FR2894213A1 - Frein secondaire electrique a retour d'effort - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un frein secondaire électrique équipé d'une commande à retour d'effort.Ce frein comprend un actionneur électrique (20) incluant un corps (21) et une partie active (22) que cet actionneur déplace par rapport à son corps (21) lorsqu'il est activé, cet actionneur (20) ayant son corps (21) lié à une partie fixe (28) du véhicule par un élément élastique (29) dit de serrage et sa partie active (22) liée à un câble de serrage des freins (24). Il comprend encore une palette de commande (26) mobile par rapport à un autre élément fixe du véhicule, cette palette étant liée en mouvement à un ressort de retour d'effort (27) qui est lui-même lié en mouvement au corps de l'actionneur (21) par un dispositif (1) de conversion de mouvement continu en mouvement discontinu.L'invention s'applique au domaine des freins secondaires de véhicule automobile.

Description

L'invention concerne un frein secondaire électrique de véhicule

automobile, comprenant un actionneur électrique incluant une partie mobile que cet actionneur déplace lorsqu'il est sollicité pour serrer le frein, une palette pouvant être déplacée par un utilisateur entre une position de repos et une position d'activation dans laquelle elle sollicite électriquement l'actionneur pour qu'il serre le frein. Un frein secondaire de véhicule automobile est un dispositif de commande parallèle à une commande hydraulique de frein principal. Il comprend notamment des câbles transmettant un effort de freinage vers des récepteurs de freins tels que des étriers qui comprennent une commande mécanique parallèle à la commande hydraulique. Les freins secondaires classiques, dits "frein à main" comprennent une palette ou poignée, solidaire en rotation d'une poulie en association avec un câble de frein qui s'enroule sur cette poulie. Le contrôle du dosage de l'effort de freinage est réalisé par l'utilisateur qui perçoit directement l'effort qu'il applique au câble de frein lorsqu'il tire sur la palette. Dans un frein secondaire assisté électriquement, l'action de l'utilisateur sur la palette sollicite l'actionneur électrique qui génère l'effort appliqué aux câbles de freins. La palette est généralement un bouton poussoir que l'utilisateur enfonce ou tire pour activer le frein. Une carte électronique pilote l'actionneur pour qu'il applique un effort de freinage d'une intensité adaptée à la situation courante du véhicule. La carte électronique est évoluée, car elle doit identifier des situations critiques telles qu'un démarrage en côte ou l'actionnement du frein secondaire lorsque le véhicule roule, pour doser en conséquence l'effort de freinage.

Mais cette carte ne connaît pas nécessairement suffisamment d'informations pour déterminer avec pertinence l'intensité de l'effort de freinage adéquate, de sorte que cet effort de freinage n'est pas toujours dosé de manière appropriée. Le but de l'invention est de proposer une commande de frein secondaire électrique permettant un dosage approprié de l'effort de freinage. A cet effet, l'invention a pour objet un frein secondaire électrique de véhicule automobile, comprenant un actionneur électrique incluant un corps et une partie active que cet actionneur déplace par rapport à son corps lorsqu'il est activé, cet actionneur ayant son corps lié à une partie fixe du véhicule par un élément élastique dit de serrage et sa partie active liée à un câble de serrage des freins, et une palette de commande mobile par rapport à un autre élément fixe du véhicule, cette palette étant liée en mouvement au corps de l'actionneur par l'intermédiaire d'un dispositif de conversion de mouvement continu en mouvement discontinu. Lorsque l'utilisateur maintient la palette en position d'activation pour solliciter le frein, le déplacement de l'actionneur génère en retour un effort tendant à ramener cette palette en position de repos.

