FR3050494A1 - Vis a faibles pertes de matiere pour systeme de freinage de vehicule - Google Patents

Abstract

Cette vis (12) comporte : - une tige filetée (16), et - une couronne (18) présentant un trou taraudé, apte à être rapportée sur la tige (16) pour former une liaison hélicoïdale, et comprenant une partie prédéterminée conformée pour être plus facilement déformable qu'une autre partie de la couronne (18). La couronne (18) est agencée de sorte qu'une déformation de la partie prédéterminée bloque la liaison hélicoïdale.

Description

L'invention se rapporte à une vis pour un système de freinage pour un véhicule.

Un système de freinage, par exemple un système de freinage à disque plus communément appelé « frein à disque » ou un système de freinage à tambour plus communément appelé « frein à tambour », comprend en général des moyens de friction reliés à un organe d’actionnement apte à déplacer les moyens de friction en direction d’un organe de freinage fixé à une roue du véhicule. Cela a pour but de mettre les moyens de friction en contact avec l’organe de freinage pour freiner le véhicule par friction ou de les écarter de l’organe de friction dans le but de cesser le freinage. L’organe d’actionnement est en général couplé à des moyens de transmission destinés à entraîner le déplacement des moyens de friction au moyen de l’énergie fournie par l’organe d’actionnement. Lorsque le système de freinage est un frein à disque, les moyens de friction sont formés par des plaquettes de frein et l’organe de freinage est formé par un disque solidaire de la roue. Dans le cas où le système de freinage est un frein à tambour, les moyens de friction sont formés par au moins un segment portant une garniture de frein et l’organe de freinage est formé par un tambour solidaire de la roue.

On connaît des moyens de transmission formés par l’assemblage d’un écrou et d’une vis logée dans l’écrou. La vis comprend sur une face externe un filet apte à coopérer avec un filet ménagé sur une face interne de l’écrou. L’organe d’actionnement fait tourner la vis, ce qui engendre un mouvement de translation de l’écrou par rapport à la vis et l’organe d’actionnement.

Pour fabriquer la vis, il est connu de frapper ou d’usiner un bloc de matière, par exemple de l’acier, de manière à former une tige filetée et une tête de la vis. Ces méthodes présentent toutefois certains inconvénients. En effet, l’usinage engendre une importante perte de matière puisque la matière enlevée du bloc pour former la vis n’est en général pas exploitable. Du fait de la forme générale de la vis, cette quantité de matière enlevée est non négligeable et cela engendre un surcoût dans la production de la vis. Et la frappe nécessite la mise en œuvre d’un grand nombre d’opérations et requiert un équipement adapté, également source de surcoût dans la production de l’écrou.

Un but de l’invention est de fournir une vis dont la fabrication engendre une faible perte de matière. A cet effet, on prévoit selon l’invention une vis qui comporte : - une tige filetée, et - une couronne présentant un trou taraudé, rapportée sur la tige pour former une liaison hélicoïdale, et comprenant une partie prédéterminée conformée pour être plus facilement déformable qu’une autre partie de la couronne, la couronne étant agencée de sorte qu’une déformation de la partie prédéterminée bloque la liaison hélicoïdale.

La couronne forme une tête de la vis. Ainsi, la vis comprend deux éléments distincts fabriqués séparément, par exemple par décolletage. On peut de la sorte mieux maîtriser, c’est-à-dire réduire, les pertes de matière engendrées par la fabrication de la vis. En effet, on peut par exemple réaliser la tige filetée par décolletage d’une barre d’acier présentant une forme très proche de celle de la tige filetée. De plus, la conception de la vis en deux éléments distincts permet d’adapter, si besoin, la vis à différents écrous. Le même modèle de tige peut donc être utilisé pour différents modèles de dispositifs de freinage. De même, le même modèle de couronne peut être utilisé pour différents modèles de dispositifs de freinage. En particulier, le diamètre de la couronne peut être choisi, indépendamment de la tige, en fonction des contraintes que doit subir la vis en service.

