WO2004050443A1 - Frein de parking activable par un fluide sous pression avec blocage mecanique - Google Patents

Frein de parking activable par un fluide sous pression avec blocage mecanique Download PDF

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WO2004050443A1
WO2004050443A1 PCT/EP2003/013405 EP0313405W WO2004050443A1 WO 2004050443 A1 WO2004050443 A1 WO 2004050443A1 EP 0313405 W EP0313405 W EP 0313405W WO 2004050443 A1 WO2004050443 A1 WO 2004050443A1
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WO
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piston
axis
parking brake
brake
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Riccardo Abbattista
Corrado Caruso
Nicola Tristano
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Robert Bosch Sistemi Frenanti, S.P.A
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    • F16D2129/06—Electric or magnetic
    • F16D2129/08—Electromagnets

Definitions

  • the present invention relates mainly to a parking brake activated by a pressurized fluid, such as compressed air, or advantageously brake fluid with a mechanical blocking or locking.
  • a pressurized fluid such as compressed air
  • EP 0526 273 describes a disc brake provided with a parking brake actuated hydraulically by a pressure exerted by the driver on the brake pedal of the vehicle, ensuring the application of the pads on the opposite faces of the disc. While keeping the foot on the brake pedal, the driver operates an electric switch allowing to energize an electric motor driving in linear translation along the axis of the piston a sleeve coaxial with said piston, until the piston is locked in a position in which the pads are applied to the disc.
  • the prior hydraulic application allows the implementation of a low-power electric locking motor.
  • the parking brake described in EP 0526 273 has many drawbacks.
  • the driver is asked to muscularly generate the hydraulic pressure necessary for the application of the pads on the disc.
  • the electric motor recommended by EP 0526273 does not make it possible to increase the force of application of the pads on the disc.
  • the driver does not apply the brake pedal at all or not strongly enough, the vehicle will not be immobilized properly, which can lead to an accident.
  • the axial arrangement of the sleeve and its drive motor increases the size of the brake as well as the unsprung mass, which degrades the dynamic performance of the vehicle equipped with such a brake.
  • EP 0995 659 and WO 99 48738 describe the architecture of a braking system comprising a parking brake activated by a pressurized fluid with mechanical locking by blocking a lever arm for applying friction elements to the disk.
  • the mechanical parking brake locking devices of EP 0995 659 and WO 99 48738 do not seem to have sufficient reliability to allow their application to the automotive industry.
  • ESP trajectory control
  • ASR anti-skid
  • ABS anti-lock braking
  • ACC collision avoidance
  • a parking disc brake comprising at least one piston capable of being driven by a pressurized fluid, typically brake fluid, slidably mounted in a blind bore formed in a brake caliper, the bore forming a cylinder.
  • a source of pressurized fluid advances the piston towards the disc and thus firmly applies the pads on the latter, that is to say with sufficient force to ensure the immobilization of the vehicle.
  • account is taken of a possible release of the parking brake due to the cooling of the brake.
  • an actuator moves a key for immobilizing the piston in a direction which is not parallel to the axis of the latter preventing its retraction from the disc from a distance which would risk releasing the parking brakes according to the invention.
  • the actuator moves the key in rectilinear translation along an axis orthogonal or substantially orthogonal to the axis of the piston.
  • a displacement in oblique translation, rotation or the like does not depart from the scope of the present invention.
  • the key blocks the recoil of a device, preferably of the screw-nut types for compensating for wear of pads bearing on the piston.
  • the trajectory of the locking key is located at the rear of the element to be blocked (piston or pad wear take-up device).
  • the use of keys or the like entering a recess in the element to be blocked does not depart from the scope of the present invention.
  • the actuator is an actuator displaced by a pressurized fluid.
  • the key forms a hydraulic piston driven by the brake fluid.
  • other types of actuators for example electric or electromagnetic actuators is not beyond the scope of the present invention.
  • the parking brake according to the present invention also performs the function of the main service brake.