L'utilisateur peut ainsi doser lui-même l'effort de freinage dont il perçoit l'intensité grâce à la commande à retour d'effort. Grâce au dispositif de conversion de mouvement le ressort de retour d'effort a un allongement qui varie de façon non linéaire, de sorte qu'il restitue un retour d'effort ayant une valeur qui évolue de façon non linéaire lorsque l'effort de freinage augmente linéairement en fonction du temps. Cette évolution non linéaire du retour d'effort facilite pour l'utilisateur la perception du niveau de freinage appliqué par l'actionneur en lui permettant de distinguer plus aisément un niveau de freinage faible d'un niveau de freinage élevé. L'invention concerne également un frein, dans lequel le dispositif de conversion comprend un chariot coulissant longitudinalement et portant un culbuteur comprenant un bras apte à pivoter par rapport à ce chariot, un organe de rappel du bras dans une position de repos, et une série d'arrêtoirs (9a, 9b, 9c) aptes à intercepter une extrémité du bras lorsque le chariot est déplacé selon une première direction, ce bras pouvant dépasser un arrêtoir qui intercepte son extrémité en s'esquivant par pivotement à l'encontre de l'organe de rappel, et dans lequel l'extrémité du bras est reliée à la palette, le chariot étant lié en mouvement au corps de l'actionneur.

L'invention concerne également un frein tel que défini ci-dessus, dans lequel les arrêtoirs sont mobiles en rotation, chaque arrêtoir étant apte à s'esquiver par pivotement à l'encontre d'un organe de rappel lorsqu'il est intercepté par le bras porté par le chariot déplacé dans une seconde direction opposée à la première direction. L'invention concerne également un frein tel que défini ci-dessus, dans lequel le culbuteur comprend une embase maintenue par l'organe de rappel en appui sur une butée portée par le chariot. L'invention concerne également un frein tel que défini ci-dessus, dans lequel l'organe de rappel du bras est un ressort hélicoïdal qui comprend une première extrémité en appui contre une butée solidaire du chariot, et une seconde extrémité en appui contre une butée solidaire du bras. L'invention concerne également un frein tel que défini ci-dessus, dans lequel le dispositif de conversion de mouvement comprend un câble dit d'entrée ayant une extrémité fixée au chariot et un câble dit de sortie ayant une extrémité fixée à l'extrémité du bras du culbuteur principal.

L'invention concerne également un frein tel que défini ci-dessus, dans lequel la palette est reliée au dispositif de conversion de mouvement continu en mouvement discontinu par l'intermédiaire d'un ressort de retour d'effort. L'invention concerne également un frein tel que défini ci-dessus, dans lequel le câble d'entrée est fixé au corps du chariot, le câble de sortie étant fixé au ressort de retour d'effort.

L'invention concerne également un frein tel que défini ci-dessus, dans lequel le dispositif de conversion transforme un mouvement continu en un mouvement saccadé pour constituer avec le ressort de retour d'effort une chaîne de retour d'effort restituant un effort qui varie par paliers successifs lorsque l'effort de freinage appliqué par l'actionneur varie de façon continue. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif.

La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de conversion de mouvement continu en mouvement discontinu ; La figure 2 est un graphe représentatif de la relation entre mouvement d'entrée et mouvement de sortie 25 avec le dispositif de la figure 1 ; Les figures 3 à 11 sont des représentations schématiques du dispositif de conversion dans différents états de sollicitation ; La figure 12 est une représentation schématique du 30 frein secondaire selon l'invention ; La figure 13 est une représentation schématique du retour d'effort du frein selon l'invention en cas d'évolution linéaire dans le temps de l'effort de freinage. 35 Dans la figure 1, un dispositif 1 de conversion de déplacement est relié à un câble d'entrée 2 et à un câble de sortie 3 de manière à convertir un mouvement linéaire dans le temps du câble d'entrée en un mouvement non linéaire dans le temps de type saccadé du câble de sortie. Ce dispositif comprend un carter 4 destiné à être solidarisé à une partie fixe, ce carter 4 comprenant un organe de guidage 6, tel qu'une rainure, dans lequel coulisse un chariot 7, le câble d'entrée 2 ayant une extrémité fixée à ce chariot mobile 7. Ce chariot mobile porte un culbuteur principal 8 se présentant sous forme d'une équerre comprenant un bras 9 et une embase 10 perpendiculaires l'un à l'autre. Ce culbuteur principal 8 est monté rotatif sur le chariot mobile 7 au niveau d'un axe de rotation AX porté par ce chariot. Cet axe est normal à la direction de coulissement du chariot 7, et il traverse le culbuteur principal 8 au niveau de la jonction du bras 9 et de l'embase 10. Le culbuteur principal 8 est rappelé par un organe de rappel 12 vers une position dite de repos dans laquelle son bras 9 s'étend perpendiculairement à la direction de coulissement, cette position de repos étant celle de la figure 1, l'embase 10 étant alors parallèle à la direction de coulissement. En position de repos, l'embase 10 est maintenue par 25 l'organe de rappel 12 en appui sur une butée de culbuteur 13 qui est portée par le chariot mobile 7. L'organe de rappel 12 est par exemple un ressort hélicoïdal entourant l'axe AX et qui comprend une première et une seconde extrémités 14 et 15 toutes deux 30 rectilignes et formant un certain angle l'une par rapport à l'autre. La première extrémité 14 est en appui contre une butée fixe 17 qui est rigidement solidaire du chariot 7, la seconde extrémité 15 est en appui contre une butée 35 mobile qui est rigidement solidaire du bras 9 du culbuteur.