Par ailleurs, on peut choisir la position de la couronne par rapport à la tige, grâce au fait que le blocage de la liaison hélicoïdale n’a lieu qu’une fois que la partie prédéterminée a été déformée. On peut donc ici encore adapter la vis au système de freinage dont elle doit faire partie et c’est un même modèle de vis qui peut servir pour différents modèles de systèmes de freinage.

Avantageusement, la couronne présente une fente sur une face latérale.

La partie prédéterminée est ainsi formée par la partie de la couronne située à proximité de la fente. La position de cette dernière rend la partie prédéterminée facile d’accès, même une fois la couronne placée sur la tige. On facilite aussi la déformation de la partie prédéterminée.

Avantageusement, la fente est radiale par référence à un axe de la vis.

La fente est ainsi simple à réaliser. On facilite aussi la déformation de la partie prédéterminée puisqu’il suffit d’appliquer une contrainte parallèle à un axe principal de la couronne sur une face axiale de cette dernière pour déformer la partie prédéterminée.

Avantageusement, la fente présente une épaisseur uniforme.

On facilite ainsi davantage la réalisation de la fente.

Avantageusement, la fente communique avec le trou taraudé.

Ainsi, le trou taraudé prolonge la fente. On diminue de la sorte la contrainte qu’il faut appliquer sur la partie prédéterminée pour la déformer. En effet, grâce à cette communication, il suffit d’une faible déformation sur la partie prédéterminée pour bloquer la liaison hélicoïdale.

Avantageusement, la couronne présente un orifice axial distant du trou taraudé, traversant la couronne de part et d’autre de la fente et débouchant sur au moins une face axiale de la couronne.

La couronne peut ainsi recevoir des moyens de déformation de la partie prédéterminée. L’orifice débouchant sur au moins une face axiale de la couronne, l’installation des moyens de déformation est particulièrement simple.

De préférence, l’orifice est taraudé.

On facilite ainsi l’intégration de moyens de déformation dans la couronne.

Avantageusement, l’orifice débouche sur une seule face axiale de la couronne.

On peut ainsi facilement déterminer l’orientation de la couronne. On réduit ainsi les risques d’installer la couronne dans le mauvais sens sur la tige.

Avantageusement, la couronne présente un logement sur la face axiale sur laquelle débouche l’orifice, ménagé autour de l’orifice.

Le logement peut recevoir une partie des moyens de déformation qui n’est pas destinée à pénétrer dans l’orifice. En adaptant la forme du logement à la forme de cette partie, on améliore la stabilité de la fixation des moyens de déformation sur la couronne.

De préférence, la vis comprend en outre une vis de serrage reçue dans l’orifice.

Les moyens de déformation, destinés à déformer la partie prédéterminée, sont ainsi formés par des moyens simples et conventionnels largement disponibles dans le commerce.

De préférence, une profondeur du logement est inférieure à une longueur, selon un axe principal de la couronne, d’une tête de la vis de serrage.

La partie de la vis de serrage qui ne pénètre pas dans l’orifice peut ainsi servir de butée en translation ou d’arrêt en rotation sans blocage de la vis principale par rapport à l’écrou avec lequel elle coopère.

Avantageusement, la tige est reçue dans le trou taraudé de la couronne, et la partie prédéterminée est déformée pour bloquer la liaison hélicoïdale.

Le montage de la vis est ainsi relativement simple.

On prévoit également selon l’invention un ensemble comprenant une vis telle que décrite plus haut et un écrou apte à coopérer avec la vis pour former une liaison vis-écrou.

On prévoit aussi selon l’invention un système de freinage de véhicule comprenant un ensemble tel que décrit plus haut.

On prévoit également un procédé de fabrication d’une vis dans lequel : - on insère une tige filetée dans un trou taraudé d’une couronne comprenant une partie prédéterminée conformée pour être plus facilement déformable qu’une autre partie de la couronne, de manière à former une liaison hélicoïdale, et - on déforme la partie prédéterminée de manière à bloquer la liaison hélicoïdale.