  • the parking brake according to the present invention is a floating brake, for example of the single piston type.
  • the source of fluid under pressure for actuating the hydraulic actuator is a pump and / or an accumulator of a trajectory control system.
  • ESP electro-hydraulic brake
  • ASR traction control system
  • ABS anti-lock braking system
  • - Figure 1 is a top view with partial cutaway of the preferred embodiment of a parking brake according to the invention at rest;
  • - Figure 2 is a top view with partial cutaway of the parking brake of Figure 1 during a first step of the parking brake application process;
  • FIG. 3 is a top view with partial cutaway of the parking brake of Figure 1 during a second step of the parking brake application process;
  • FIG. 4 is a top view with partial cutaway of the parking brake of Figure 1 during a third step of the parking brake application process;
  • FIG. 5 is a top view with partial cutaway of a first alternative embodiment of a parking brake according to the present invention.
  • FIG. 6 is a top view with partial cutaway of a second alternative embodiment of a parking brake according to the present invention.
  • FIG. 7 is a sectional view of a first alternative embodiment of a key capable of being implemented in the device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a side view of the key of Figure 7;
  • FIG. 9 is a sectional view of a second alternative embodiment of a key capable of being implemented in the device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of the key of Figure 9.
  • FIG. 11 is a sectional view of the rear part of the preferred embodiment of the brake according to the invention.
  • FIGS. 1 to 11 the same references have been used to designate the same elements.
  • FIGs 1 to 4 there is shown the preferred embodiment of the brake according to the present invention.
  • the preferred example corresponds to a floating caliper disc brake 1 also providing the main service brake function.
  • a rear brake is shown, it being understood that the use of a parking brake according to the present invention on front wheels and / or a parking brake separate from the main service brake does not is not beyond the scope of the present invention.
  • the caliper 1 is provided with a blind bore 3 forming a hydraulic cylinder of a piston 5 provided with a device 7 for taking up wear on brake pads comprising, so known, a nut 9 and a screw 11 unscrewing relative to the nut 9 as the brake pads wear.
  • a rear part 13 of the stirrup 1 comprises a housing for a key 15 for direct or indirect mechanical blocking.
  • the blocking is carried out by means of the device 7 for compensating for the wear of the pads, of the piston 5 in a first condition in which the pads (not shown) are firmly applied to the disc (also not shown).
  • firm application is meant an application making it possible to immobilize vehicles, in particular on a slope. It is commonly considered that such an application corresponds to a force of 10,000 N to 20,000 N.
  • the key 15 does not oppose the recoil of the piston 5.
  • the key 15 is mounted in translation along an axis Y perpendicular to the axis X of the hydraulic piston 5.
  • the key 15 comprises a first support zone 17 for the rear face 19 of the nut 9 and a second support zone 21, offset along the axis Y relative to the zone 17 and having a forward extension, according to the X axis, in the direction of the hydraulic piston 5 greater than the extension along the X axis, in this same direction, of the zone 17.
  • the nut 9 is substantially cylindrical with axis X
  • the rear face 19 has two zones spaced along the axis Y capable of coming into contact with the key 15.
  • the latter has a first first zone 17 followed by a first second zone 21 followed by a second first zone 17 followed by a second second zone 21.
  • the zone or zones 21 have a gentle slope whose orientation facilitates the movement of the key 15 in the eventual contact of the rear face 19, according to arrow 23.
  • the extension along the axis X zones 21 increases from left to right.
  • the brake according to the present invention comprises an actuator making it possible to move, on command, for example when the driver presses a key, a lever, a pedal or the like, located in the passenger compartment, the key 15 along the Y axis, in the direction of the arrow 23.
  • This movement ensuring the parking brake lock can also be controlled by a computer, for example when the engine of the vehicle has been stopped and / or when the driver has left the vehicle.
  • the actuation of the key 15 is hydraulic by means of a solenoid valve 25, of the type closed at rest connecting, on command 27, a pressure chamber 29 located at a first axial end of the key 15 at the pressure prevailing in the cylinder 3.