Les deux extrémités 14 et 15 du ressort de rappel 12 tendent à s'éloigner l'une de l'autre, pour rappeler le culbuteur principal 8 en position de repos. Le culbuteur principal 8 est ainsi mobile en rotation autour d'un axe AX qui est lui-même mobile en translation du fait qu'il est porté par le chariot qui coulisse le long d'une partie inférieure du carter 4. Ce culbuteur principal a au repos une orientation telle que son bras 9 est orienté vers le haut du carter, cette position de repos pouvant être obtenue pour différents positions du chariot le long de la rainure 6. Le carter 4 porte également trois culbuteurs identiques, repérés par A, B et C, qui sont aptes à pivoter par rapport respectivement à trois axes AXa, AXb, et AXc fixes. Ces trois axes sont parallèles à l'axe AX du culbuteur principal tout en étant fixes puisqu'ils sont portés par le carter 4. Ces trois culbuteurs fixes A, B, et C ont des dimensions inférieures à celles du culbuteur principal 8, tout en ayant chacun une architecture similaire à celle du culbuteur principal 8, c'est-à-dire qu'ils comprennent chacun une embase montés rotatifs et rappelés en position de repos par un ressort de rappel. Les éléments constitutifs de ces trois culbuteurs A, B, C sont repérés dans les figures par les mêmes chiffres de référence que les éléments constitutifs correspondants du culbuteur principal, ces chiffres de sont références étant complétés par la lettre a, qu'il s'agit du culbuteur A, B ou C. Ces culbuteurs fixes A, B et C b ou c selon situés en partie supérieure du carter parallèlement à la mobile 7, et à une lorsqu'ils interceptent le bras déplacé le long de la de repos. 4 en étant disposés de façon direction de coulissement du hauteur telle que leurs bras en position de repos, alignée chariot 9a, 9b et 9c, sont 9 du culbuteur principal s'il est rainure 6 tout en étant en position Le culbuteur principal ou mobile 8 est apte à s'éloigner de sa position de repos uniquement en pivotant dans un sens direct, c'est-à- dire anti-horaire sur la figure 1, alors que les culbuteurs fixes A, B et C ne peuvent s'éloigner de leurs positions de repos respectives qu'en pivotant dans le sens indirect, c'est-à-dire horaire sur la figure. En d'autres termes, un déplacement de l'extrémité du bras 9 vers la gauche sur la figure s'oppose à l'effort exercé par le ressort de rappel 12, et un déplacement de l'un des bras 9a, 9b ou 9c vers la gauche s'oppose à l'effort exercé par le ressort de rappel correspondant, 12a, 12b ou 12c. Le dispositif 1 de la figure 1 permet de convertir un mouvement continu, par exemple linéaire, du câble d'entrée 2 en un mouvement discontinu, par exemple non linéaire, de type saccadé du câble de sortie 3. Cette conversion de mouvement est représentée schématiquement dans le graphe de la figure 2.

Ce graphe comprend une courbe donnant une valeur de déplacement x3 du câble de sortie 3 en fonction d'une valeur de déplacement x2 du câble d'entrée 2. Cette courbe comprend un premier parcours Cl en forme d'escalier et correspondant à un déplacement du câble d'entrée 2 consistant à l'éloigner du dispositif 1, et un autre parcours C2 qui est linéaire et qui correspond à un déplacement du câble d'entrée 2 consistant à le rapprocher du dispositif 1. Le parcours Cl est repéré par les lettre a à g qui correspondent respectivement au point de départ du parcours Cl, aux points anguleux, et au point d'arrivée du parcours Cl. Partant d'une position initiale correspondant à celle de la figure 1, le câble d'entrée 2 est rentré, c'est-à-dire que le chariot 7 est situé à gauche des trois culbuteurs A, B et C.