La vis est ainsi simple à fabriquer, et les pertes de matière sont inférieures à celles du procédé de l’art antérieur décrit plus haut.

On va maintenant décrire un mode de réalisation de l’invention à l’appui des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective et en coupe d’un système de freinage selon l’invention, - les figures 2 et 3 illustrent l’agencement d’une vis selon l’invention dans le système de freinage de la figure 1, - la figure 4 est une vue de côté de la vis illustrée en figures 2 et 3, - la figure 5 est une vue éclatée de la vis de la figure 4, et - les figures 6 et 7 sont des vues en perspective d’une couronne de la vis selon l’invention, dans deux configurations différentes.

On a illustré en figure 1 un système de freinage 2 selon l’invention. Ce système 2 comprend un boîtier 4 solidaire d’un châssis d’un véhicule dans lequel le système 2 est installé, et des moyens de friction 6 montés coulissants par rapport au boîtier 4. Les moyens de friction 6 sont ici formés par deux plaquettes destinées à venir en contact avec des faces opposées d’un disque 7 solidaire d’une roue du véhicule (non représentée), le disque 7 s’étendant partiellement entre les deux plaquettes 6. On décrira plus loin comment le système de freinage 2 permet de ralentir le véhicule. Le système 2 a ici une configuration classique en étrier flottant. Cette configuration sera décrite plus loin.

Le système 2 comprend un ensemble 8 destiné à convertir un couple produit par un moteur 10 en un coulissement des plaquettes 6 vers le disque 7 et un serrage de ce dernier. L’ensemble 8 et les éléments qui le composent sont notamment illustrés en figures 2 et 3. L’ensemble 8 comprend une vis 12 couplée au moteur 10 de sorte qu’un couple produit par le moteur 10 permet d’entraîner la vis 12 en rotation par rapport au boîtier 4 autour d’un axe principal 14 de la vis 12. Cette dernière comprend une tige filetée 16 et une couronne 18 rapportée sur la tige 16. La couronne 18 forme une tête de la vis 12. Les éléments constitutifs de la vis 12 seront décrits plus en détails plus loin. L’ensemble 8 comprend un écrou 20 couplé avec la vis 12 de sorte que la vis 12 et l’écrou 20 forment une liaison hélicoïdale. Cette liaison hélicoïdale est de préférence irréversible. Cela signifie qu’une rotation de la vis 12 peut entraîner le coulissement de l’écrou 20 par rapport à la vis 12, mais une force agissant sur l’écrou 20 pour le faire coulisser ne peut pas entraîner la vis 12 en rotation en retour. Cela a pour effet d’améliorer la sécurité de l’ensemble 8, puisqu’il n’est en général pas conçu pour transformer un mouvement de translation en un mouvement de rotation. L’écrou 20 présente un axe principal confondu avec l’axe principal 14 de la vis 12, qui forme ainsi un axe principal de l’ensemble 8. L’écrou 20 s’étend à l’intérieur d’une chambre 22, solidaire du boîtier 4, par rapport à la laquelle il est monté coulissant parallèlement à l’axe 14. A cette fin, l’écrou 20 comporte sur une face externe une bague 24 présentant des formes en relief 26 s’étendant dans des glissières (non représentées) ménagées sur des parois internes de la chambre 22. La bague 24 est rigidement fixée à l’écrou 20 et empêche toute rotation de ce dernier par rapport à la chambre 22.

La chambre 22 est fixée rigidement à l’une proximale des deux plaquettes 6. Cette dernière est ainsi monté coulissante parallèlement à l’axe 14 par rapport au boîtier 4.

On va maintenant décrire la vis 12 plus en détails, et dans un premier temps la couronne 18 qui est illustrée en détails en figures 6 et 7.