  • the valve 25 is disposed at the hydraulic unit of the vehicle braking system or advantageously at the caliper 4.
  • a chamber 29 is defined by an auxiliary piston 31 movable along the Y axis and pushed axially along arrow 23 by a spring 33 and by the face of the key 15, disposed opposite the auxiliary piston 31.
  • the key 15 forms a hydraulic piston and is pushed axially along the Y axis in the direction opposite to the arrow 23 by a spring 35 exerting a force greater than that exerted by the spring 33.
  • the spring 35 is replaced by a stepped key 15, the dia meter of pressure applied on its two axial ends being different.
  • the key 15 has seals 37 making it possible to isolate the chamber 29 relative to the cylinder 3 and to the housing of the spring 35.
  • the piston 31 comprises a seal 39 making it possible to isolate the chamber 29 relative to the pressure prevailing in the housing of the spring 33.
  • the springs 33 and 35 are located in housings insulated from the brake fluid and for example filled with air. These housings can be connected to the atmosphere by channels not shown. The operation of the preferred embodiment of the parking brake according to the present invention will be explained below.
  • the driver actuates the parking brake activation command, for example by pressing a button or a switch located in the passenger compartment.
  • a computer (not shown), for example the brake system computer, checks that the driver's instructions correspond to satisfactory safety conditions. For example, if the vehicle speed is greater than 5 km / h, the order to apply the parking brake is not directly executed, but the driver is warned of the anomaly by a light and / or audible signal.
  • the computer detects the change in state of the parking brake control button and checks the supply of
  • a pressure source not shown such as a pneumatic brake booster (booster in English terminology -saxonne) active controlled by an electric valve, a pump or an accumulator.
  • a source of pressurized brake fluid is already available in a modern vehicle such as ABS pumps or accumulators, ESP pumps or accumulators, EHB pumps or accumulators or others.
  • the pressure difference between the high pressure of the brake fluid prevailing in the cylinder 3 and the atmospheric pressure prevailing in particular at the front face of the piston 5 ensures the advancement of the latter according to arrow 41, in the direction of the disc with clamping. pads on the disc ensuring the immobilization of the wheel.
  • the vehicle is immobilized.
  • the play take-up device 7 also advances along arrow 41, as can be seen in FIG. 2, so as to prevent over-adjustment by rotationally blocking the screw 1 1 by applying the conical bearings 43 of the screw 11 and the piston 5 and on the other hand, to provide a space 45 between the rear face 19 of the nut 9 and the first contact area 17 of the key 15.
  • the space 45 has a thickness less than the difference between the extension along the axis X of the second zone 21 and of the first zone 17 of the key 15.
  • the implementation of a space 45 greater than this difference in extension along the axis X is not beyond the scope of the present invention.
  • the thickness of the space 45 facilitates the movement of the key 15 according to the arrow 23.
  • the computer generates the signal 27 (FIG. 3) for controlling the opening of the valve 25, putting the cylinder 3 in communication with the chamber 29.
  • the pressure in the chamber 29 is at this time sufficient to overcome the force opposed by the spring 35 and moves the key 15 according to arrow 23 as illustrated in FIG. 3.
  • the second support zones 21 of the key 15 are therefore opposite the rear face of the nut 9.
  • a release of the pressure in the cylinder allows the piston to recede.
  • the computer controls the pressure drop prevailing in the cylinder 3 causing a firm application of the rear faces 19 of the nut 9 on the second bearing zone 21 of the key 15. Simultaneously, the brake fluid flows from the chamber 29 towards the cylinder 3 via the valve 25, under the action of the auxiliary piston 31 driven by the spring 33 according to arrow 23.
  • the firm support ensures the translational locking of the key 15.
  • the key 15 and the piston 5 (by means of the device 7) lock and / or mutually lock preventing the translation of the key despite a significant drop in pressure in chamber 29.
