularité de réalisation, le dispositif comprend un ensemble de motorisation qui est raccordé au deuxième actionneur.
L'invention concerne aussi un frein à tambour qui comprend un plateau, deux segments et un dispositif tel que défini ci-dessus. Les segments sont installés sur le plateau. L'actionneur du dispositif est configuré pour solliciter les segments en écartement.
Selon une particularité de réalisation, un véhicule léger dont le poids total en roulement est inférieur à 3500 kg comprend un frein à tambour tel que défini ci-dessus pour chacune des roues de l'axe arrière, l'élément élastique de sollicitation de chacun des freins à tambour ayant une raideur de 229,8 N/mm. Chacun de ces éléments élastiques de sollicitation permet notamment de réduire la puissance du moteur à 60 W pour une alimentation de 12 V tout en assurant la sécurité du frein de parking et un temps de serrage et de desserrage rapide. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique avec arrachement partiel de côté d'un frein à tambour qui est installé sur un véhicule ;
la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un mécanisme de frein à tambour bi-mode selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
la figure 3 est une vue schématique partielle de face du frein à tambour selon le premier mode de réalisation, lors du serrage du frein et lorsque le véhicule est immobile ;
la figure 4 est une vue schématique partielle de face du frein à tambour selon le premier mode de réalisation, une fois le frein serré et avec un couple de maintien exercé dans un premier sens de rotation sur les segments ;
la figure 5 est une vue schématique de face du frein à tambour selon le premier mode de réalisation, une fois le frein serré et avec un couple de maintien exercé sur les segments dans un deuxième sens de rotation opposé au premier sens de rotation ;
la figure 6 est une isométrie et écorché partiel de l'actionneur du frein selon le premier mode de réalisation ;
la figure 7 est une isométrie d'un mécanisme de frein à tambour bi-mode selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
la figure 8 est une représentation d'un schéma de fonctionnement d'un élément élastique de sollicitation d'un frein selon le premier ou le deuxième mode de réalisation. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.
La figure 1 représente un frein à tambour 1 qui est installé sur véhicule routier, tel qu'une automobile. Le frein à tambour 1 comprend un tambour 15, un plateau 10, deux segments 12, 13 de freinage, un cylindre de roue 11 (figure 2) qui forme un premier actionneur, et un deuxième actionneur 2 (figure 2) de type électromécanique qui forme un écarteur ou un point d'appui. Le frein à tambour 1 comprend également un ensemble de motorisation 5 qui est raccordé au deuxième actionneur 2.
Le tambour 15 est traversé par un moyeu 6 de la roue à freiner, auquel il est attaché et dont il est solidaire en rotation. Le plateau 10 sert de support au frein, en étant fixé au châssis 7.
En référence aux figures 1 et 2, le frein à tambour 1 est configuré pour provoquer un couple de freinage entre le tambour 15 et le plateau 10 qui sont mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation Al.
Mécanisme du frein bi-mode
La figure 2 représente un mécanisme de frein à tambour "bi-mode" selon le premier mode de réalisation de l'invention. Le frein à tambour 1 peut être utilisé en tant que frein de service et/ou en tant que frein de stationnement.
Dans le premier mode de réalisation, le mécanisme de frein à tambour 1 bi-mode est ici représenté dans un exemple avec un actionneur 11 de frein de service fonctionnant par énergie hydraulique, et un actionneur 2 de frein de stationnement et de secours fonctionnant par énergie électrique.
Mode frein de service
En mode frein de service, le couple de freinage est créé par absorption d'énergie sous l'effet d'un frottement entre : d'une part, la piste de frottement portée par une surface intérieure du tambour 15, et d'autre part des garnitures de frottement 123, 133 qui sont portées respectivement par le premier et par le deuxième segment 12, 13. Ce frottement est obtenu par écartement des segments vers l'extérieur, sous l'effet du premier actionneur 11.
Depuis la position de repos ou depuis la position de freinage de stationnement, ce premier actionneur 11 amène le frein 1 en position de freinage de service, et le retour à la position de repos est réalisé par exemple par des ressorts de rappel qui relient entre eux les deux segments 12, 13, comme illustré sur la figure 2.