La couronne 18 est ici réalisée dans un acier à haute limite d’élasticité, par exemple un acier pré-traité présentant une contrainte à la rupture Rm environ égale à 900 MPa et une limite élastique Re comprise entre 50% et 80% de la valeur de Rm.

La couronne 18 présente un trou taraudé 28 apte à recevoir la tige 16. Ce trou taraudé 28 est notamment visible sur les figures 6 et 7. Le trou taraudé 28 est de forme complémentaire à celle de la tige filetée 16. En d’autres termes, la couronne 18 et la tige 16 forment une liaison hélicoïdale.

La couronne 18 présente une partie prédéterminée conformée pour être plus facilement déformable qu’une autre partie de la couronne 18. Ici, la couronne 18 présente une fente 30 et la partie prédéterminée est formée par la partie de la couronne 18 à proximité de la fente 30, soit environ la moitié de la couronne 18. La fente 30 est ménagée sur une face latérale 32 de la couronne 18. Cette fente 30 est radiale par rapport à l’axe principal 14 et s’étend entre deux plans perpendiculaires à cet axe 14. La fente 30 présente une épaisseur uniforme, ici comprise entre 15% et 30% d’une épaisseur de la couronne 18. Les épaisseurs sont ici mesurées dans une direction parallèle à l’axe 14. La fente 30 communique avec le trou taraudé 28. La fente 30 est de forme générale de secteur de cylindre et s’étend sur un secteur angulaire de l’ordre de 180°. La fente 30 partage la couronne 18 en deux moitiés d’épaisseurs différentes, ce qui permet de faciliter la déformation d’une des deux moitiés par rapport à l’autre.

La couronne 18 présente un orifice axial 34 distant du trou taraudé 28 et traversant la couronne 18 de part et d’autre de la fente 30. L’orifice axial 34 débouche ici uniquement sur une de deux faces axiales 36, 37 de la couronne 18, en l’espèce la face axiale du côté de la moitié de la couronne 18 présentant la plus faible épaisseur. Cette face axiale sera désignée comme étant la première face axiale 36 dans ce qui suit. En variante, on peut prévoir que l’orifice axial 34 débouche sur les deux faces axiales 36, 37 de la couronne 18. L’orifice axial 34 est destiné à recevoir des moyens de déformation destinés à déformer la partie prédéterminée. Ici, l’orifice axial 34 est taraudé et peut ainsi recevoir une vis de serrage 38. On peut toutefois prévoir de remplacer la vis de serrage par tout autre moyen permettant la déformation de la partie prédéterminée.

La couronne 18 présente un logement 40 sur la première face axiale 36. Ce logement 40 présente une profondeur inférieure à une longueur, selon l’axe 14, d’une tête 42 de la vis de serrage 38. Ainsi, lorsque la vis de serrage 38 s’étend dans l’orifice 34, la tête 42 s’étend en saillie de la première face axiale 36, en direction de l’écrou 20. En modifiant la longueur de la tête 42 selon l’axe 14, on peut régler la distance minimale qui sépare l’écrou 20 de la première face axiale 36. La tête 42 forme alors une butée de fin de course de l’écrou 20 en direction de la couronne 18 et permet de régler la course de l’écrou 20 dans la chambre 22. La tête 42 formant butée coopère ici avec un épaulement 43, ménagé sur une extrémité axiale de l’écrou 20, notamment visible sur la figure 3.

La vis 12 comprend des première 44 et seconde 46 rondelles fixées sur la face axiale de la couronne 18 sur laquelle l’orifice axial 34 ne débouche pas, c’est-à-dire la seconde face axiale 37. Les rondelles 44, 46 présentent chacune une épaisseur très inférieure à celle de la couronne 18, par exemple inférieure à 20% de l’épaisseur de la couronne 18.

La première rondelle 44 est fixée directement sur la seconde face axiale 37. Elle est réalisée dans un acier à dureté élevée et présente un état de surface permettant de supporter l’usure de friction de la seconde rondelle 46.