  • the parking brake is therefore applied in a perfectly stable condition even in the absence of hydraulic, electrical or other power.
  • the computer then closes the valve 25 isolating the chamber 29 from the cylinder 3 as illustrated in FIG. 4.
  • the application of the high pressure in the cylinder 3 ensures an elastic deformation of the caliper 1, called the opening of the caliper, which stores considerable elastic energy ensuring parking braking.
  • the amount of stored energy can be optimized by a particular design of the stirrup or the choice of materials used favoring this deformation when it is subjected to significant stresses imposed by the high pressure of the hydraulic fluid.
  • a stirrup made of cast iron, steel, composite material or a stirrup made of aluminum or cast iron with steel inserts is used.
  • this energy can be stored in elastic elements external to the stirrup , for example to improve the holding of the parking brake when cooling a brake applied at high temperature.
  • the braking system according to the present invention comprises means for measuring the clamping force of the parking brake and ensures an increase in this force by the cycles explained above when necessary, for example as a result of cooling of a brake applied when hot after heavy service braking.
  • the present invention is not limited to the formation of a space 45 between the face 19 of the nut 9 and the key 15. It is perfectly possible without departing from the scope of the present invention the parking brakes directly by moving the key 15 according to arrow 23.
  • the parking brake deactivation according to the present invention is carried out according to the following steps:
  • the valve 25 is permanently closed. Initially, a pressure is applied greater than that which was used to ensure the locking of the parking brake, for example between 1.1 x 10 7 Pa and 2 x 10 7 Pa.
  • the piston 5 and the backlash take-up device 7 advances along the arrow 41 forming a space 45.
  • the spring 35 brings the zones 17 opposite the faces 19 of the nut 9 (translation of the key 15 in the opposite direction of arrow 23).
  • the pressure in cylinder 3 is reduced and the parking brake is released.
  • the present invention is not limited to the implementation of a single valve 25 and a single pressure chamber 29.
  • a double valve 25 ′ supplying, on command 27 ′, a first chamber 29 ′ situated to the left of FIG. 5 making it possible to release the parking brake or a second chamber 29 "located on the right of the figure enabling the parking brake to be applied to a high pressure source, directly or indirectly, via the cylinder 3.
  • the valve 25 ' has three positions: a first position in which the cylinder 3 and the two chambers are isolated, a second position in which the chamber 29 'is supplied while the chamber 29 "is isolated and a third position in which the chamber
  • the key 15 can also be driven by an electric or electromechanical actuator such as a motor 47 illustrated in FIG. 6.
  • the motor 47 receives a control signal 27 "coming from the computer of the vehicle braking system.
  • FIGS. 7 and 8 one can see a first alternative embodiment of the key 15 according to the present invention comprising at its two axial ends of axis Y two cylinders 49 of a first diameter with in its center a third cylinder 51 d a second diameter smaller than said first diameter, the cylinders of larger diameter 49 being connected to the central cylinder 51 by frustoconical portions 53.
  • the rear face 19 of the nut 9 comprises a spherical cap.
  • Figures 9 and 10 we can see a second embodiment of a key according to the present invention associated with a nut 9 having two rear faces 19 diametrically opposite with respect to the axis X.
  • the key 15 of Figures 9 and 10 also comprises cylinders of different diameters connected by frustoconical zones.
  • the rear face 19 of the nut 9 enters a groove of variable depth made in the key 15.
  • the spring 35 is replaced by a stepped key 15, the diameter of application of the pressure on its two axial ends being different.
  • the key 15 has seals 37 making it possible to isolate the chamber 29 relative to the cylinder 3 and to the housing of the spring 35.
  • the piston 31 comprises a seal 39 making it possible to isolate the chamber 29 relative to the pressure prevailing in the housing of the spring 33.
  • the parking brake according to the present invention can still be released by exerting a very large force on the brake pedal.
  • the parking brake according to the present invention can be associated or combined with an emergency brake without departing from the scope of the present invention.