Dans cet exemple, le frein à tambour 1 est agencé pour fonctionner en mode simplex lorsqu'il est actionné en tant que frein de service.
Le premier actionneur 11, qui est appelé classiquement cylindre de roue, pend la forme d'un vérin hydraulique qui est configuré pour écarter les segments 12, 13 sous l'effet d'une augmentation de pression hydraulique. Le premier actionneur 11 comprend deux pistons 111, 112 opposés, qui actionnent chacun l'un des segments 12, 13 en écartant l'une de l'autre leurs deux extrémités 121, 131 qui sont en vis-à-vis et à proximité de l'actionneur 11. Ces deux extrémités 121, 131 sont ici appelées "extrémités mobiles" et elles sont représentées en haut de la figure 2.
A son extrémité opposée 122, 132, dite extrémité de butée, chaque segment 12, 13 s'appuie au plateau 10 par l'intermédiaire d'un élément d'ancrage qui est solidaire du plateau 10. L'élément d'ancrage forme une butée pour ce segment 12, 13.
Dans cet exemple, le point d'appui des deux segments est réalisé par un boîtier 21 du deuxième actionneur 2 par lequel celui-ci est solidarisé rigidement au plateau 10. Cette solidarisation du boîtier 21 au plateau 10 est illustrée symboliquement en figure 3 à figure 5 par le symbole de la terre, en bas et au milieu des figures. Le deuxième actionneur 2 forme ainsi un point d'appui, ainsi qu'avec chaque élément d'ancrage une région de pivotement pour les segments 12, 13.
Mode frein de stationnement ou de secours
En référence à la figure 3, le deuxième actionneur 2 comprend un ensemble d'actionnement linéaire 3 qui, en mode frein de stationnement ou de secours, appuie sur les extrémités de butée 122, 132 des segments 12, 13 pour les écarter l'une de l'autre, et mettre ainsi les segments 12, 13 en appui contre la piste de frottement du tambour 15. Le deuxième actionneur 2 sert alors d'écarteur.
Depuis la position de repos, ou depuis la position de freinage de service, ce deuxième actionneur 2 amène le frein 1 en position de freinage de stationnement, et le retour à la position de repos est réalisé par exemple par les ressorts de rappel.
Dans le présent exemple, l'ensemble d'actionnement linéaire 3 inclut un premier poussoir 33 et un deuxième poussoir 32 qui sont déplacés l'un par rapport à l'autre en un mouvement linéaire, selon une direction D2 d'actionnement qui est une direction sensiblement tangentielle au plateau 10 et orthogonale à l'axe de rotation Al du tambour. Comme indiqué par les deux flèches de la figure 3, ce déplacement appuie les deux poussoirs 32, 33 respectivement sur les deux extrémités de butée 122, 132 du premier segment 12 et du deuxième segment 13.
Comme illustré en figure 4 et figure 5, dès qu'un couple de rotation, dans un sens C4 ou dans l'autre C5, est appliqué aux segments par le tambour 15 par rapport au plateau 10, par exemple du fait que le véhicule est stationné dans une pente ou que le frein de secours est actionné lorsque le véhicule est en mouvement, le tambour 15 tend à entraîner les segments 12, 13 en rotation dans le sens de ce couple en raison du contact de friction entre les segments 12, 13 et le tambour 15.
La figure 5 illustre plus particulièrement le cas d'un couple C5 dans le sens horaire. Par frottement, le premier segment 12 reçoit ainsi un couple C52 ce la part du tambour 15.
Par son extrémité opposée, c'est-à-dire son extrémité "mobile" 121, le premier segment 12 prend appui sur un élément intercalaire 14 par une articulation 142, dite première articulation, par exemple un pivot ou par toute autre coopération de forme comme des encoches engagées entre elles.
