FR3142419A1 - « Dispositif d'actionnement d’un frein d’un véhicule motorisé, frein, véhicule et procédé d'utilisation associés » - Google Patents
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Abstract
« Dispositif d'actionnement d’un frein d’un véhicule motorisé, frein, véhicule et procédé d'utilisation associés » L'invention se rapporte à un dispositif d'actionnement d’un frein d’un véhicule motorisé comprenant une transmission principale réversible et une transmission bloquante non réversible, entraînées en rotation pour déplacer en translation un piston de serrage. La transmission principale actionne le frein de service et le frein de stationnement, tandis que la transmission bloquante déplace son point d'irréversibilité dans le sens du serrage pour suivre le déplacement du piston, et maintenir le serrage lorsque le moteur de la transmission principale est désactivé. La transmission bloquante est équipée de moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur lorsqu’une panne du premier moteur est détectée. Un procédé de freinage propose d'utiliser ces moyens afin de se prémunir des situations de panne du premier moteur, notamment à réception d'une commande de desserrage du frein. Figure pour l’abrégé : Fig.3
Description
L'invention se rapporte à un dispositif d'actionnement d’un frein, notamment d’un frein tout électrique réalisant frein de service et de stationnement pour un véhicule automobile, ainsi qu’à un procédé d’actionnement d’un tel frein.
Le dispositif comprend une transmission principale réversible et une transmission bloquante non réversible, entraînées en rotation pour déplacer en translation un piston de serrage. La transmission principale actionne typiquement le frein de service et le frein de stationnement, tandis que la transmission bloquante déplace son point d'irréversibilité dans le sens du serrage pour suivre le déplacement du piston, et maintenir le serrage lorsque le moteur de la transmission principale est désactivé. La transmission bloquante est équipée de moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur lorsqu’une panne du premier moteur est détectée. Un procédé de freinage propose d'utiliser ces moyens afin de se prémunir des situations de panne du premier moteur, notamment à réception d'une commande de desserrage du frein.
Dans un véhicule, en particulier routier, la fonction de frein de stationnement consiste à appliquer, et maintenir de façon prolongée, un serrage de patins de freins liés à une partie solidaire du châssis, sur une partie mobile en rotation qui est liée à une ou plusieurs roues, typiquement un disque ou un tambour. Ce frein de stationnement est souvent aussi prévu comme frein de secours.
Pour actionner un tel frein de façon électrique, il est connu d'utiliser des dispositifs d’actionnement pour déplacer en translation un piston de serrage selon un axe de piston, lequel piston réalise ainsi un appui linéaire, notamment un piston de frein réalisant un appui de serrage d'au moins une garniture de friction sur une piste de frottement.
De tels dispositifs d’actionnement sont décrits dans le document WO2020/254441 A1.
Ces dispositifs sont du type comprenant ou recevant un premier entraînement et un deuxième entraînement, dans lequel le deuxième entraînement est rotatif et est mû par un deuxième moteur, et déplace ledit piston en translation par au moins une transmission dite bloquante.
Cette transmission bloquante inclut au moins deux dentures, inclinées ou non, pouvant être par exemple un filetage multi-tours ou des dents de pignon, qui coopèrent ensemble de façon irréversible pour, directement ou indirectement :
- entraîner en translation ledit piston dans le sens du serrage lors d'une activation dudit deuxième moteur, et
- bloquer en translation ledit piston en position de serrage lorsque ledit deuxième moteur est désactivé, dans le seul sens du desserrage ou dans les deux sens.
Cette coopération peut se faire par appui direct, comme par exemple un filetage mâle engrenant dans un filetage femelle pour réaliser un mécanisme vis-écrou. Elle peut aussi se faire par éléments roulants intermédiaires, par exemple un mécanisme vis-écrou à billes, c'est à dire coopérant par l'intermédiaire de billes qui roulent dans des chemins de roulement hélicoïdaux faisant office de filetages, et qui sont recyclées par un circuit fermé de recirculation.
Cette caractéristique d'irréversibilité signifie qu'un effort en entrée pourra provoquer un déplacement en sortie, tandis qu'un effort appliqué en sortie ne pourra pas provoquer de déplacement en entrée, par simple blocage du mécanisme de transmission, même si la transmission ne reçoit en entrée aucun effort d'entraînement ou de résistance. Elle peut être obtenue de différentes façons, y compris de façon connue. Elle peut être obtenue par exemple en choisissant un angle d'inclinaison du filetage ou des dents qui est suffisamment faible pour être inférieur à l'angle de frottement déterminé par les couples de matériaux en contact, et/ou déterminé par la géométrie de la denture.