La seconde rondelle 46 est positionnée sur la première rondelle 44. En d’autres termes, la seconde face axiale 37 et la seconde rondelle 46 prennent la première rondelle 44 en sandwich. La seconde rondelle 46 est réalisée dans un acier et présente un revêtement à faible coefficient de frottement, par exemple un revêtement à base de polytétrafluoroéthylène (PTFE). Les fonctions des première 44 et seconde 46 rondelles sont respectivement d’améliorer la résistance à l’effort appliqué par la tige 16 à la couronne 18 lors de la rotation et de minimiser les pertes d’énergie par les forces de frottement agissant sur la couronne 18. L’assemblage de la vis 12 est réalisé de la manière suivante. On insère d’abord la tige filetée 16 dans le trou taraudé 28 de la couronne 18 de sorte que la tige 16 soit en prise avec la couronne 18. On serre ensuite la vis de serrage 38 dans l’orifice axial 34 jusqu’à déformer la partie prédéterminée. Cela se traduit par une réduction du volume de la fente 30. Cette déformation modifie localement le pas du filet dans le trou taraudé 28, si bien que la couronne 18 ne peut plus tourner par rapport à la tige 16. On comprend alors que la déformation de la partie prédéterminée permet de bloquer la liaison hélicoïdale formée par la tige 16 et la couronne 18. La liaison formée par la tige 16 et la couronne 18 devient alors une liaison encastrement.

On va maintenant décrire comment fonctionne le système de freinage 2.

On suppose que le véhicule est en déplacement. Si l’utilisateur souhaite ralentir le véhicule, il actionne un organe de freinage (non représenté), par exemple une pédale de frein du véhicule, qui commande la rotation du moteur 10 dans une direction de freinage. Le moteur 10 entraîne ainsi la vis 12 en rotation par rapport au boîtier 4 autour de l’axe 14. La vis 12 étant en prise avec l’écrou 20, ce dernier est entraîné en coulissement par rapport au boîtier 4 parallèlement à l’axe 14. Grâce à la déformation de la partie prédéterminée de la couronne 18, cette dernière et la tige 16 tournent d’un seul bloc.

Lors de son coulissement, l’écrou 20 finit par entrer en contact avec une extrémité axiale de la chambre 22. A partir de ce moment-là, si on continue de faire tourner le moteur 10, l’écrou 20 entraîne avec lui la chambre 22 en coulissement parallèlement à l’axe 14. La plaquette proximale 6 étant rigidement fixée à la chambre 22, elle se déplace alors vers le disque 7 jusqu’à entrer en contact avec lui. A ce moment-là, c’est l’autre plaquette, distale, qui commence à se déplacer vers le disque 7 jusqu’à entrer en contact avec lui. En effet, le système de freinage 2 ayant ici une configuration en étrier flottant, une fois que la plaquette proximale, c’est-à-dire celle fixée à la chambre 22, entre en contact avec le disque 7, si on continue de faire tourner la vis 12, c’est la plaquette distale que se met à coulisser parallèlement à l’axe 14 par rapport au châssis en direction du disque 7. En d’autres termes, l’écrou 20 assure l’application des deux plaquettes 6 contre les faces opposées du disque 7.

Etant donné que le disque 7 est solidaire de la roue, la friction entre les plaquettes 6 et le disque 7 permet de transformer l’énergie cinétique de la roue en chaleur. Cela a pour effet de diminuer la vitesse de rotation de la roue et donc de ralentir le véhicule.

Une fois que la vitesse du véhicule a diminué jusqu’à une valeur souhaitée par le conducteur, il cesse d’actionner l’organe de freinage. Celui-ci commande alors une rotation du moteur 10 en direction opposée à la direction de freinage de manière à ce que l’écrou 20 s’éloigne du disque 7. Le contact entre les plaquettes 6 et le disque 7 cesse, si bien qu’il n’y a plus de friction entre ces deux éléments. Le véhicule n’est alors plus ralenti.

