FR3038678A1 - Actionneur de frein a double demultiplication, etrier et frein, et procede d'actionnement - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un actionneur linéaire de frein à entraînement rotatif, comprenant: - un premier mécanisme d'actionnement linéaire, entraîné en rotation pour produire un déplacement d'approche, selon une première démultiplication ; - un deuxième mécanisme d'actionnement linéaire, entraîné en rotation pour produire un déplacement de serrage, selon une deuxième démultiplication supérieure à la première, donc produire un déplacement moins rapide et un effort plus important ; et limiteur de couple qui reçoit l'entraînement d'entrée entraine le premier mécanisme. De préférence, un limiteur à billes est logé dans une cloche 11 recevant les billes et dont la surface extérieure forme la vis d'un mécanisme vis-écrou réalisant l'approche. Cette cloche porte une rampe circulaire inclinée que parcourent les rouleaux d'une croix entraînée par l'arbre d'entrée 5, appuyant sur le piston dans une phase de serrage

Description

« Actionneur de frein à double démultiplication, étrier et frein, et procédé d'actionnement »

La présente invention se rapporte à un actionneur linéaire de frein à entraînement rotatif, ainsi qu'un étrier de frein à disque, ainsi qu'un frein à disque ou à tambour comprenant un tel actionneur. Cet actionneur comprend: un premier mécanisme d'actionnement linéaire, entraîné en rotation pour produire un déplacement d'approche, selon une première démultiplication ; un deuxième mécanisme d'actionnement linéaire, entraîné en rotation pour produire un déplacement de serrage, selon une deuxième démultiplication supérieure à la première, donc produire un déplacement moins rapide et un effort plus important ; et limiteur de couple qui reçoit l'entraînement d'entrée entraîne le premier mécanisme.

De préférence, un limiteur à billes est logé dans une cloche 11 recevant les billes et dont la surface extérieure forme la vis d'un mécanisme vis-écrou réalisant l'approche. Cette cloche porte une rampe circulaire inclinée que parcourent les rouleaux d'une croix entraînée par l'arbre d'entrée 5, appuyant sur le piston dans une phase de serrage

Elle concerne en outre un procédé d'actionnement d'un tel frein ou actionneur.

Etat de la technique

Le domaine de l'invention est celui des actionneurs linéaires utilisés dans des freins de véhicules, typiquement avec une motorisation électrique, par exemple de véhicules routiers et plus particulièrement des véhicules automobiles légers et utilitaires, et notamment à quatre roues.

Dans un tel véhicule, la fonction de frein de service consiste principalement à ralentir le véhicule et obtenir son arrêt. Dans la plupart des automobiles actuelles, le frein de service est assuré par des freins à tambour ou des freins à disque, ou à disques à l'avant du véhicule et à tambours à l'arrière à véhicule.

La fonction de frein de stationnement consiste à maintenir un véhicule immobilisé de façon continue pendant de longues durées. La fonction de frein de secours consiste à ralentir un véhicule en mouvement de façon exceptionnelle, par exemple en cas de défaillance du circuit de commande du frein de service. Très souvent, ce fonctionnement est réalisé par le même mécanisme que le frein de stationnement, et le plus souvent uniquement sur les freins arrière.

Depuis longtemps, les freins sont en général actionnés par une pression hydraulique pour les freins de service, et pour les freins de stationnement par traction d'un câble en général à l'aide d'un levier à cliquet.

Depuis une dizaine d'années, il est devenu courant de prévoir un système motorisé voire automatisé de gestion du frein de stationnement, en commandant un actionneur électrique. L'actionneur électrique est souvent situé à l'extérieur du frein lui-même, et fonctionne par exemple en exerçant une traction sur un câble en lieu et place de la commande manuelle. Une telle gestion extérieure présente différents inconvénients, par exemple complexité et coût de fabrication et de maintenance.

Dans le même temps, il est recherché aussi de réaliser des freins à fonctionnement purement électrique, c'est à dire y compris la fonction de frein de service.

Ainsi, il est intéressant de réaliser un frein dont le ou les actionneurs électriques soient entièrement compris dans le mécanisme de base du frein ou "base de freinage", "foundation brake" en Anglais, c'est à dire la partie qui est directement située sur ou autour de la roue.