Lorsque le câble d'entrée 2 est déplacé dans un sens d'éloignement du dispositif 1, le chariot 7 est déplacé vers la droite de sorte que l'extrémité libre du bras 9 du culbuteur principal 8 vient intercepter le bras 9a du premier culbuteur A. Cette extrémité 9a qui est en position de repos constitue alors un arrêtoir de l'extrémité 9 du culbuteur principal puisqu'en position de repos, cette extrémité 9a ne peut pas être déplacée vers la droite, le culbuteur A étant alors en appui sur la butée fixe 13a. Dans cette situation, le culbuteur principal 8 reste encore libre de pivoter dans le sens direct, à l'encontre du ressort de rappel 12. En conséquence, le bras 9 du culbuteur 8 s'incline, comme montré dans la figure 3. Il s'ensuit que l'extrémité du bras 9 à laquelle est fixé le câble de sortie 3 reste sensiblement immobile par rapport au carter 4, pendant un déplacement du chariot 7 vers la droite sur les figures sur une certaine longueur, ce qui correspond au segment horizontal [ab] de la courbe Cl, et à la figure 3. Au fur et à mesure que le chariot 7 est tiré vers la droite, l'extrémité 9 reste immobile tout en s'inclinant, jusqu'à s'abaisser suffisamment pour dépasser l'arrêtoir que constitue le bras 9a du culbuteur A. Après avoir passé le culbuteur A, le culbuteur principal 8 pivote en sens indirect sous l'effet du ressort de rappel 12 pour revenir en position de repos, ce qui correspond à la figure 4. Durant ce mouvement du culbuteur, le câble de sortie 3 est rapproché du dispositif 1, c'est-à-dire déplacé vers la droite sur les figures de façon sensiblement instantanée. Ceci correspond au segment vertical [bc] de la courbe Cl, et à la situation de la figure 4.

De façon analogue, le bras 9 du culbuteur principal 8 rencontre ensuite le bras 9b du second culbuteur fixe B qui constitue à son tour un arrêtoir de ce bras 9, ce qui correspond à la figure 5 et au segment horizontal [cd] de la courbe Cl. Si le déplacement du câble de sortie continue, le culbuteur principal dépasse l'arrêtoir que constitue le bras 9b du second culbuteur fixe B, ce qui correspond à la figure 6 et au segment vertical [de] du parcours Cl. Le mouvement du câble d'entrée 2 et du chariot 7 peut encore continuer jusqu'à dépasser, de façon analogue le troisième culbuteur fixe C, ce qui correspond au segment horizontal [ef] puis au segment vertical [fg] de la courbe Cl. Le chemin de retour C2 est illustré sur les figures 7 à 11, en partant d'une situation correspondant sensiblement à celle de la figure 6, mais dans laquelle on exerce une traction tendant à éloigner le câble de sortie 3 du dispositif, ce qui est symbolisé par les flèches visibles figure 7, et qui correspond au point e du parcours C2. Partant de cette situation, le chariot 7 est tiré vers la gauche sur les figures, de sorte que le bras 9 du culbuteur principal rencontre alors le bras 9b du second culbuteur B, mais dans un déplacement orienté cette fois-ci vers la gauche sur les figures. Comme visible figure 8, le culbuteur principal 8 ne peut alors pas pivoter en sens indirect puisqu'il est en position de repos et donc en appui sur la butée 13, mais le second culbuteur B peut pivoter en sens indirect, à l'encontre de son ressort de rappel 12b, pour esquiver le bras 9a afin de laisser passer le bras 9, ce qui correspond à la figure 8. Le culbuteur principal 8 restant en position de repos lorsqu'il dépasse le second culbuteur B, les mouvements du câble d'entrée 2 et du câble de sortie 3 sont identiques, de sorte que le chemin C2 est une droite. De façon analogue, le bras 9 rencontre ensuite le bras 9a du premier culbuteur A qui pivote à son tour dans 10