L'élément intercalaire 14, par exemple une biellette, est mobile ou "flottant" par rapport au plateau 10, et est articulé de la même façon avec l'extrémité "mobile" 131 de l'autre segment 13, de façon à maintenir écartées l'une de l'autre leurs deux extrémités mobiles 121, 131. Dans le présent mode de réalisation, cet élément intercalaire est une biellette de rattrapage de jeu résultant de l'usure des garnitures 123, 133.
Sous l'appui du premier segment 12, l'élément intercalaire 14 transmet ainsi un appui C23 à l'extrémité mobile 131 du deuxième segment 13, de façon sensiblement tangentielle au plateau 10 à une articulation 143 du deuxième segment 13 et de l'élément intercalaire 14. Cette deuxième articulation 143 est par exemple un pivot.
Sous l'appui de l'élément intercalaire 14, le deuxième segment 13 prend appui sur la piste du tambour 15, et reçoit lui aussi par frottement un couple C53 de la part du tambour 15. Par son extrémité opposée, c'est-à-dire l'extrémité "de butée" 132, ce deuxième segment 13 transmet au poussoir 32 l'ensemble C30 des couples reçus.
Par rapport au boîtier 21 de l'actionneur 2, l'ensemble d'actionnement 3 est monté libre en translation tangentielle autour de l'axe de rotation Al, sur une course limitée par une butée de chaque côté de sa position centrale. Dans le sens de rotation de la figure 5, sous l'effet des couples C52 et C53 transmis par le tambour 15, les segments 12, 13 ont ainsi pour effet de déplacer l'ensemble d'actionnement 3 dans le sens de ces couples, soit dans la direction d'actionnement D2 dans le sens D22 selon la flèche blanche vers la gauche et jusqu'à la position de butée illustrée sur la figure 5.
Ainsi, dans le mode de frein de stationnement ou de secours, l'extrémité de butée 132 du deuxième segment 13 prend appui sur le boîtier 21 de l'écarteur pour transmettre au plateau 10 le couple de freinage ou de maintien créé par l'appui des segments 12, 13 sur le tambour 15.
Dans le présent exemple, l'extrémité de butée 132 du deuxième segment 13 et le boîtier 21 du deuxième actionneur 2 prennent appui l'un sur l'autre par l'intermédiaire du deuxième poussoir 32, par exemple par un accident de forme, ici un épaulement 329 porté par le poussoir en vis-à-vis de la surface extérieure du boîtier 21 au niveau de la ligne verticale en trait mixte sur la figure.
Dans ce sens de rotation de la figure 5, le segment 12 dont l'extrémité écartée 122 reçoit en premier le mouvement du tambour 15 est le segment 12 de gauche sur la figure, qui pivote et s'arcboute sur l'articulation 142 de son extrémité opposée et forme ainsi un segment "comprimé". De façon proche, recevant ainsi un effort tangentiel par son extrémité 131 recevant le mouvement, le deuxième segment 13 se comporte lui aussi en segment "comprimé" en s'arcboutant sur son extrémité de butée 132.
Ainsi, en mode de frein de stationnement ou de secours, l'activation du deuxième actionneur 2 fait fonctionner ce même ensemble de frein 1 sur le mode "duo servo", qui fournit un effort d'appui contre le tambour 15 beaucoup plus important que le mode simplex du frein de service, pour un même effort d'actionnement des segments.
Dans le sens de rotation de la figure 4 qui est inversé par rapport à celui de la figure 5, un couple C4 dans l'autre sens entraîne les segments 12, 13 et l'élément intercalaire 14 dans l'autre sens, ce qui déplace l'ensemble d'actionnement 3 selon la direction d'actionnement D2 dans un sens D23 opposé au sens D22, selon la flèche blanche vers la droite et jusqu'à la position de butée illustrée sur la figure.
Le couple de freinage est alors transmis par l'extrémité de butée 122 du segment de gauche 12 sur le boîtier 21 de l'écarteur, par l'intermédiaire de l'épaulement 339 du premier poussoir 33, au niveau de la ligne verticale en trait mixte sur la figure.
Structure et actionnement du deuxième actionneur
La structure et le fonctionnement du deuxième actionneur 2, ici appelé aussi écarteur, vont maintenant être décrits plus en détail en référence aux figure 2 à figure 7.