Qu'il s'agisse de freins à disque ou de freins à tambour, a cinématique de ces mécanismes utilise un déplacement assez faible mais nécessite un effort de serrage assez important. Pour cette raison, les motorisations électriques sont souvent choisies à vitesse de rotation élevée, ce qui permet de limiter leur taille et leur poids pour une puissance donnée, mais oblige à prévoir une très grande démultiplication.

Plus particulièrement pour les freins à disque, le document US 4 804 073 propose par exemple un étrier de frein dont le boîtier reçoit un actionneur électrique comprenant un mécanisme vis-écrou situé à l'intérieur du piston hydraulique, entraîné coaxialement par un réducteur épicycloïdal différentiel à double couronne, lui-même entraîné par un moteur. Ce réducteur utilise une couronne fixe et une mobile, laquelle est accouplée en rotation avec la tête d'une vis qui pénètre à l'intérieur de la chambre hydraulique, et coopère avec un écrou maintenu fixe en rotation. Lorsqu'il est déplacé en translation par la rotation de la vis, cet écrou déplace le piston qui appuie sur une garniture de frottement.

Cependant, la réduction de l'ordre de 1/115 fournie par un tel réducteur peut être insuffisante, en particulier pour fournir des efforts importants, et/ou impose une taille de moteur qui devient gênante sur le plan de l'encombrement. A cet effet, par exemple dans la fig.9 du même document, il a été proposé de réaliser un ensemble motoréducteur comprenant un étage supplémentaire de pignons extérieurs, dont le moteur est monté sur le côté du piston avec un arbre sortant du côté opposé à celui du piston. Cependant une telle configuration présente encore des contraintes d'encombrement, et potentiellement un poids supérieur.

Un but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'état de la technique, et en particulier de fournir un actionneur électrique produisant un meilleur compromis entre une grande réduction et un faible poids et encombrement, pour tous types de frein, uniquement électriques ou mixtes hydrauliques, et en particulier pour les freins à disque.

Cet objectif est recherché conjointement avec des avantages en matière de simplicité, coût et fiabilité, de fabrication et d'entretien.

Exposé de l'invention L'invention propose un actionneur linéaire de frein, notamment électrique, agencé pour déplacer une garniture de frottement d’une piste de frottement mobile en rotation et la serrer contre elle de façon à produire un couple de freinage, sous l'effet d'un entraînement rotatif reçu en entrée selon un axe d'actionneur.

Selon l'invention, cet actionneur comprend : un premier mécanisme d'actionnement linéaire, ou d'approche, agencé pour être entraîné en rotation de façon à produire un premier déplacement linéaire, dit déplacement d'approche, selon un premier taux de démultiplication ; un deuxième mécanisme d'actionnement linéaire, ou de serrage, agencé pour être entraîné en rotation par l'entraînement rotatif d'entrée de façon à produire un deuxième déplacement linéaire, dit déplacement de serrage, selon un deuxième taux de démultiplication supérieur au premier taux de démultiplication, c'est à dire déterminé pour produire un déplacement moins rapide et un effort plus important que le premier mécanisme d'actionnement linéaire, pour la même vitesse d'entraînement rotatif ; et un dispositif limiteur de couple agencé pour recevoir l'entraînement rotatif d'entrée et le transmettre au premier mécanisme jusqu'à une valeur de couple déterminée. De préférence, l'entraînement d'entrée est appliqué directement au deuxième mécanisme d'actionnement linéaire, sans passer par le limiteur de couple du premier mécanisme linéaire.

Ainsi, il devient possible d'obtenir successivement une course d'approche rapide puis un serrage avec un effort important, tout en limitant la puissance nécessaire en entrée, et donc l'encombrement et le coût du moteur ou motoréducteur.

Selon un mode de réalisation préféré, l'actionneur comprend un arbre d'entraînement qui reçoit l'entraînement rotatif d'entrée. Le premier mécanisme d'actionnement linéaire comprend alors : - une partie d'entrée qui est entraînée par l'arbre d'entraînement, - une partie de sortie qui est entraînée par la partie d'entrée jusqu'au seuil de couple maximal, et qui coopère par filetage avec un élément fixe en rotation pour former un mécanisme vis-écrou réalisant le premier mécanisme d'actionnement linéaire ; et le deuxième mécanisme d'actionnement linéaire comprend une première partie de serrage et une deuxième partie de serrage qui coopèrent entre elles par effet de came lors d'un mouvement de l'une par rapport à l'autre, de façon rotative coaxiale à l'arbre d'entraînement, pour produire le déplacement linéaire de serrage.