Le premier entraînement est rotatif et est mû par un premier moteur ou motoréducteur, électrique, de préférence monté sur ledit actionneur. Typiquement, ce premier moteur est distinct du moteur du deuxième entraînement.
Ces dispositifs comprennent également une transmission dite principale, qui reçoit le premier entraînement rotatif et qui inclut au moins deux dentures inclinées coopérant ensemble de façon réversible (directement ou par éléments roulants intermédiaires) pour réaliser, directement ou indirectement, un entraînement en translation dudit piston dans le sens du serrage lors d'une activation dudit premier moteur,
En outre, ladite transmission principale est agencée pour fonctionner en parallèle avec la transmission bloquante, et est agencée pour être capable à elle seule d'appliquer sur le piston un effort de serrage dit nominal.
Chaque moteur peut être un motoréducteur, notamment électrique.
Comme on le comprend, le piston de serrage peut ainsi être actionné de façon efficiente par la transmission principale, quel que soit le motif de cet actionnement, avec un bon rendement énergétique tel que le permet une transmission réversible ; tandis que la transmission bloquante permet d'obtenir un maintien passif du serrage obtenu par la transmission principale.
L'actionnement se fait ainsi avec une faible consommation, et nécessite un moteur moins puissant que si l'effort d'actionnement devait être transmis par une transmission irréversible.
De son côté, même si la transmission bloquante représente un mécanisme et un moteur supplémentaire, elle se contente le plus souvent de suivre ou rejoindre le mouvement produit la transmission principale. Elle ne nécessite donc qu'un très faible effort. Cette combinaison permet ainsi de limiter le besoin de puissance du moteur principal et de diminuer sa consommation, tout en se contentant d'un moteur secondaire nettement moins puissant pour la transmission bloquante.
Ces dispositifs permettent de réaliser un frein au fonctionnement tout électrique, c'est-à-dire fonctionnement avec le même piston à la fois pour le frein de service et pour le frein de stationnement (aussi appelé frein de parking, et servant généralement aussi de frein de secours).
Typiquement, l'entraînement réalisé par la seule transmission bloquante est dimensionné de façon insuffisante pour obtenir à lui seul l'effort de serrage nominal, et en particulier l'effort recherché pour un serrage de stationnement.
L'effort de serrage nominal correspond alors par exemple à une valeur déterminée suffisante pour satisfaire aux nécessités d'une utilisation en frein de parking. La transmission principale est alors suffisante pour assurer l'effort de stationnement. La transmission bloquante ne sert alors qu'à suivre la transmission principale, et à encaisser le maintien en stationnement.
L'effort de serrage nominal peut aussi correspondre seulement à l'effort requis en freinage de service maximal. La motorisation de la transmission principale est alors dimensionnée pour fournir un effort qui est égal à l'effort requis pour le frein de service, ou un effort supérieur à celui du frein de service mais inférieur à celui requis pour le frein de stationnement. L'effort appliqué par la transmission bloquante vient alors en complément de celui produit appliqué par la transmission principale, pour obtenir l'effort requis en frein de stationnement. Même si ce complément présente une moindre efficacité énergétique, il est utilisé beaucoup moins souvent et permet de limiter le besoin de puissance du moteur de la transmission principale.
Cet effort de serrage nominal peut aussi correspondre à une valeur inférieure au freinage de service maximal, mais supérieure à une valeur déterminée qui n'est que rarement dépassée, par exemple une valeur maximale en utilisation normale. La transmission bloquante vient alors en complément lorsqu'un effort plus important est demandé, par exemple pour un freinage d'urgence ou pour un freinage de stationnement.
Ces dispositifs d’actionnement peuvent s'appliquer à un frein de service seul, par exemple pour économiser l'énergie en utilisant un blocage dans certaines conditions de freinage de service, par exemple lors d'un freinage maintenu au-delà d'une durée déterminée, ou répété à une fréquence élevée ou de façon prolongée.
En particulier, par exemple pour un frein tout électrique de service et stationnement, il est proposé un rapport de puissance entre le premier moteur et le deuxième de moteur qui est supérieur à 3 voire supérieur à 5, soit par exemple d'une valeur de 8, ou 10, ou 20.
Typiquement, le ou les moteurs sont des moteurs électriques sont fixés et montés sur le boîtier de frein, par exemple sur le boîtier d'étrier pour un frein à disque ou sur le plateau pour un frein à tambour.
Toutefois, les freins tout électriques de service et stationnement utilisant ces dispositifs d’actionnement présentent des faiblesses liées à la fiabilité des moteurs électriques.