Dans le mode de réalisation de la figure 2 et en référence à la figure 6, l'ensemble d'actionnement linéaire 3 du deuxième actionneur 2 comprend un premier élément fileté et un deuxième élément fileté interagissant entre eux pour former un système vis-écrou 31, 32. Ce système vis-écrou 31, 32 produit un mouvement linéaire selon la direction d'actionnement D2 sous l'effet d'une rotation de ce premier élément par rapport à ce deuxième élément. Il transforme le couple reçu par l'un 31 de ses éléments en deux forces axiales opposées sur chacun de ses éléments 31, 32 respectivement.
Dans ce mode de réalisation, l'angle de filetage de ce système vi-écrou 31, 32 est choisi pour que la transmission d'effort obtenue soit irréversible, en choisissant un angle de filetage qui est inférieur à l'angle de friction du couple de matériaux employé pour réaliser ces deux éléments. Ce système vis-écrou 31, 32 produit une irréversibilité qui fournit une fonction de blocage en position de freinage de stationnement. Autrement dit, un effort reçu par les poussoirs 32, 33 depuis les segments 13, 12 est bloqué par le non-glissement entre les filetages des deux éléments du système vis-écrou 31, 32. Il n'est ainsi pas transmis jusqu'à la motorisation, rendant ainsi inutile de bloquer le moteur ou de le maintenir en charge.
Comme visible par exemple en figure 2 à figure 6, ce système vis-écrou comprend le deuxième poussoir 32. Celui-ci prend la forme d'une vis-poussoir comprenant une partie mâle filetée 323 en forme de tige, et une tête de poussoir 322 qui vient en appui du deuxième segment 13. Cette vis poussoir 32 interagit avec l'autre partie du système vis- écrou, formée par un écrou 31 muni d'un filetage intérieur. Dans le présent mode de réalisation, c'est l'écrou 31 qui reçoit le couple d'actionnement par l'ensemble de motorisation 5.
L'ensemble de motorisation 5 de l'écrou 31 du deuxième actionneur 2 est représenté aux figures 2 et 6. L'ensemble de motorisation 5 comprend un carter externe 51, un moteur électrique 52, un réducteur 55 et un sous ensemble de transmission 56.
Le carter externe 51 délimite un logement interne pour le moteur électrique 52, le réducteur 55 et le sous ensemble de transmission 56.
Le moteur électrique 52 est alimenté électriquement par un câble d'alimentation électrique 529. Le moteur électrique 52 est configuré pour déplacer l'écrou 31 du deuxième actionneur 2 selon la direction d'actionnement D2, par l'intermédiaire du réducteur 55 et du sous-ensemble de transmission 56.
Le réducteur 55 est par exemple un réducteur épicycloïdal. Il est situé entre le moteur 52 et le sous ensemble de transmission 56, en étant sensiblement dans le prolongement du moteur 52 par exemple selon une direction sensiblement parallèle à la direction d'actionnement D2.
Le sous-ensemble de transmission 56 est situé entre le réducteur 55 et l'écrou 31 qu'il entraîne. Il s'étend sensiblement orthogonalement à la direction d'actionnement D2. Il comprend un train d'engrenages dont une des roues dentées engage mécaniquement par complémentarité de forme externe de l'écrou 31, pour l'entraîner en translation selon la direction d'actionnement D2.
En référence à chacun des modes de réalisation représentés, le premier poussoir 33 comprend une tête de poussoir 332 et un corps de poussoir 333. La tête de poussoir 33 présente vers l'arrière une jupe à l'intérieur de laquelle peut coulisser le corps de poussoir 333. Le corps de poussoir 333 et l'écrou 31 sont en appui axial mutuel selon la direction d'actionnement D2 avec possibilité de rotation relative entre eux par glissement mutuel de leurs surfaces d'appui, de sorte que le premier poussoir 33 est non rotatif et immobilisé en rotation par le premier segment 12 qui engage mécaniquement la tête 332 du premier poussoir.