Selon ce même mode de réalisation, la première partie de serrage est alors entraînée par l'arbre d'entraînement, tandis que la deuxième partie de serrage est entraînée par la partie de sortie du limiteur de couple ou portée par elle. L'invention propose en outre, un étrier de frein à disque, présentant deux branches agencées pour chevaucher une portion de la périphérie d'un disque de frein et au moins une paire de garnitures prévues pour être appliquées et serrées des deux côtés de ce disque. Selon l'invention, un tel étrier présente au moins une branche qui comprend un actionneur tel qu'exposé ici.

Alternativement, l'invention propose aussi un étrier comprenant, au moins une de ses branches, un alésage traversant muni d'un filetage intérieur, par exemple rapporté ou formé directement dans le boîtier d'étrier, agencé pour coopérer avec un actionneur tel qu'exposé ici.

Plus particulièrement, l'invention est appliquée à un étrier prévu pour être coulissant (voire flottant).

Selon un autre aspect, l'invention propose un frein de véhicule, notamment routier, comprenant un actionneur tel qu'exposé ici.

Typiquement, ce frein est du type frein à disque. Cependant, d'autres types de frein peuvent aussi inclure un tel actionneur, et bénéficient aussi des avantages qu'il apporte.

Plus particulièrement, un tel frein comprend un motoréducteur électrique incluant un moteur électrique disposé avec son axe parallèle à l'axe d'actionneur, dont la sortie est dirigée du côté opposé au piston et entraîne un réducteur dont la sortie est coaxiale à l'arbre d'entrée de l'actionneur.

Alternativement, par exemple selon les configurations et/ou les besoins en puissance ou en effort de serrage, l'actionneur peut aussi être entraîné par un motoréducteur mono-axe, ou un moteur seul, par exemple monté "en bout", coaxialement et directement sur l'entrée de l'actionneur.

Selon encore un autre aspect, l'invention propose en outre un véhicule ou un sous-ensemble de véhicule comprenant un tel actionneur, ou comprenant un tel étrier ou un tel frein.

Encore selon un autre aspect, l'invention propose aussi un procédé d'actionnement d'un frein de véhicule, comprenant une mise en œuvre des étapes suivantes par un tel actionneur ou un tel étrier ou un tel frein : tant que le couple d'entraînement dans le sens du serrage est inférieur au seuil du limiteur de couple, entraînement de la cloche filetée en rotation par un moteur ou motoréducteur, laquelle cloche progresse vers le piston et pousse ce dernier vers la garniture de frottement de façon rapide ; et lorsque le couple d'entraînement dans le sens du serrage est supérieur au seuil du limiteur de couple, interruption de l'entraînement en rotation de la cloche ; et mise en rotation de la croix de serrage, dont les rouleaux se déplacent sur la rampe de ladite cloche, poussant ainsi le piston vers la garniture avec une vitesse plus réduite et permettant un effort de serrage plus important.

Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.

Liste des figures D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée d’un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - la FIGURE 1 est une vue à l’échelle en coupe selon l’axe de l’actionneur et l’axe de la roue, qui illustre l'invention dans un exemple de mode de réalisation avec actionneur monté dans un boîtier rapporté au sein d'un étrier coulissant de frein à disque ; - la FIGURE 2 est une vue à l'échelle en perspective de l'étrier de la FIGURE 1 avec l'étrier et le boîtier d'actionneur en coupe - la FIGURE 3 est un schéma cinématique qui illustre le principe fonctionnement de l'actionneur de la FIGURE 1 ; - la FIGURE 4 est un ensemble de trois graphiques qui illustrent révolution lors du serrage, et selon la course du piston, des de l'effort de serrage appliqué, du pas de déplacement ou taux de progression en fonction de la rotation de l'arbre d'entrée, et de l'efficacité de l'actionneur sur le plan de l'effort appliqué par rapport à la puissance mise en œuvre ; - la FIGURE 5 est une vue à l'échelle en perspective de l'actionneur de la FIGURE 1, sorti de son boîtier ; - la FIGURE 6 est une vue partielle en perspective d'une coupe axiale du mécanisme vis-écrou et limiteur de couple de l'actionneur de la FIGURE 1 ; - la FIGURE 7 est une vue à l'échelle en perspective éclatée de l'arbre d'entraînement et du mécanisme vis-écrou et limiteur de couple de l'actionneur de la FIGURE 1 ; - la FIGURE 8 est une vue à l'échelle en perspective de la bague de support de bille du limiteur de couple ; - la FIGURE 9 est une vue de dessous à l'échelle de la cloche du mécanisme vis-écrou et limiteur de couple ; - la FIGURE 10 est une vue à l'échelle en perspective de l'arbre extérieur faisant partie de l'arbre télescopique ; - la FIGURE 11 est une vue à l'échelle en perspective éclatée de du mécanisme de serrage et du piston de frein de l'actionneur de la FIGURE 1 ; - la FIGURE 12 est une vue en à l'échelle en perspective de la face portant la piste de roulement sur la cloche filetée ; - la FIGURE 13 est une vue à l'échelle en perspective du boîtier fileté qui reçoit l'actionneur au sein de l'étrier ; - la FIGURE 14 est une vue à l'échelle en perspective éclatée de l'étrier de frein de la FIGURE 1, avec un motoréducteur à moteur parallèle et axe décalé.