  • the parking brake according to the present invention is particularly applicable to the automotive industry.
  • the parking brake according to the present invention mainly applies to the braking industry for motor vehicles, in particular passenger vehicles.

Abstract

Un frein à disque de parking selon l'invention comporte un piston susceptible d'être entraîné par un fluide sous pression, monté à coulissement dans un alésage borgne pratiqué dans un étrier de frein. Une source de fluide sous pression fait avancer le piston en direction du disque et ainsi applique fermement les patins sur ce dernier, c’est-à-dire avec une force suffisante pour assurer l'immobilisation du véhicule. De préférence, on tient compte d'un relâchement possible de frein de parking dû au refroidissement du frein. Un actionneur déplace une clavette d'immobilisation du piston dans une direction non parallèle à l'axe de ce dernier empêchant son recul par rapport au disque d'une distance qui risquerait de relâcher les freins de parking.

Description

FREIN DE PARKING ACTIVABLE PAR UN FLUIDE SOUS PRESSION AVEC BLOCAGE MECANIQUE
La présente invention se rapporte principalement à un frein de parking activé par un fluide sous pression, tel que de l'air comprimé, ou avantageusement du liquide de frein avec un blocage ou verrouillage mécanique. EP 0526 273 décrit un frein à disque muni d'un frein de parking actionné hydrauliquement par une pression exercée par le conducteur sur la pédale de frein du véhicule, assurant l'application des patins sur les faces opposées du disque. Tout en maintenant le pied sur la pédale de frein, le conducteur manœuvre un interrupteur électrique permettant de mettre sous tension un moteur électrique entraînant en translation rectiligne selon l'axe du piston un manchon coaxial audit piston, et ce, jusqu'au verrouillage du piston dans une position dans laquelle les patins sont appliqués sur le disque. L'application hydraulique préalable permet la mise en œuvre d'un moteur électrique de verrouillage de faible puissance.
Le frein de parking décrit dans EP 0526 273 présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord on demande au conducteur de générer musculairement la pression hydraulique nécessaire à l'application des patins sur le disque. D'autre part, le moteur électrique préconisé par EP 0526273 ne permet pas d'augmenter la force d'application des patins sur le disque. Il en résulte que, si le conducteur n'appuie pas du tout ou pas suffisamment fort sur la pédale de frein, le véhicule ne sera pas correctement immobilisé, ce qui peut entraîner un accident.
De plus, la disposition axiale du manchon et de son moteur d'entraînement augmente l'encombrement du frein ainsi que la masse non suspendue, ce qui dégrade les performances dynamiques du véhicule équipé d'un tel frein.
EP 0995 659 et WO 99 48738 décrivent l'architecture d'un système de freinage comportant un frein de parking à activation par un fluide sous pression avec verrouillage mécanique par blocage d'un bras de levier d'application d'éléments de friction sur le disque. Les dispositifs mécaniques de verrouillage de frein de parking du EP 0995 659 et WO 99 48738 ne semblent pas présenter une fiabilité suffisante pour permettre leur application à l'industrie automobile.
C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un frein de parking fiable et d'un fonctionnement sûr.
C'est également un but de la présente invention d'offrir un frein de parking associé à un système de commande à partir de l'habitacle ayant un faible encombrement. C'est également un but de la présente invention d'offrir un frein de parking ayant un faible encombrement au niveau de la roue à immobiliser.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un frein de parking présentant une faible masse et notamment une faible masse de la partie non suspendue. C'est également un but de la présente invention d'offrir un frein de parking coopérant avec les dispositifs de contrôle de trajectoire (ESP), d'anti patinage (ASR), d'antiblocage de roues (ABS), anti rouli et/ou anticollision (ACC).
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un frein de parking de construction simple.