Elément élastique de sollicitation
Le frein à tambour 1 comporte un mécanisme assurant une fonction de blocage du frein 1 en position de freinage de stationnement, et aussi une fonction de stabilisation des efforts dans la chaîne mécanique qui réalise l'appui des segments 12, 13 sur le tambour 15 en cas de variations dimensionnelles des éléments constitutifs du frein à tambour 1.
Dans chacun des modes de réalisation représentés, pour fournir la fonction de stabilisation des efforts dans la chaîne mécanique du frein à tambour 1, le deuxième actionneur 2 sollicite élastiquement en écartement les extrémités de butée 122, 132 des deux segments par l'intermédiaire d'un élément élastique de sollicitation 331, 35 selon la direction D2 du mouvement d'actionnement. L'élément élastique de sollicitation 331, 35 est déformable élastiquement selon la direction D2 d'actionnement. Cet élément élastique de sollicitation 331, 35, dit élément élastique, est aussi appelé "spring package" en Anglais.
L'élément élastique de sollicitation 331, 35 forme une réserve élastique qui permet de combler les courses qui sont nécessaires au passage d'une première position de freinage à une deuxième position de freinage du frein 1, tout en assurant une charge suffisante pour satisfaire aux besoins de l'immobilisation du véhicule. En particulier, l'élément élastique de sollicitation 331, 35 est susceptible d'emmagasiner, par compression dans l'ensemble d'actionnement 3 lors d'un actionnement du deuxième actionneur 2 alors que le frein à tambour 1 est dans une première position de freinage, une quantité d'énergie mécanique suffisante pour maintenir ou amener le frein à tambour 1 dans une deuxième position de freinage, si l'appui du premier actionneur 11 est interrompu et lorsque le deuxième actionneur 2 n'est pas actionné de nouveau.
Une telle situation de compression de l'élément élastique de sollicitation 331, 35 se produit par exemple lorsque le conducteur arrête le véhicule et le maintien arrêté à l'aide du frein de service, puis enclenche le frein de stationnement avant de relâcher la commande du frein de service, par exemple lors d'un arrêt pour stationnement dans une pente.
La première position de freinage correspond à la position de freinage de service, c'est-à-dire une position de freinage dans laquelle le premier actionneur 11 est actionné et joue le rôle d'écarteur des segments 12, 13. Dans la première position de freinage, le deuxième actionneur 2 est un point d'appui pour les segments 12, 13.
La deuxième position de freinage correspond à la position de freinage de stationnement et/ou de freinage d'urgence, c'est-à-dire une position de freinage dans laquelle le deuxième actionneur 2 est actionné et joue le rôle d'écarteur des segments 12, 13. Dans la deuxième position de freinage, le premier actionneur 11 et/ou l'élément intercalaire 14 forment un point d'appui.
Le passage de la première position de freinage correspond au passage du mode simplex au mode duo servo du frein à tambour 1.
La course de l'élément élastique de sollicitation 33, 331 permet aussi, au cours d'une variation de dimensions d'éléments 12, 13 du frein à tambour 1, et sans activation du deuxième actionneur 2 :
- de maintenir l'effort d'appui des segments 12, 13 contre la piste de frottement en cas de variations dimensionnelles dans un premier sens, par exemple en cas de rétraction thermique des segments 12, 13 ou des poussoirs 32, 33, ou en cas de dilatation thermique du tambour 15 ; et - de limiter l'augmentation des efforts dans le mécanisme du frein à tambour 1 en cas de variations dimensionnelles dans un deuxième sens opposé au premier sens, pouvant être causée par exemple par une rétraction thermique du tambour 15 lorsque celui-ci se refroidit à l'arrêt après avoir été échauffé en tant que frein de service au cours d'un trajet.
L'élément élastique de sollicitation 331, 35 permet ainsi de limite et/ou éviter tout besoin de réactivation automatique du deuxième actionneur 2 en cours de stationnement, aussi appelé "re-clamping", qui peut être consommateur d'énergie et sujet à des dysfonctionnements pouvant être lourds de conséquences.