Description d'un exemple de mode de réalisation

Les FIGURE 1 et FIGURE 2 illustrent l’invention dans un exemple de mode de réalisation avec actionneur monté dans un boîtier rapporté au sein d’un étrier coulissant de frein à disque. La FIGURE 3 illustre le fonctionnement cinématique de l’actionneur. L’actionneur 1 est monté dans la branche 202 de gauche de l’étrier 2, aussi appelé corps d’étrier dans le cas d’un étrier coulissant. En effet, dans ce type de montage, la branche opposée 201 ne comprend pas de piston et forme simplement des "doigts" d’étrier qui servent à maintenir sa garniture 93 la piste de frottement du disque 91 lorsque le piston 3 du corps appuie Fl sur sa propre garniture 92.

Cet actionneur comprend un arbre d’entraînement 5 qui reçoit l’entraînement rotatif d’entrée C5 depuis l’extérieur de l’étrier, ici par un logement d’entraînement 50.

Dans cet actionneur, le premier mécanisme d’actionnement linéaire NS forme un mécanisme d’approche rapide, qui comprend : - une partie d’entrée 12 qui est entraînée par l’arbre d’entraînement 5, et - une partie de sortie 11, 111 qui est entraînée par la partie d’entrée jusqu'au seuil de couple maximal, et qui coopère par filetage 119 avec un élément fixe en rotation 24 pour former un mécanisme vis-écrou NS réalisant le premier mécanisme d'actionnement linéaire.

Le deuxième mécanisme d'actionnement linéaire RIR, ou mécanisme de serrage, comprend une première partie de serrage 41 et une deuxième partie de serrage 117 qui coopèrent entre elles par effet de came lors d'un mouvement de l'une par rapport à l'autre, de façon rotative coaxiale à l'arbre d'entraînement 5, pour produire le déplacement linéaire de serrage. La première partie de serrage 41 est entraînée par l'arbre d'entraînement 5, tandis que la deuxième partie de serrage 117 est entraînée par la partie de sortie 11 du limiteur de couple TL ou portée par elle.

Comme illustré en FIGURE 7, l'arbre d'entraînement 5 comprend une partie fixe 52 en translation qui reçoit l'entraînement d'entrée C5, appelée arbre interne, et dont l'extrémité porte le logement d'entraînement 50 du côté opposé au piston 3. L'arbre d'entraînement 5 comprend en outre une partie mobile 53 en translation et fixe en rotation par rapport à ladite partie fixe 52, réalisant ainsi une liaison glissière au sein d'un arbre télescopique 5.

Sur sa partie du côté du piston, la partie fixe 52 présente une forme non circulaire, ici avec deux méplats parallèles, et peut être qualifiée d'arbre "interne". En effet, la partie mobile 53, appelée arbre "externe", forme un manchon débouchant dont l'ouverture interne 530 présente les mêmes méplats et entoure de façon complémentaire l'arbre interne. L'arbre externe est ainsi fixe en rotation par rapport à l'arbre interne tout en pouvant coulisser en translation selon leur axe commun. Cet arbre "télescopique" peut ainsi suivre le déplacement du piston pour continuer à l'entrainer même sur une course importante.

La surface extérieure 531 de l'arbre externe 53 porte elle aussi une forme d'entraînement non circulaire, ici des méplats parallèles, qui lui permettent d'entrainer en rotation le limiteur de couple et le mécanisme de serrage.