En effet, lors de l’activation de la fonction de frein de service ou bien de la fonction de frein de stationnement, le piston est déplacé par le moteur principal, généralement avec un rendement de plus de 80%, et le moteur auxiliaire suit le mouvement du moteur principal.
De même, lors de la désactivation de la fonction de frein de service ou bien de la fonction de frein de stationnement, le piston est déplacé par activation du moteur auxiliaire et du moteur principal en appui.
Du fait des rapports de puissances entre le moteur principal et le moteur auxiliaire, les fonctions de freinage (service comme stationnement) ne sont plus assurées correctement en cas de panne du moteur principal.
C’est pourquoi, l’invention a pour finalité de se prémunir contre les situations de panne du moteur principal, et plus particulièrement de permettre, du moins pendant un nombre de cycles minimal, au moteur auxiliaire d’assurer la fonction du moteur principal.
Plus particulièrement, l’invention a pour objet un dispositif d'actionnement pour déplacer en translation un piston de serrage d’un frein d’un véhicule motorisé notamment routier, lequel piston réalisant ainsi un appui de serrage sur une garniture de freinage, ledit dispositif comprenant un premier entraînement et un deuxième entraînement chacun rotatif et mû respectivement par un premier moteur électrique et un deuxième moteur électrique, le dispositif comprenant une transmission dite principale incluant au moins un premier mécanisme vis-écrou pour réaliser de façon réversible le premier entraînement en translation dudit piston dans le sens du serrage lors d'une activation du premier moteur, le dispositif comprenant une transmission dite bloquante déplaçant ledit piston en translation au moyen d'un deuxième mécanisme vis-écrou disposé à l'intérieur d'un logement du piston qui débouche axialement au moins en une première extrémité pour recevoir le deuxième mécanisme vis-écrou, pour entraîner en translation ledit piston dans le sens du serrage lors d'une activation du deuxième moteur, et bloquer en translation ledit piston en position de serrage lorsque ledit deuxième moteur est désactivé, le piston étant en outre bloqué en rotation, caractérisé en ce que le deuxième moteur est connecté à des moyens pour augmenter son couple lorsqu’une panne du premier moteur est détectée, de manière à atteindre au moins 50% du couple du premier moteur.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Selon un premier mode de réalisation, les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont un réducteur ménagé en sortie du deuxième moteur.
Selon un mode préféré, ce réducteur est un réducteur à engrenages de rapport R supérieur à 3 voire supérieur à 5, soit par exemple d'une valeur de 8, ou 10, ou 20.
Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont une batterie sur laquelle est branché le deuxième moteur.
Dans le cas où le deuxième moteur est alimenté en 12V par son alimentation principale, la batterie est de préférence une batterie de 48 V.
Selon un troisième mode de réalisation, les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont un convertisseur DC/DC sur lequel est branché le deuxième moteur.
Dans le cas où le deuxième moteur est alimenté en 12V par son alimentation principale, les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont avantageusement un convertisseur DC/DC 12V – 48V.
De manière préférentielle, la caractéristique d'irréversibilité de la transmission bloquante et/ou de réversibilité de la transmission principale est obtenue par une combinaison d'une ou plusieurs caractéristiques parmi :
- angle de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- couple de matériaux de surface ou de traitement de surface de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- paramètre de géométrie de denture et/ou d'engrenage, incluant profil et/ou déport et/ou adaptation et/ou entraxe, de dentures engrenant ensemble.
- angle de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- couple de matériaux de surface ou de traitement de surface de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- paramètre de géométrie de denture et/ou d'engrenage, incluant profil et/ou déport et/ou adaptation et/ou entraxe, de dentures engrenant ensemble.
De préférence, le deuxième moteur est agencé pour fournir un couple augmenté, pendant une durée déterminée au moins égale à 50 cycles, préférentiellement supérieure à 100 cycles, dans le cas où une panne du premier moteur est observée.
L’invention a également pour objet un frein de véhicule motorisé notamment routier, comprenant un dispositif d’actionnement conforme à l’un quelconque des modes de réalisation de l’invention, ledit frein exerçant une fonction de freinage par serrage d'un disque mobile entre des garnitures de frictions, lorsque le piston réalise un appui de serrage sur la garniture de freinage, caractérisé en ce qu'une fonction de freinage de service est réalisée en utilisant la transmission principale par alimentation électrique du premier moteur de l'actionneur, et en utilisant la transmission dite bloquante par alimentation électrique du deuxième moteur de l'actionneur.
L’invention a également pour objet un véhicule motorisé notamment routier, comprenant au moins un frein selon l’un quelconque des modes de réalisation de l’invention.