On peut également prévoir que le système de freinage 2 ne soit pas destiné à ralentir le véhicule mais à le maintenir immobile. Le système de freinage 2 serait alors commandé par un organe de blocage, tel qu’un frein à main également connu sous la désignation « frein de parking ». Un véhicule est d’ailleurs généralement équipé de premiers systèmes de freinage destinés à coopérer avec l’organe de freinage et de seconds systèmes de freinage destinés à coopérer avec l’organe de blocage.

Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.

On pourrait modifier la forme de la partie prédéterminée. Par exemple, on peut prévoir une forme ou un évidement qui ne sont pas plans. On peut prévoir plusieurs fentes ou évidements.

Nomenclature : 2 : système de freinage 4 : boîtier 6 : plaquette 7 : disque 8 : ensemble 10 : moteur 12 : vis 14 : axe principal 16 : tige 18 : couronne 20 : écrou 22 : chambre 24 : bague 26 : forme en relief 28 : trou taraudé 30 : fente 32 : face latérale 34 : orifice axial 36 : première face axiale 37 : seconde face axiale 38 : vis de serrage 40 : logement 42 : tête 43 : épaulement 44 : première rondelle 46 : seconde rondelle

Claims (15)

1. REVENDICATIONS

   1. Vis (12) caractérisée en ce qu’elle comporte : - une tige filetée (16), et - une couronne (18) présentant un trou taraudé (28), apte à être rapportée sur la tige (16) pour former une liaison hélicoïdale, et comprenant une partie prédéterminée conformée pour être plus facilement déformable qu’une autre partie de la couronne (18), la couronne (18) étant agencée de sorte qu’une déformation de la partie prédéterminée bloque la liaison hélicoïdale.
2. 2. Vis (12) selon la revendication précédente, dans laquelle la couronne (18) présente une fente (30) sur une face latérale (32).
3. 3. Vis (12) selon la revendication précédente, dans laquelle la fente (30) est radiale par référence à un axe (14) de la vis (12).
4. 4. Vis (12) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans laquelle la fente (30) présente une épaisseur uniforme.
5. 5. Vis (12) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle la fente (30) communique avec le trou taraudé (28).
6. 6. Vis (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la couronne (18) présente un orifice axial (34) distant du trou taraudé (28), traversant la couronne (18) de part et d’autre de la fente (30) et débouchant sur au moins une face axiale (36) de la couronne (18).
7. 7. Vis (12) selon la revendication précédente, dans laquelle l’orifice (34) est taraudé.
8. 8. Vis (12) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans laquelle l’orifice (34) débouche sur une seule face axiale (36) de la couronne (18).
9. 9. Vis (12) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans laquelle la couronne (18) présente un logement (40) sur la face axiale (36) sur laquelle débouche l’orifice (34), ménagé autour de l’orifice (34).
10. 10. Vis (12) selon la revendication précédente, comprenant en outre une vis de serrage (38) reçue dans l’orifice (34).
11. 11. Vis (12) selon la revendication précédente, dans laquelle une profondeur du logement (40) est inférieure à une longueur, selon un axe principal (14) de la couronne (18), d’une tête (42) de la vis de serrage (38).
12. 12. Vis (12) selon la revendication 1, dans laquelle la tige (16) est reçue dans le trou taraudé (28) de la couronne (18), et la partie prédéterminée est déformée pour bloquer la liaison hélicoïdale.
13. 13. Ensemble (8) comprenant une vis (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un écrou (20) apte à coopérer avec la vis (12) pour former une liaison vis-écrou.
14. 14. Système de freinage (2) de véhicule comprenant un ensemble (8) selon la revendication précédente.
15. 15. Procédé de fabrication d’une vis (12) caractérisé en ce que : - on insère une tige filetée (16) dans un trou taraudé (28) d’une couronne (18) comprenant une partie prédéterminée conformée pour être plus facilement déformable qu’une autre partie de la couronne (18), de manière à former une liaison hélicoïdale, et - on déforme la partie prédéterminée de manière à bloquer la liaison hélicoïdale.