Comme illustré en FIGURE 6 et FIGURE 7, le limiteur de couple TL comprend une bague de support 12, liée en rotation 120 à l'arbre d'entraînement 5, 53 par son ouverture intérieur 120 qui set complémentaire des méplats 531 de l'arbre externe 53.

Cette bague support 12 porte sur sa périphérie une ou plusieurs billes 13 qui sont disposées dans des logements les maintenant fixes en rotation autour de l'axe d'actionneur Al. Le limiteur de couple comprend aussi un élément cylindrique 11, ou cloche, qui présente un alésage borgne dont la paroi de fond est transversale et porte un ou plusieurs logements creux 111, 112, qui sont disposés de façon à recevoir lesdites billes 13. Le limiteur comprend en outre une plaque d'appui 14, ici séparée mais pouvant être ou non confondu ou solidaire de la bague de support. Cette plaque d'appui est une rondelle qui appuie sur lesdites billes pour les maintenir à l'intérieur desdits logements avec un effort axial déterminé 15. Cet appui est ici obtenu par compression d'une rondelle élastique 15 formant un ressort annulaire, ici multispires, disposée entre la plaque d'appui et un bouchon 16 vissé dans le l'alésage de la cloche 11.

Du fait de cet appui des billes 13 dans leurs logements 111, dont elles peuvent s'extraire lorsque le couple transmis leur permet d'en sortir, un couple limité peut être transmis depuis ladite bague de support 12 vers ladite cloche 11, laquelle réalise ainsi l'élément de sortie du limiteur de couple TL.

De plus, cette même cloche 11 porte sur sa surface périphérique un filetage mâle 119 qui coopère avec un filetage femelle porté par l'intérieur de l'élément fixe en rotation 24 pour former le mécanisme vis-écrou NS.

Ce mécanisme vis écrou est ainsi entraîné par le couple d'entrée C5, et fait avancer la cloche donc le piston vers la garniture 92, mais seulement tant que ce couple est inférieur à la valeur de seuil du limiteur, laquelle peut être ajustée par la position du bouchon 16 qui comprime le ressort 15.

Comme illustré en FIGURE 11 et FIGURE 12 le deuxième mécanisme d'actionnement linéaire, présente deux "parties de serrage", qui sont formées comme suit. L'une des parties de serrage forme une croix de serrage, ou "spider" en Anglais, qui comprend un élément central 41 sur les côtés duquel sont montés au moins deux rouleaux 42 d'axes transversaux à l'axe d'actionneur Al, lesquels sont montés libre en rotation autour de leurs axes respectifs. L'autre des parties de serrage forme une piste de roulement 117 sur laquelle roulent lesdits rouleaux, et dont le profil forme une rampe qui présente une dénivellation 1170 selon une direction parallèle à l'axe d'actionneur Al. Cette dénivellation, réalisée sur une rampe de trajectoire circulaire à raison d'une rampe pour chaque rouleau, produit un déplacement linéaire des rouleaux lorsque ceux-ci la parcourent. Cette dénivellation peut être très faible, typiquement, de moins de lOOpm, voire moins de lOpm. Lors de la phase de serrage, ce mécanisme de serrage RIR, appelé "Rollers In Ramp", permet d'obtenir une très forte démultiplication et donc un effort très élevé par rapport à la puissance installée du moteur ; et sans sacrifier la rapidité d'approche apportée par le mécanisme vis-écrou NS tant qu'il est encore entraîné par le limiteur de couple.

Dans cet exemple, mais il pourrait en être autrement dans d'autres, la cloche 11 entoure le support de bille 12 du côté où l'actionneur 1 reçoit l'entraînement d'entrée C5, et la cloche 12 présente dans la direction opposée une face sensiblement transversale qui porte ou forme la piste de roulement 117 du deuxième mécanisme d'actionnement linéaire. La croix de serrage est liée en rotation avec l'arbre d'entrée 5 par la forme intérieure 410 non circulaire de son manchon de serrage 41. Ce manchon de serrage 41 présente une surface d'appui 45, du côté opposé à l'entraînement d'entrée, qui est en contact d'appui avec le piston de frein 3.

Ainsi, lorsque le couple d'entraînement C5 dans le sens du serrage est inférieur au seuil du limiteur de couple TL, ce dernier entraîne la cloche filetée 11 en rotation, laquelle progresse vers le piston 3 et pousse ce dernier vers la garniture de frottement 92 de façon rapide.