le sens indirect pour esquiver ce bras 9a afin de laisser passer le bras 9, ce qui correspond aux figures 9, 10 et 11. Le dispositif 1 de conversion d'un mouvement linéaire en un mouvement non linéaire est intégré à un frein secondaire électrique à retour d'effort, comme représenté en figure 12. Le frein secondaire qui est représenté en figure 12 comprend d'une part un actionneur électrique 20 incluant un corps 21 et une partie active 22 que cet actionneur est capable de déplacer par rapport à son corps lorsqu'il est sollicité par exemple pour serrer le frein. L'actionneur 20 est mobile par rapport à une partie fixe 23 du véhicule en étant par exemple libre de coulisser dans un élément de guidage. La partie active 22 est solidarisée à une extrémité d'un câble de serrage de freins 24 qui est symbolisé par un ressort représentatif de l'élasticité de ce câble de frein et du récepteur de freinage, par exemple un frein à disque ou un frein à tambour, auquel il est relié. Le frein de la figure 12 est commandé par une palette 26, qui est mobile par exemple en rotation. Cette palette peut être déplacée par l'utilisateur vers une position d'activation, dans laquelle elle ferme un interrupteur électrique d'alimentation de l'actionneur 20 pour que celui-ci serre le frein. Mais cette palette 26 est également liée en mouvement à l'actionneur 20 en étant reliée à un ressort de retour d'effort 27 qui est lui-même relié au corps 21 de l'actionneur par l'intermédiaire du dispositif 1 de conversion de mouvement linéaire en mouvement non linéaire. Comme visible dans cette figure 12, le ressort de retour d'effort 27 a une extrémité reliée à la palette 26 et une autre extrémité reliée au câble de sortie 3 du dispositif 1, ce dispositif ayant son câble d'entrée 2 fixé au corps 21 de l'actionneur. Le dispositif 1 a son carter rigidement solidarisé à une partie fixe du véhicule. Le ressort 27 tend à ramener la palette en position de repos, en lui appliquant un effort d'autant plus important que l'effort de freinage est élevé. Ce ressort 27 de retour d'effort a une raideur qui reste très inférieure à la raideur du ressort 12 de rappel du culbuteur principal. Le corps 21 de l'actionneur est par ailleurs relié à une autre partie fixe 28 du véhicule par un ressort de serrage 29 du frein assisté. Ce ressort de serrage a de façon générale une raideur très supérieure à celle du ressort de retour d'effort 27. Lorsque l'utilisateur place et maintient la palette 26 en position d'activation, la partie active 22 de l'actionneur rentre dans le corps 21 pour exercer un effort de freinage Ff sur le câble 24 et sur le ressort de serrage 29. L'actionneur 46 étant toujours commandé, il exerce sur sa partie active 22 un effort qui augmente de façon continue, par exemple linéairement dans le temps, ce qui provoque un déplacement linéaire dans le temps du corps 21. Ce déplacement linéaire est transformé par le dispositif de conversion 1 en un déplacement non linéaire, de type saccadé, de l'extrémité du ressort de retour d'effort 27. Il s'ensuit que durant le serrage, le ressort de retour d'effort 27 est soumis à un allongement non linéaire dans le temps, qui évolue par saccades, de sorte qu'il restitue au niveau de la poignée 26 un retour d'effort Fr qui croît également par paliers au fur et à mesure que l'effort de freinage augmente. Lorsque l'utilisateur considère que l'effort de freinage est suffisant, il peut alors relâcher la palette 35 pour que l'actionneur 20 s'immobilise. Grâce au dispositif de conversion 1, le ressort 27 est soumis à un allongement qui augmente par paliers lorsque l'effort de freinage évolue de façon continue, notamment linéairement dans le temps, de sorte qu'il applique à la palette 26 un effort Fr qui augmente lui-même par paliers alors que l'effort de freinage Ff augmente de façon continue. Ainsi, comme illustré sur la figure 13, le dispositif de conversion de mouvement 1, en association avec le ressort de retour d'effort 27 permet de générer un retour d'effort ayant une valeur qui croît de façon non linéaire, par paliers, lorsque l'effort de freinage augmente linéairement en fonction du temps. Ceci améliore significativement la perception par l'utilisateur de l'effort de freinage qu'il applique avec ce frein secondaire assisté en facilitant la distinction entre un niveau de freinage faible et un niveau de freinage élevé. Grâce à l'augmentation du retour d'effort par paliers successifs, l'utilisateur peut aisément connaître le niveau de freinage qu'il demande, par exemple en comptant les paliers de retour d'effort qu'il perçoit pendant qu'il maintient la palette en position d'activation. Le dispositif de conversion de mouvement selon l'invention, qui convertit un mouvement continu en mouvement saccadé peut aussi être associé à un ressort de retour d'effort 27 de raideur variable. Dans ce cas, pour une même variation d'effort de freinage, la variation du retour d'effort est d'autant plus importante que la valeur de l'effort de freinage est élevée, ce qui améliore également la perception du niveau de freinage pour l'utilisateur.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Frein secondaire électrique de véhicule automobile, comprenant un actionneur électrique (20) incluant un corps (21) et une partie active (22) que cet actionneur déplace par rapport à son corps (21) lorsqu'il est activé, cet actionneur (20) ayant son corps (21) lié à une partie fixe (28) du véhicule par un élément élastique (29) dit de serrage et sa partie active (22) liée à un câble de serrage des freins (24), et une palette de commande (26) mobile par rapport à un autre élément fixe du véhicule, cette palette étant liée en mouvement au corps de l'actionneur (21) par l'intermédiaire d'un dispositif (1) de conversion de mouvement continu en mouvement discontinu.