Premier mode de réalisation
En référence plus spécifiquement au premier mode de réalisation représenté aux figures 2 et 6, l'élément élastique de sollicitation 331 est formé par une structure élastique compressible qui comprend un empilement de rondelles coniques en acier, dites rondelles "Belleville". L'empilement compressible 331 est ici maintenu par un sertissage de l'extrémité de la jupe autour de l'arrière du corps 333 du premier poussoir 33.
Deuxième mode de réalisation
La figure 7 représente un frein tambour 1 selon un deuxième mode de réalisation. Le frein à tambour 1 selon le deuxième mode de réalisation se distingue du frein à tambour 1 selon le premier mode de réalisation par la structure du deuxième actionneur 2, notamment par la structure de l'élément élastique de sollicitation et par la structure du premier poussoir 33.
L'élément élastique de sollicitation 35 comprend un ressort hélicoïdal qui est configuré pour solliciter élastiquement en écartement le premier segment 12 du deuxième segment 13, en parallèle de la tête de poussée 332 du premier poussoir 33. Ce ressort hélicoïdal 35 entoure le boîtier 21 du deuxième actionneur. Il entoure partiellement le premier poussoir 33 et le deuxième poussoir 32. Le premier poussoir 33 est dépourvu de structure compressible, telle que l'empilement de rondelles Belleville du premier mode de réalisation, entre la tête de poussoir 332 et le corps de poussoir 333.
Plages de valeurs de raideur et de course de l'élément élastique
La figure 8 représente une déformation de l'élément élastique de sollicitation 331, 35 selon la direction axiale de déplacement D2, en relation avec la charge exercée sur l'élément élastique de sollicitation 331, 35.
En référence plus spécifiquement au premier mode de réalisation représenté, la déformation de l'élément élastique 331 selon la direction de déplacement D2 correspond notamment à la distance parcourue par l'extrémité de la tête 332 du premier poussoir selon la direction de déplacement D2 entre une position de repos de la tête 332 et une position de compression dans laquelle l'élément élastique de sollicitation 331 est comprimé lorsque le frein 1 est dans la première position de freinage.
En référence plus spécifiquement au deuxième mode de réalisation représenté, la déformation de l'élément élastique 35 selon la direction de déplacement D2 correspond notamment à la distance parcourue par les extrémités longitudinales du ressort 35 entre une position de repos du ressort 35 et une position de compression dans laquelle le ressort 35 est comprimé lorsque le frein 1 est dans la première position de freinage.
De manière générale, la charge qui est exercée sur l'élément élastique de sollicitation 331, 35 est notamment l'effort de compression qui est exercé sur l'élément élastique de sollicitation 331, 35 par l'extrémité de butée 122, 132 d'au moins un des segments 12, 13, lorsque le premier actionneur 11 est actionné et que le frein 1 est dans la première position de freinage.
La représentation de la figure 8 permet notamment de déterminer une plage de valeurs acceptable pour la raideur de l'élément élastique de sollicitation 331, 35, ainsi qu'une plage de valeurs acceptable pour la course maximale de l'élément élastique de sollicitation 331, 35 entre la position de compression et la position de repos.
Dans chacun des modes de réalisation représenté, l'élément élastique de sollicitation 331, 35 a une raideur qui est comprise strictement entre 0 et 500 N/m. L'élément élastique de sollicitation 331, 35 est configuré pour avoir une course entre 2,5 mm et 6 mm par rapport à une position de repos de l'élément élastique de sollicitation 331, 35 dans laquelle le frein à tambour 1 n'est pas actionné.
Du fait de ces plages de valeurs de raideur et de course de l'élément élastique de sollicitation 331, 35, la puissance, l'encombrement et le coût de l'ensemble de motorisation 5 du deuxième actionneur sont limités, tout en conservant un temps de réponse faible du deuxième actionneur 2 et tout en préservant la fiabilité du frein 1.
En particulier, ces plages de valeurs de raideur et de course de de l'élément élastique de sollicitation 331, 35 permettent d'utiliser un moteur électrique 52 moins encombrant et moins puissant, pour actionner l'écarteur 2 à temps de réponse et à fiabilité équivalents.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de l'invention.