C'est également un but de la présente invention d'offrir un frein de parking d'un prix de revient modéré.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un frein de parking facile à actionner sans effort important du conducteur. Ces buts sont atteints par un frein à disque de parking comportant au moins un piston susceptible d'être entraîné par un fluide sous pression, typiquement du liquide de frein, monté à coulissement dans un alésage borgne pratiqué dans un étrier de frein, l'alésage formant un cylindre. Une source de fluide sous pression fait avancer le piston en direction du disque et ainsi applique fermement les patins sur ce dernier c'est à dire avec une force suffisante pour assurer l'immobilisation du véhicule. De préférence, on tient compte d'un relâchement possible de frein de parking dû au refroidissement du frein. A ce moment, un actionneur déplace une clavette d'immobilisation du piston dans une direction non parallèle à l'axe de ce dernier empêchant son recul par rapport au disque d'une distance qui risquerait de relâcher les freins de parking selon l'invention. Avantageusement, l'actionneur déplace la clavette en translation rectiligne selon un axe orthogonal ou sensiblement orthogonal à l'axe du piston. Toutefois, un déplacement en translation oblique, en rotation ou autre ne sort pas du cadre de la présente invention. Dans l'exemple préféré de réalisation la clavette vient bloquer le recul d'un dispositif, de préférence de types vis-écrou de rattrapage d'usure de patins en appui sur le piston. Avantageusement, la trajectoire de la clavette de blocage se situe à l'arrière de l'élément à bloquer (piston ou dispositif de rattrapage d'usure de patins). Toutefois, la mise en œuvre de clavettes ou analogues pénétrant dans un évidement pratiqué dans l'élément à bloquer (piston ou dispositif de rattrapage d'usure de patins) ne sort pas du cadre de la présente invention.
Avantageusement, l'actionneur est un actionneur déplacé par un fluide sous pression. Dans l'exemple préféré de réalisation, la clavette forme un piston hydraulique entraîné par le liquide de frein. Toutefois, la mise en œuvre d'autres types d'actioπneurs, par exemple des actionneurs électriques ou électromagnétiques ne sort pas du cadre de la présente invention.
Avantageusement, le frein de parking, selon la présente invention assure également la fonction de frein principal de service.
Avantageusement, le frein de parking selon la présente invention est un frein flottant par exemple de type à piston unique.
Avantageusement, la source de fluide sous pression d'actionnement de l'actionneur hydraulique est une pompe et/ou un accumulateur d'un système de contrôle de trajectoire (ESP) d'un frein électrohydraulique (EHB) d'un système anti-patinage (ASR) et/ou d'un système antiblocage des roues (ABS).
L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs et sur lesquelles :
- La figure 1 est une vue de dessus avec arrachement partiel de l'exemple préféré de réalisation d'un frein de parking selon l'invention au repos ; - La figure 2 est une vue de dessus avec arrachement partiel du frein de parking de la figure 1 lors d'une première étape du processus de serrage de frein de parking ;
- la figure 3 est une vue de dessus avec arrachement partiel du frein de parking de la figure 1 lors d'une deuxième étape du processus de serrage de frein de parking ;
- la figure 4 est une vue de dessus avec arrachement partiel du frein de parking de la figure 1 lors d'une troisième étape du processus de serrage de frein de parking ;
- la figure 5 est une vue de dessus avec arrachement partiel d'une première variante de réalisation d'un frein de parking selon la présente invention ;
- la figure 6 est une vue de dessus avec arrachement partiel d'une deuxième variante de réalisation d'un frein de parking selon la présente invention ;
- la figure 7 est une vue en coupe d'une première variante de réalisation d'une clavette susceptible d'être mise en œuvre dans le dispositif selon la présente invention ;
- la figure 8 est une vue de côté de la clavette de la figure 7 ;
- la figure 9 est une vue en coupe d'une deuxième variante de réalisation d'une clavette susceptible d'être mise en œuvre dans le dispositif selon la présente invention ;
- la figure 10 est une vue de côté de la clavette de la figure 9.
- la figure 11 est une vue en coupe de la partie arrière de l'exemple préféré de réalisation du frein selon l'invention.