2. Frein selon la revendication 1, dans lequel le dispositif (1) de conversion comprend un chariot (7) coulissant longitudinalement et portant un culbuteur (8) comprenant un bras (9) apte à pivoter par rapport à ce chariot (7), un organe de rappel (12) du bras (9) dans une position de repos, et une série d'arrêtoirs (9a, 9b, 9c) aptes à intercepter une extrémité du bras (9) lorsque le chariot (7) est déplacé selon une première direction, ce bras (9) pouvant dépasser un arrêtoir qui intercepte son extrémité en s'esquivant par pivotement à l'encontre de l'organe de rappel (12), et dans lequel l'extrémité du bras (9) est reliée à la palette (26), le chariot (7) étant lié en mouvement au corps (21) de l'actionneur (20).

3. Frein selon la revendication 2, dans lequel les arrêtoirs (9a, 9b, 9c) sont mobiles en rotation, chaque arrêtoir (9a, 9b, 9c) étant apte à s'esquiver par pivotement à l'encontre d'un organe de rappel (12a, 12b, 12c) lorsqu'il est intercepté par le bras (9) porté par le chariot (7) déplacé dans une seconde direction opposée à la première direction.

4. Frein selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel le culbuteur (8) comprend une embase (10) maintenue par l'organe de rappel (12) en appui sur une butée (13) portée par le chariot (7).

5. Frein selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l'organe de rappel (12) du bras (9) est un ressort hélicoïdal qui comprend une première extrémité (14) en appui contre une butée (17) solidaire du chariot (7), et une seconde extrémité (15) en appui contre une butée solidaire du bras (9).

6. Frein selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel le dispositif de conversion de mouvement (1) comprend un câble dit d'entrée (2) ayant une extrémité fixée au chariot (7) et un câble dit de sortie (3) ayant une extrémité fixée à l'extrémité du bras (9) du culbuteur principal.

7. Frein selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la palette (26) est reliée au dispositif (1) de conversion de mouvement continu en mouvement discontinu par l'intermédiaire d'un ressort de retour d'effort (27).

8. Frein selon la revendication 7 en association avec la revendication 6, dans lequel le câble d'entrée (2) est fixé au corps (21) du chariot (20), le câble de sortie (3) étant fixé au ressort de retour d'effort (27).

9. Frein selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le dispositif de conversion (1) transforme un mouvement continu en un mouvement saccadé pour constituer avec le ressort de retour d'effort (27) une chaîne de retour d'effort restituant un effort qui varie par paliers successifs lorsque l'effort de freinage appliqué par l'actionneur varie de façon continue.