En variante, le véhicule comprend au moins frein à disque, pour freiner une des roues. Par exemple, le frein à tambour 1 est intégré partiellement dans la cloche centrale d'un disque de frein, qui forme alors le tambour 15 du frein à tambour. Une telle architecture est parfois appelée « Drum in Hat ».
En variante, le frein à tambour 1 est dépourvu de cylindre de roue et le premier actionneur 11 n'est pas raccordé à un circuit hydraulique de freinage. Dans ce cas, le premier actionneur 11 est notamment un actionneur électromécanique qui est raccordé à un ensemble de motorisation.
Le frein à tambour 1 peut être dépourvu de premier actionneur 11 quand le frein à tambour 1 est un frein de stationnement et d'urgence, par exemple quand il est destiné à fonctionner uniquement en mode duo servo ou quand le frein 1 est de type « Drum in Hat ».
L'élément intercalaire 14 peut prendre d'autres formes qu'une biellette de rattrapage de jeu, par exemple par une plaque intercalaire en appui entre les deux segments 12, 13. Il peut aussi être réalisé par le cylindre de roue 11 s'il est monté flottant, à travers son boîtier ou ses pistons 111, 112. Le réducteur 55 et le sous ensemble de transmission 56 de l'ensemble de motorisation 5 peuvent comporter d'autres types d'éléments de transmission du mouvement, par exemple des engrenages coniques.
En variante, le système vis-écrou 31, 32 est réversible. Dans ce cas, le moteur 52 et/ou le réducteur est par exemple bloqué en rotation, pour empêcher le desserrement du frein 1.
En plus ou en variante, l'ensemble de motorisation 5 est configuré pour entraîner la vis 32 en translation selon la direction d'actionnement D2, au lieu de l'écrou 31. Autrement dit, les éléments mâles et femelles du système vis-écrou 31, 32 sont inversés.
Le véhicule peut également comprendre un cliquet retenant l'organe ou le levier de manoeuvre du "frein à main" et un câble de commande élastique qui est raccordé aux segments 12, 13 du frein à tambour.
En variante, l'élément élastique de sollicitation 331, 35 peut être sollicité élastiquement en traction lorsque le frein 1 alors que le frein à tambour 1 est dans une première position de freinage, pour emmagasiner une quantité d'énergie mécanique suffisante pour maintenir ou amener le frein à tambour 1 dans la deuxième position de freinage, si l'appui du premier actionneur 11 est interrompu et que le deuxième actionneur 2 n'est pas actionné.
De manière générale, l'élément élastique de sollicitation 331, 35 peut prendre différentes formes tels qu'un empilement de rondelles Bellevilles, un ressort ou un bloc de matériau élastique, notamment un bloc d'élastomère. Il peut être situé à différents emplacement du deuxième actionneur 2, par exemple en entourant ou non le premier poussoir 33 et/ou le deuxième poussoir 32, ou en sollicitant élastiquement ou non la tête 322 du deuxième poussoir et/ou la tête 332 du premier poussoir.
Le premier poussoir 33 du frein à tambour 1 selon le deuxième mode de réalisation peut comprendre un élément élastique de sollicitation entre la tête de poussoir 332 et le corps de poussoir 333, par exemple une structure compressible tel qu'un bloc de matériau élastomère, un ressort ou un empilement de rondelles Belleville. En variante du deuxième mode de réalisation, l'élément élastique de sollicitation 35 comprend un ressort à section carré, notamment pour former l'épaulement 339 qui sert de butée au premier poussoir 33 selon la direction d'actionnement D2.