L’invention a également pour objet un procédé de commande d'un frein conforme à l’un quelconque des modes de réalisation de l’invention, caractérisé en ce que :
- on réalise une fonction de freinage en mettant en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation du premier moteur et du second moteur, de manière à entraîner en translation le piston dans le sens du serrage pour obtenir l’appui de serrage sur la garniture de freinage,
- on réalise une fonction de désactivation du freinage en mettant en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation du premier moteur et du second moteur, de manière à entraîner en translation le piston dans le sens du desserrage pour libérer l’appui de serrage sur la garniture de freinage.
Selon l’invention, lorsqu’une panne du premier moteur est détectée, on enclenche des moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur, de manière à atteindre au moins 50% du couple du premier moteur.
Avantageusement, le deuxième moteur est agencé pour fournir un couple augmenté, pendant une durée déterminée supérieure à 100 cycles, dans le cas où une panne du premier moteur est observée.
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 :
Les exemples décrits ici portent sur une application de l'invention à l'actionnement d'un frein de véhicule automobile, typiquement une automobile ou un véhicule utilitaire léger ou lourd. Il est cependant prévu d'implémenter ces différents exemples de fonctionnements et caractéristiques à de nombreuses autres applications.
Tel que représenté en et , la transmission principale T1 est entraînée en rotation R1 par le moteur électrique M1. Lorsqu'elle est activée, elle fournit un couple C1 qui entraîne le piston de façon réversible, selon un effort F1 en translation D3, pour produire ainsi un serrage du frein.
La transmission bloquante T2 est entraînée en rotation R2 par le moteur électrique M2. Lorsqu'elle est activée, elle fournit un couple C2 qui entraîne le piston de façon irréversible selon un effort F2 en translation D3. Selon les modes de réalisation ou les modes d'utilisation, cet effort F2 est suffisant pour déplacer son propre point d'irréversibilité et suivre le déplacement fourni par la transmission principale T1, laquelle fournit alors la totalité de l'effort F3 de serrage.
L'effort F2 de la transmission bloquante peut aussi être prévu pour compléter cet effort F1 pour produire un effort de serrage total F3 qui découle alors de la somme des efforts F1 et F2.
On notera que la caractéristique d'irréversibilité de la transmission bloquante et/ou de réversibilité de la transmission principale est obtenue par une combinaison d'une ou plusieurs caractéristiques parmi :
- angle de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- couple de matériaux de surface ou de traitement de surface de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- paramètre de géométrie de denture et/ou d'engrenage, incluant profil et/ou déport et/ou adaptation et/ou entraxe, de dentures engrenant ensemble.
Les et illustrent une transmission bloquante T2 qui est interne au piston de frein, lequel est entouré extérieurement par la transmission principale T1. Le piston 115 est bloqué en rotation par rapport au bâti.
Par activation du premier moteur M1, le piston 115 peut être entraîné en translation dans un sens ou dans l'autre, par un effort linéaire F1 issu d'un premier mécanisme vis-écrou 113, 114, 115 formant ou participant à la transmission principale T1. Ce mécanisme vis-écrou est ici réalisé par un mécanisme de roulement à recirculation de billes qui forme un filetage 114 agissant sur la périphérie extérieure dudit piston 115, laquelle forme ainsi la vis de sortie de la transmission principale T1, de façon intégrée ou en en étant solidaire au moins en déplacement axial.
Par activation du deuxième moteur M2, le piston 115 peut être entraîné en translation dans un sens ou dans l'autre, par un effort linéaire F2 issu d'un deuxième mécanisme vis-écrou 124, 125, formant ou participant à la transmission bloquante T2. Ce deuxième mécanisme vis-écrou est disposé à l'intérieur d'un logement 1150 ménagé à l'intérieur du piston 115.
La vis 124 s'appuie sur une butée axiale 120 et déplace l’écrou 125 en translation pour produire un effort linéaire F2, qui s'applique sur la partie mobile en translation de la translation principale, ici la vis 114.
L'écrou 113 s'appuie sur une butée axiale 110 et déplace la vis 114 en translation pour produire un appui linéaire F1, ici appliqué sur une garniture de friction.
Selon l’invention et tel que schématisé en et , le deuxième moteur M2 est connecté à des moyens 30, 31 pour augmenter son couple C2 lorsqu’une panne du premier moteur M1 est détectée, de manière à ce que le deuxième moteur M2 atteigne au moins 50% du couple C1 du premier moteur M1.
Tel que schématisé en et selon un premier mode de réalisation, les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont un réducteur 31 ménagé en sortie du deuxième moteur M2.
De manière à ce que le deuxième moteur M2 assure la fonction du premier moteur M1, réducteur à engrenages admet avantageusement un rapport R voisin du rapport de puissance entre les deux moteurs.