Au-delà, lorsque le couple d'entraînement C5 dans le sens du serrage est supérieur au seuil du limiteur de couple TL, la cloche n'est plus entraînée en rotation. Cependant, l'arbre d'entraînement 5 continue à faire tourner la croix de serrage, qui est donc en rotation par rapport à la cloche 11. Les rouleaux 42 se déplacent donc sur la rampe 117 de ladite cloche 11, poussant ainsi le piston 3 vers la garniture avec une vitesse plus réduite et permettant un effort de serrage Fl plus important.

Plus précisément, dans le présent exemple, le piston 3 comprend un corps de piston 32 qui prend appui sur le manchon 41 de la croix de serrage par l'intermédiaire d'une butée à roulement 36, et qui appuie sur une tête de piston 31. Les rouleaux 42 sont maintenus au contact de la piste de roulement 117 par une charge axiale appliquée sur ledit corps de piston 32 en direction de ladite piste de roulement 117. Cette charge axiale est produite par un ressort axial 34, ici une rondelle ressort monospire, maintenu en compression entre un épaulement en retrait du corps de piston et une rondelle de pression 33 qui entoure le corps de piston 32. Cette rondelle est fixée par des colonnettes 35 à la cloche, sur sa face transversale autour de la piste de roulement 117.

La FIGURE 3 illustre le fonctionnement cinématique de l'actionneur.

Comme illustré en FIGURE 4, dans la première partie de la course obtenue par l'action en série du limiteur de couple TL et du mécanisme vis-écrou NS, la force Fl est très faible voire quasiment nulle car limitée aux frottements du déplacement. La progression se fait selon un pas "pitch", donc à une grande vitesse pour une vitesse donnée du moteur. L'efficacité en effort est faible mais elle n'est pas nécessaire à ce stade.

Dans la deuxième partie de la course à droite de la ligne pointillée verticale, obtenue par la seule action du mécanisme à effet de came RIR, l'effort augmente rapidement en fonction de la résistance des garnitures sur le disque, la vitesse est brusquement plus basse, et l'efficacité augment d'autant, ce qui permet d'arriver à un effort final très important, pour la même vitesse puissance de moteur. L'ensemble fonctionne un peu comme un changement de vitesse automatique, et il n'est donc pas nécessaire d'installé un moteur plus puissant pour obtenir à la fois une approche rapide et un serrage fort

Comme on le voir en FIGURE 1, FIGURE 2 et FIGURE 14 le corps 202 de l'étrier 2 est muni d'un alésage traversant, muni d'un filetage intérieur rapporté 24. Il est cependant bien clair qu'un tel filetage intérieur pourrait aussi être formé directement dans la matière du boîtier 20 de l'étrier 2.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Nomenclature 2 étrier de frein à disque (coulissant) 20 boîtier d'étrier 241 filetage de progression du boîtier d'actionneur 242 plaque de montage du motoréducteur 245 roulement de butée axiale du boîtier d'actionneur 249 pions de centrage du boîtier d'actionneur 201 branche de doigts d'étrier 202 branche de corps d'étrier 203 coulisseaux d'étrier 410 orifice d'entraînement de la croix de serrage I actionneur II cloche de limiteur de couple (et vis d'approche, et piston de reprise d'appui) III logement hémisphérique de bille de limiteur 112 logement ellipsoïde de bille de limiteur 117 rampe inclinée de came de serrage (portée par le piston de reprise d'appui) 1170 amplitude de la came de serrage 119 filetage d'approche de la cloche de limiteur de couple 12 support de billes du limiteur de couple 120 orifice d'entraînement du support de billes 13 billes de limiteur de couple 14 plaque inférieure d'appui de limiteur de couple 15 ressort annulaire de limiteur de couple 16 bouchon de fermeture de limiteur de couple 3 piston de frein 31 tête de piston 32 corps de piston 33 rondelle de piston 34 ressort annulaire 35 colonnettes d'écartement 36 24 boîtier d'actionneur 41 manchon de croix de serrage 42 rouleaux de came de la croix de serrage 43 arbres de la croix de serrage 44 paliers de rouleaux de la croix de serrage 45 rondelle de reprise d'appui du roulement de poussée 5 arbre télescopique 50 logement d'entraînement de l'arbre télescopique 52 arbre intérieur (l'arbre d'entrée) 53 arbre extérieur (en liaison glissière sur l'arbre intérieur) 530 forme intérieur d'entraînement de l'arbre extérieur 531 forme extérieure d'entraînement de l'arbre extérieur 6 motoréducteur électrique 61 moteur électrique 91 disque de frein 92-93 garnitures de frottement 95 roulement d'arbre télescopique