NOMENCLATURE EN REFERENCE AUX FIGURES
1 : frein à tambour
10 : plateau support
11 : premier actionneur - cylindre de roue - frein de service
111, 112 : pistons de cylindre de roue
12, 13 : segments
121. 131 : extrémités mobiles des segments
122. 132 : extrémités de butée des segments
123. 133 : garnitures de frottement
14 : élément intercalaire - biellette de rattrapage de jeu
142, 143 : articulations d'élément intercalaire
15 : tambour
2 : deuxième actionneur - point d'appui
21 : boîtier principal d'écarteur
3 : ensemble d'actionnement linéaire
31 : écrou de système vis-écrou
32 : vis de système vis-écrou, deuxième poussoir
322 : tête du deuxième poussoir
323 : partie mâle filetée
329 : épaulement d'appui de la vis-poussoir - transmission du couple de freinage
33 : premier poussoir
331 : élément élastique - empilement de rondelles Belleville
332 : tête de poussoir élastique,
333 : corps de poussoir élastique
339 : épaulement d'appui du poussoir élastique - transmission du couple de freinage 35 : élément élastique linéaire - "spring package"
5 : ensemble de motorisation
51 : boîtier de motorisation
52 : moteur électrique
529 : alimentation électrique du moteur
55 : réducteur
6 : moyeu de la roue à freiner
7 : châssis du véhicule

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif pour frein à tambour (1) pourvéhicule routier, comprenant un actionneur (2) configuré pour solliciter en écartement deux segments (12, 13) de frein vers un tambour (15) de frein,
l'actionneur (2) comprenant un élément élastique de sollicitation (331, 35) qui est configuré pour être déformé élastiquement lorsque le frein (1) est dans une première position de freinage, et pour solliciter le frein (1) vers une deuxième position de freinage lorsque l'actionneur (2) a été actionné et que le frein (1) cesse d'être dans la première position de freinage,
caractérisé en ce que l'élément élastique de sollicitation (331, 35) a une raideur comprise entre 0 strictement et 500 N/m.
2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l'élément élastique de sollicitation (331, 35) est configuré pour avoir une course entre 2,5 mm et 6 mm par rapport à une position de repos de l'élément élastique de sollicitation (331, 35).
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément élastique de sollicitation (331, 35) est configuré pour entourer au moins partiellement un boîtier (21) de l'actionneur (2), un premier poussoir (33) de l'actionneur (2) et/ou un deuxième poussoir (32) de l'actionneur (2).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément élastique de sollicitation (331, 35) est configuré pour solliciter élastiquement un des segments (12, 13) en écartement de l'autre des segments (12, 13), en parallèle d'une tête de poussée (332) d'un premier poussoir (33) de l'actionneur (2).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément élastique de sollicitation (331, 35) est compressible, l'élément élastique de sollicitation (331, 35) étant configuré pour être comprimé lorsque le frein (1) est dans la première position de freinage.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément élastique de sollicitation (331, 35) comprend au moins une rondelle Belleville (331), un bloc de matériau élastique et/ou un ressort (35).
7. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l'élément élastique de sollicitation (331, 35) comprend un ressort hélicoïdal (35) et/ou un ressort à section carré.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première position de freinage est une position de freinage de service du frein (1), la deuxième position de freinage étant une position de freinage d'urgence du frein (1) et/ou une position de freinage de stationnement du frein (1).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'actionneur (2) est un deuxième actionneur, le dispositif comprenant un premier actionneur (11) qui est configuré pour solliciter les segments (12, 13) en écartement lorsque le frein (1) est dans la première position de freinage.
10. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le premier actionneur (11) est un actionneur hydraulique qui est configuré pour écarter les segments (12, 13) sous l'effet d'une augmentation de pression hydraulique dans le premier actionneur (11).
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième actionneur (2) est un actionneur électromécanique.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième actionneur (2) comprend un système vis-écrou, un deuxième poussoir (32) de l'actionneur (2) comprenant la vis (32) et/ou l'écrou (31) du système vis-écrou.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 12, comprenant un ensemble de motorisation (5) qui est raccordé au deuxième actionneur (2).
14. Frein à tambour (1) comprenant un plateau, deux segments (12, 13) et un dispositif selon l'une des revendications précédentes, les segments (12, 13) étant installés sur le plateau, et l'actionneur (2) du dispositif étant configuré pour solliciter les segments (12, 13) en écartement.
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