Ainsi, lorsqu’il est proposé un rapport de puissance entre le premier moteur et le deuxième de moteur qui est supérieur à 3 voire supérieur à 5, soit par exemple une valeur de 8, ou 10, ou 20, le réducteur peut admettre selon les cas un rapport R supérieur à 3 voire supérieur à 5, soit par exemple une valeur de 8, ou 10, ou 20.
Des essais concluants ont été réalisés avec un premier moteur M1 et un deuxième moteur M2 alimentés tous les deux en 12V, le premier moteur fournissant un couple de 1,3 N.m pour une force de serrage de 45 kN, le deuxième moteur fournissant un couple de 0,4 N.m pour une force de serrage de 18,5 kN.
En effet, en couplant le deuxième moteur en sortie avec un réducteur de rapport 4 et de rendement 90%, le couple obtenu est de 0,72 N.m.
Ce couple est suffisant pour assurer le desserrage du piston, puisque seulement 50% du couple de serrage sont nécessaires.
Tel que schématisé en et selon un deuxième mode de réalisation, les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont une batterie sur laquelle est branché le deuxième moteur.
Dans le cas où le deuxième moteur est alimenté en 12V par son alimentation principale, la batterie peut être une batterie de 48 V.
Tel que schématisé en et selon une variante du deuxième mode de réalisation, les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont un convertisseur DC/DC 30 sur lequel est branché le deuxième moteur.
Dans le cas où le deuxième moteur est alimenté en 12V par son alimentation principale, les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont un convertisseur DC/DC 12V – 48V.
Des essais concluants ont été réalisés avec un premier moteur M1 et un deuxième moteur M2 alimentés tous les deux en 12V, le premier moteur fournissant un couple de 1,3 N.m pour une force de serrage de 45 kN, le deuxième moteur fournissant un couple de 0,2 N.m pour une force de serrage de 18,5 kN.
En effet, en couplant le deuxième moteur en sortie avec une batterie ou bien un convertisseur DC/DC de 48V, le couple obtenu est de 0,8 N.m.
Bien entendu, le fonctionnement du deuxième moteur couplé aux moyens 30 ou 31 est dégradé.
De ce fait, il est avantageux de prévoir que le deuxième moteur soit agencé pour fournir un couple augmenté, pendant une durée déterminée au moins égale à 50 cycles, préférentiellement supérieure à 100 cycles, dans le cas où une panne du premier moteur est observée.
Ceci permet à l’utilisateur de prendre toutes les dispositions pour procéder aux réparations nécessaires.
La illustrent un exemple de mode de réalisation d’un dispositif d'actionnement selon l’invention, appliqué à un frein à disque tout électrique.
Dans cet exemple, le frein 1 est un frein à disque, ici du type à étrier coulissant, comprenant un boîtier 91 qui contient l'actionneur dans un logement fermé par un couvercle 912. Le premier moteur comprend un stator 111 extérieur bobiné monté solidaire du boîtier 91, et un rotor intérieur 112 à aimants permanents. Le rotor est monté sur un manchon creux formant un écrou 113 de la transmission principale, qui est muni d'un flasque prenant appui sur une butée axiale 110, ici à billes mais pouvant aussi être par exemple à rouleaux pour par couche de glissement tel que bronze ou PTFE.
La transmission principale T1 est entraînée par le moteur M1, en rotation R1 par rapport au boîtier ou bâti 91. Elle comprend en entrée l’écrou 113 coopérant intérieurement avec une vis 114, laquelle est immobilisée en rotation par une butée rotative 1151. L'écrou 113 s'appuie sur la butée axiale 110 et déplace donc la vis 114 en translation pour produire un appui linéaire F1, ici appliqué sur une garniture de friction.
Le premier mécanisme vis-écrou est du type à transmission par éléments roulants, ici par roulement et recirculation de billes 114. Sa vis est immobilisée en rotation par rapport au boîtier 91, ici et à titre de simple exemple par la butée rotative 1151 coulissant dans une rainure axiale. Cette vis forme ici le piston 115, qui vient serrer deux garnitures de friction 93, 94 sur les deux faces du disque 95 par opposition sur les deux branches du nez 92.
La transmission bloquante T2 est entraînée par le moteur M2, en rotation R2 par rapport au boîtier ou bâti 91. Elle comprend en entrée une vis 124 coopérant extérieurement avec un écrou 125, lequel est immobilisé en rotation par une butée rotative 1251. La vis 124 s'appuie sur une butée axiale 120 et déplace donc cet écrou 125 en translation pour produire un effort linéaire F2, qui s'applique sur la partie mobile en translation de la translation principale, ici la vis 114.