Al axe d'actionneur A3 axe de moteur C5 couple d'entraînement de l'actionneur

Fl effort d'appui de l'actionneur sur la garniture NS mécanisme vis-écrou RIR mécanisme de serrage par rouleaux sur rampe TL limiteur de couple

Claims (13)

1. REVENDICATIONS

   1. Actionneur linéaire de frein, notamment électrique, agencé pour déplacer une garniture de frottement (92) d'une piste de frottement (91) mobile en rotation et la serrer (Fl) contre elle de façon à produire un couple de freinage, sous l'effet d'un entraînement rotatif (C5) reçu en entrée selon un axe d'actionneur (Al), caractérisé en ce qu'il comprend : un premier mécanisme d'actionnement linéaire (NS), ou d'approche, agencé pour être entraîné en rotation de façon à produire un premier déplacement linéaire, dit déplacement d'approche, selon un premier taux de démultiplication ; un deuxième mécanisme d'actionnement linéaire (RIR), ou de serrage, agencé pour être entraîné en rotation par l'entraînement rotatif d'entrée (C5) de façon à produire un deuxième déplacement linéaire, dit déplacement de serrage, selon un deuxième taux de démultiplication supérieur au premier taux de démultiplication ; et un dispositif limiteur de couple (TL) agencé pour recevoir l'entraînement rotatif d'entrée (C5) et le transmettre au premier mécanisme (NS) jusqu'à une valeur de couple déterminée.
2. 2. Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en qu'il comprend un arbre d'entraînement (5) qui reçoit l'entraînement rotatif d’entrée ; en ce que le premier mécanisme d'actionnement linéaire (NS) comprend : une partie d'entrée (12) qui est entraînée par l'arbre d'entraînement (5), une partie de sortie (11, 111) qui est entraînée par la partie d'entrée jusqu'au seuil de couple maximal, et qui coopère par filetage (119) avec un élément fixe en rotation (24) pour former un mécanisme vis-écrou (NS) réalisant le premier mécanisme d'actionnement linéaire ; en ce que le deuxième mécanisme d'actionnement linéaire (RIR) comprend une première partie de serrage (41) et une deuxième partie de serrage (117) qui coopèrent entre elles par effet de came lors d'un mouvement de l'une par rapport à l'autre, de façon rotative coaxiale à l'arbre d'entraînement (5), pour produire le déplacement linéaire de serrage ; et en ce que la première partie de serrage (41) est entraînée par l'arbre d'entraînement (5), tandis que la deuxième partie de serrage (117) est entraînée par la partie de sortie (11) du limiteur de couple (TL) ou portée par elle.
3. 3. Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (5) comprend au moins une partie fixe (52) en translation qui reçoit l'entraînement d'entrée (C5) et une partie mobile (53) en translation et fixe en rotation par rapport à ladite partie fixe (52), réalisant ainsi une liaison glissière au sein d'un arbre télescopique (5).
4. 4. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le limiteur de couple (TL) comprend : une bague de support (12), liée en rotation (120) à l'arbre d'entraînement (5, 53) et qui porte sur sa périphérie une ou plusieurs billes (13) qui sont disposées dans des logements les maintenant fixes en rotation autour de l'axe d'actionneur (Al) ; un élément cylindrique, ou cloche, présentant un alésage borgne dont la paroi de fond est transversale et porte un ou plusieurs logements creux (111, 112), qui sont disposés de façon à recevoir lesdites billes (13), une plaque d'appui (14) qui appuie sur lesdites billes pour les maintenir à l'intérieur desdits logements avec un effort axial déterminé (15), notamment par l'appui d'une rondelle élastique (15) formant un ressort annulaire, de façon à transmettre un couple limité depuis ladite bague de support (12) vers ladite cloche (11), laquelle réalise ainsi l'élément de sortie du limiteur de couple (TL) ; et en ce que ladite cloche (11) porte sur sa surface périphérique un filetage mâle (119) qui coopère avec un filetage femelle porté par l'intérieur de l'élément fixe en rotation (24) pour former le mécanisme vis-écrou (NS).
5. 5. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'au sein du deuxième mécanisme d'actionnement linéaire, l'une des parties de serrage forme une croix de serrage qui comprend un élément central (41) sur les côtés duquel sont montés au moins deux rouleaux (42) d'axes transversaux à l'axe d'actionneur (Al), qui sont montés libre en rotation autour de leurs axes respectifs ; et l'autre des parties de serrage forme une piste de roulement (117) sur laquelle roulent lesdits rouleaux, et dont le profil forme une rampe qui présente une dénivellation (1170) selon une direction parallèle à l'axe d'actionneur (Al).