La transmission bloquante T2 est interne au piston de frein, lequel est entouré extérieurement par la transmission principale T1. Le piston 115 est bloqué en rotation 1151, 1251 par rapport au boîtier 91.
Le deuxième mécanisme vis-écrou est ici du type à contact direct, entre la vis d'entrée 124 et l'écrou 125. Cet écrou est immobilisé en rotation par rapport au boîtier 91, ici par l'intermédiaire du piston 115 au moyen d'une butée rotative, illustrée ici et à titre d'exemple par une rainure axiale recevant une nervure axiale du piston. L'écrou 125 présente à son extrémité une partie d'appui qui vient en butée au fond du logement du piston 115, formant ainsi l'élément d'appui intermédiaire.
Par activation du premier moteur M1, le piston 115 peut être entraîné en translation dans un sens ou dans l'autre, par un effort linéaire F1 issu d'un premier mécanisme vis-écrou 113, 114, 115 formant ou participant à la transmission principale T1. Ce mécanisme vis-écrou est ici réalisé par un mécanisme de roulement à recirculation de billes qui forme un filetage 114 agissant sur la périphérie extérieure dudit piston 115, laquelle forme ainsi la vis de sortie de la transmission principale T1, de façon intégrée ou en en étant solidaire au moins en déplacement axial.
Par activation du deuxième moteur M2, le piston 115 peut être entraîné en translation dans un sens ou dans l'autre, par un effort linéaire F2 issu d'un deuxième mécanisme vis-écrou 124, 125, formant ou participant à la transmission bloquante T2. Ce deuxième mécanisme vis-écrou est disposé à l'intérieur d'un logement 1150 ménagé à l'intérieur du piston 115.
La transmission bloquante T2 ne bloque la translation D3 que dans le sens du desserrage, et ne s'oppose pas au déplacement du piston 115 dans le sens du serrage même lorsqu'elle n'est pas activée.
La transmission bloquante présente en sortie un élément de maintien à sens unique, ici l'écrou 125, qui est distinct du piston 115. Cet écrou 125 forme un noyau qui coulisse en translation à l'intérieur du logement 1150 du piston 115 de façon libre dans le sens du desserrage (vers la gauche sur la figure), et avec une butée axiale contre le piston 125 dans le sens du serrage (vers la droite sur la figure), formant ainsi un élément d'appui intermédiaire de la transmission bloquante T2 vers le piston 115.
La vis 124 de la transmission bloquante est portée par un arbre 123, solidaire du rotor 122 du deuxième moteur M2, ici du type à aimants permanents et entraîné par le rotor bobiné 121 solidaire du boîtier 91.
Avantageusement, le deuxième moteur est agencé pour supporter sans dommage, pendant une durée déterminée ou permanente, un courant d'alimentation résultant d'une activation dudit deuxième moteur dans un cas où sa rotation est ralentie ou bloquée par une résistance mécanique.
A son extrémité dite arrière, opposée au disque, l'arbre 123 d'entrée de la transmission bloquante vient en appui axial contre le boîtier 91, ici et à titre d'exemple par un flasque prenant appui sur une butée à bille, mais qui pourrait aussi être réalisée par des rouleaux ou une surface de glissement.
Le logement 1150 du piston débouche axialement au moins en une première extrémité pour recevoir le deuxième mécanisme vis-écrou.
Le dispositif d’actionnement comprend un circuit d’alimentation dite directe, agencée de sorte que le premier moteur et le deuxième moteur peuvent être alimentés par un même circuit, ou par des circuits commandés par un même interrupteur ou de façon synchrone.
Le dispositif peut comprendre en outre un circuit d'alimentation dit décalée agencé pour activer le deuxième moteur avec un retard non nul après le premier moteur, lors d'une commande d'activation simultanée du premier moteur et du deuxième moteur.
Pour un cycle d'utilisation du frein de stationnement ou bien du frein de service, le premier moteur M1 et le deuxième moteur M2 sont activés tous les deux. Cette commande peut par exemple être mise en œuvre depuis la position au repos complet, mais aussi depuis une position de serrage par la seule transmission principale T1. L'effort de serrage F3 résulte ainsi en grande partie de l'effort F1 appliqué par la transmission principale T1, et profite donc de son rendement énergétique élevé. La transmission bloquante T2 et son entraînement M2 se contentent de fournir un effort F2 faible, qui n'a besoin que de pouvoir déplacer l'élément d'appui intermédiaire 125 pour qu'il suive le piston 115.
Le piston réalise alors un appui de serrage sur la garniture de freinage 93, qui induit le serrage du disque 95 mobile entre des garnitures de frictions 93, 94.