6. 6. Actionneur selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la cloche (11) entoure le support de bille (12) du côté où l'actionneur (1) reçoit l'entraînement d'entrée (C5), en ce que la cloche (12) présente dans la direction opposée une face sensiblement transversale qui porte ou forme la piste de roulement (117) du deuxième mécanisme d'actionnement linéaire ; et en ce que la croix de serrage est liée en rotation avec l'arbre d'entrée (5) et présente une surface d'appui (45), du côté opposé à l'entraînement d'entrée, qui est au moins en contact d'appui avec le piston de frein (3) ; de sorte que lorsque le couple d'entraînement (C5) dans le sens du serrage est inférieur au seuil du limiteur de couple (TL), ce dernier entraîne la cloche filetée (11) en rotation, laquelle progresse vers le piston (3) et pousse ce dernier vers la garniture de frottement (92) de façon rapide, et lorsque le couple d'entraînement (C5) dans le sens du serrage est supérieur au seuil du limiteur de couple (TL), la cloche n'étant plus entraînée en rotation, l'arbre d'entraînement (5) fait tourner la croix de serrage, dont les rouleaux (42) se déplacent sur la rampe (117) de ladite cloche (11), poussant ainsi le piston (3) vers la garniture avec une vitesse plus réduite et permettant un effort de serrage (Fl) plus important.
7. 7. Actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le piston comprend un corps de piston (32) qui prend appui sur le manchon (41) de la croix de serrage par l'intermédiaire d'une butée à roulement (36), et qui appuie sur une tête de piston (31), et en ce que les rouleaux (42) sont maintenus au contact de la piste de roulement (117) par une charge axiale appliquée sur ledit corps de piston (32) en direction de ladite piste de roulement, ladite charge axiale étant appliquée par un ressort axial (34) maintenu en compression entre un épaulement en retrait du corps de piston et une rondelle de pression (33) qui entoure le corps de piston et est fixée par des espaceurs (35) à la cloche autour de la piste de roulement (117).
8. 8. Etrier de frein à disque caractérisé en ce qu'il présente au moins une branche (202) comprenant un actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, ou comprenant un alésage traversant muni d’un filetage intérieur (rapporté ou formé dans le boîtier d'étrier) agencé pour coopérer avec un actionneur (1, 119) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
9. 9. Etrier selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il est agencé pour réaliser un frein à étrier coulissant.
10. 10. Frein de véhicule, notamment routier, caractérisé en ce qu’il comprend un actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou un étrier selon l'une quelconque des revendications 8 à 9.
11. 11. Frein selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un motoréducteur électrique (6) incluant un moteur électrique (61) disposé avec son axe (A6) parallèle à l'axe d'actionneur (Al), dont la sortie est dirigée du côté opposé au piston (3) et entraîne un réducteur dont la sortie est coaxiale (Al) à l'arbre d'entrée (5) de l'actionneur (1).
12. 12. Véhicule ou sous-ensemble de véhicule comprenant un actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou un étrier selon l'une quelconque des revendications 8 à 9 ou un frein selon la revendication 11.
13. 13. Procédé d'actionnement d'un frein de véhicule, comprenant une mise en œuvre des étapes suivantes par un actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à ou un étrier selon l'une quelconque des revendications 8 à 9 ou un frein selon l'une quelconque des revendications 10 à 11 : tant que le couple d’entraînement (C5) dans le sens du serrage est inférieur au seuil du limiteur de couple (TL), entraînement de la cloche filetée (11) en rotation par un moteur ou motoréducteur (6), laquelle cloche (11) progresse vers le piston (3) et pousse ce dernier vers la garniture de frottement (92) de façon rapide ; et lorsque le couple d’entraînement (C5) dans le sens du serrage est supérieur au seuil du limiteur de couple (TL), interruption de l’entraînement en rotation de la cloche ; et mise en rotation de la croix de serrage, dont les rouleaux (42) se déplacent sur la rampe (117) de ladite cloche (11), poussant ainsi le piston (3) vers la garniture avec une vitesse plus réduite et permettant un effort de serrage (Fl) plus important.