Lorsqu’une panne du premier moteur M1 est détectée, il est alors nécessaire d’augmenter le couple C2 du deuxième moteur M2, pour atteindre le couple nominal de serrage assuré en fonctionnement normal par le premier moteur pour réaliser la fonction de freinage.
Dans le cas d’une activation de la fonction de frein de stationnement, après le serrage et blocage obtenu, le premier moteur M1 est désactivé, par exemple lorsque l'utilisateur a quitté le véhicule en stationnement.
Du fait de la réversibilité de la transmission principale T1, elle n'est plus en mesure de maintenir l'effort de serrage F1, et donc de retenir le piston 115. Cependant, du fait de sa non-réversibilité, la transmission bloquante T2 empêche le piston 115 de revenir en arrière (ici par l'intermédiaire de l'élément d'appui intermédiaire 125). Elle conserve donc l'effort de serrage F3, en s'appuyant sur le bâti 91 par sa butée axiale 120, de façon purement passive et sans aucune consommation d'énergie, sans limite de durée.
Pour desserrer le frein, il est nécessaire d'activer le deuxième moteur M2 dans le sens du desserrage, avec un soutien du premier moteur M1, et ainsi permettre au piston de se déplacer dans le sens du desserrage.
Dans le cas d’une activation de la fonction de frein de service, pour mettre fin à la fonction de freinage, il est nécessaire d'activer le deuxième moteur M2 dans le sens du desserrage, avec un soutien du premier moteur M1, pour permettre au piston de se déplacer dans le sens du desserrage.
Lorsqu’une panne du premier moteur M1 est détectée, il est alors nécessaire d’augmenter le couple C2 du deuxième moteur M2, pour atteindre le couple nominal de desserrage pour mettre fin à la fonction de freinage, on enclenche les moyens 30, 31.
En augmentant le couple C2 du deuxième moteur M2 de manière à atteindre au moins 50% du couple C1 du premier moteur M1, on atteint le couple nominal de desserrage pour mettre fin à la fonction de freinage.
Avantageusement, le deuxième moteur est agencé pour fournir un couple augmenté, pendant une durée déterminée au moins égale à 50 cycles, préférentiellement supérieure à 100 cycles, dans le cas où une panne du premier moteur est observée. Ainsi, l’utilisateur dispose d’un temps suffisant pour prendre toutes les dispositions pour procéder aux réparations nécessaires.
L’adjonction de moyens permettant d’augmenter le couple du deuxième moteur en cas de défaillance du premier moteur permet de réduire la taille du deuxième moteur, dans la mesure où, en service normal, seul un faible couple est requis.
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.
1 frein à disque, premier exemple
3 moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur
30 convertisseur DC/DC
31 Réducteur à engrenages
110 butée axiale à billes de la transmission principale
111 stator du premier moteur
112 rotor du premier moteur
113 deuxième arbre, arbre creux formant écrou menant de la transmission principale
114 filetage à billes de la transmission principale
115 vis menée de la transmission principale, formant piston de frein
1150 logement interne au piston de frein
1151 blocage en rotation de la transmission principale
120 butée axiale de la transmission bloquante
121 stator du deuxième moteur
122 rotor du deuxième moteur
123 premier arbre, entrée de la transmission bloquante
124 vis menante de la transmission bloquante
125 écrou mené de la transmission bloquante, formant élément d'appui intermédiaire
1251 blocage en rotation de la transmission bloquante
129 forme de manœuvre de déblocage de la transmission bloquante
91 boîtier d'étrier
912 couvercle de logement de l'actionneur
92 nez d'étrier
93 plaquette intérieure
94 plaquette extérieure
95 disque de frein
F1 effort de serrage appliqué par la transmission principale T1
F2 effort de serrage appliqué par la transmission bloquante T2
F3 somme des efforts F1 et F2
M1 premier moteur
M2 deuxième moteur
T1 transmission principale
T2 transmission bloquante
Claims (14)
- Dispositif d'actionnement pour déplacer en translation (D3) un piston de serrage (115) d’un frein d’un véhicule motorisé notamment routier, lequel piston réalisant ainsi un appui de serrage sur une garniture de freinage (93), ledit dispositif comprenant un premier entraînement et un deuxième entraînement chacun rotatif et mû respectivement par un premier moteur électrique (M1) et un deuxième moteur électrique (M2),
le dispositif comprenant une transmission dite principale (T1), incluant au moins un premier mécanisme vis-écrou (113, 114, 115) pour réaliser de façon réversible le premier entraînement (F1) en translation (D3) dudit piston dans le sens du serrage lors d'une activation du premier moteur (M1),
le dispositif comprenant une transmission dite bloquante (T2) déplaçant ledit piston en translation au moyen d'un deuxième mécanisme vis-écrou (124, 125) disposé à l'intérieur d'un logement (1150) du piston qui débouche axialement au moins en une première extrémité pour recevoir le deuxième mécanisme vis-écrou, pour entraîner (F2) en translation (D3) ledit piston dans le sens du serrage lors d'une activation du deuxième moteur (M2), et bloquer en translation ledit piston en position de serrage lorsque ledit deuxième moteur est désactivé,
le piston (115) étant en outre bloqué en rotation (1151, 1251),
caractérisé en ce que le deuxième moteur (M2) est connecté à des moyens (30, 31) pour augmenter son couple (C2) lorsqu’une panne du premier moteur (M1) est détectée, de manière à atteindre au moins 50% du couple (C1) du premier moteur (M1). - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont un réducteur (31) ménagé en sortie du deuxième moteur (M2).
- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réducteur (31) est un réducteur à engrenages de rapport R supérieur à 3 voire supérieur à 5, soit par exemple d'une valeur de 8, ou 10, ou 20.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont une batterie sur laquelle est branché le deuxième moteur.
- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la batterie est une batterie de 48 V, le deuxième moteur étant alimenté en 12V par son alimentation principale.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont un convertisseur (30) DC/DC sur lequel est branché le deuxième moteur.
- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens pour augmenter le couple du deuxième moteur sont un convertisseur (30) DC/DC 12V – 48V, le deuxième moteur étant alimenté en 12V par son alimentation principale.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la caractéristique d'irréversibilité de la transmission bloquante et/ou de réversibilité de la transmission principale est obtenue par une combinaison d'une ou plusieurs caractéristiques parmi :
- angle de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- couple de matériaux de surface ou de traitement de surface de dentures engrenant ensemble, déterminé par rapport à un angle limite de frottement,
- paramètre de géométrie de denture et/ou d'engrenage, incluant profil et/ou déport et/ou adaptation et/ou entraxe, de dentures engrenant ensemble. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième moteur est agencé pour fournir un couple augmenté, pendant une durée déterminée au moins égale à 50 cycles, préférentiellement supérieure à 100 cycles, dans le cas où une panne du premier moteur est observée.
- Frein (1) de véhicule motorisé notamment routier, comprenant un dispositif d’actionnement conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 9, ledit frein exerçant une fonction de freinage par serrage d'un disque (95) mobile entre des garnitures de frictions (93, 94), lorsque le piston réalise un appui de serrage sur la garniture de freinage (93), caractérisé en ce qu'une fonction de freinage de service est réalisée en utilisant la transmission principale (T1) par alimentation électrique du premier moteur (M1) de l'actionneur, et en utilisant la transmission dite bloquante (T2) par alimentation électrique du deuxième moteur (M2) de l'actionneur.
- Véhicule motorisé notamment routier, comprenant au moins un frein (1) selon la revendication 10.
- Procédé de commande d'un frein (1) conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que :
- on réalise une fonction de freinage en mettant en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation du premier moteur (M1) et du second moteur (M2), de manière à entraîner en translation le piston (115) dans le sens du serrage pour obtenir l’appui de serrage sur la garniture de freinage,
- on réalise une fonction de désactivation du freinage en mettant en œuvre au moins une étape consistant en l’alimentation du premier moteur et du second moteur, de manière à entraîner en translation le piston dans le sens du desserrage, pour libérer l’appui de serrage sur la garniture de freinage. - Procédé de commande d'un frein (1) conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que lorsqu’une panne du premier moteur (M1) est détectée, on enclenche des moyens (30, 31) pour augmenter le couple (C2) du deuxième moteur (M2), de manière à atteindre au moins 50% du couple (C1) du premier moteur (M1).
- Procédé de commande d'un frein (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que le deuxième moteur est agencé pour fournir un couple augmenté, pendant une durée déterminée au moins égale à 50 cycles, préférentiellement supérieure à 100 cycles, dans le cas où une panne du premier moteur est observée.
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Citations (4)
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WO1997036116A1 (fr) * | 1996-03-26 | 1997-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Systeme de freinage electromecanique |
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WO2020254441A1 (fr) | 2019-06-17 | 2020-12-24 | Foundation Brakes France | Actionneur de serrage à maintien passif, frein de stationnement, véhicule et procédé d'utilisation |
EP3868619A1 (fr) * | 2020-02-24 | 2021-08-25 | Chassis Brakes International B.V. | Libération de sécurité dans un système de frein électrique |
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2022
- 2022-11-28 FR FR2212426A patent/FR3142419A1/fr active Pending
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