Sur les figures 1 à 11, on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments.
Sur les figures 1 à 4, on a représenté l'exemple préféré de réalisation du frein selon la présente invention. L'exemple préféré correspond à un frein à disque à étrier 1 flottant assurant également la fonction de frein principal de service. Dans l'exemple illustré, on a représenté un frein arrière étant bien entendu que la mise en œuvre d'un frein de parking selon la présente invention sur des roues avant et/ou d'un frein de parking séparé du frein principal de service ne sort pas du cadre de la présente invention.
L'étrier 1 est muni d'un alésage borgne 3 formant cylindre hydraulique d'un piston 5 muni d'un dispositif 7 de rattrapage d'usure de patins de frein comportant, de manière connue, un écrou 9 et une vis 11 se dévissant par rapport à l'écrou 9 au fur et à mesure de l'usure de patins de frein. Une partie arrière 13 de l'étrier 1 comporte un logement d'une clavette 15 de blocage mécanique, direct ou, indirect. Dans l'exemple représenté, le blocage s'effectue par l'intermédiaire du dispositif 7 de rattrapage de l'usure des patins, du piston 5 dans une première condition dans laquelle les patins (non représentés) sont fermement appliqués sur le disque (également non représenté). On entend par application ferme, une application permettant d'immobiliser les véhicules, notamment sur une pente. On considère couramment qu'une telle application correspond à une force de 10 000 N à 20 000 N.
Dans une deuxième condition, la clavette 15 ne s'oppose pas au recul du piston 5. Dans l'exemple préféré illustré, la clavette 15 est montée à translation selon un axe Y perpendiculaire à l'axe X du piston hydraulique 5. La clavette 15 comporte une première zone 17 d'appui de la face arrière 19 de l'écrou 9 et une deuxième zone d'appui 21, décalée selon l'axe Y par rapport à la zone 17 et présentant une extension vers l'avant, selon l'axe X, en direction du piston hydraulique 5 supérieur à l'extension selon l'axe X, dans cette même direction, de la zone 17.
Dans l'exemple préféré de réalisation illustré, l'écrou 9 est sensiblement cylindrique d'axe X, la face arrière 19 comporte deux zones espacées selon l'axe Y susceptibles d'entrer en contact avec la clavette 15. Cette dernière comporte une première première zone 17 suivie par une première deuxième zone 21 suivie par une deuxième première zone 17 suivie par une deuxième deuxième zone 21.
Avantageusement, la ou les zones 21 présentent une pente douce dont l'orientation facilite le déplacement de la clavette 15 au contact éventuel de la face arrière 19, selon la flèche 23. Dans l'exemple illustré, l'extension selon l'axe X des zones 21 augmente de gauche vers la droite.
Le frein selon la présente invention comporte un actionneur permettant de déplacer, sur commande, par exemple lorsque le conducteur appuie sur une touche, un levier, une pédale ou analogue, situé dans l'habitacle, la clavette 15 selon l'axe Y, dans le sens de la flèche 23. Ce déplacement assurant le blocage de frein de parking peut également être commandé par un calculateur, par exemple lorsque le moteur thermique du véhicule a été stoppé et/ou lorsque le conducteur a quitté le véhicule. Par contre, il est avantageux d'utiliser uniquement le freinage hydraulique sans blocage mécanique du piston lors de l'arrêt au feu rouge ou lors de démarrage en côte (Hill Holder en terminologie anglo- saxonne). Dans l'exemple préféré illustré, l'actionnement de la clavette 15 est hydraulique par l'intermédiaire d'une électrovanne 25, de type fermé au repos reliant, sur commande 27, une chambre de pression 29 située à une première extrémité axiale de la clavette 15 à la pression régnant dans le cylindre 3. La vanne 25 est disposée au niveau de l'unité hydraulique du système de freinage du véhicule ou avantageusement, au niveau de l'étrier 4. Dans l'exemple illustré, une chambre 29 est définie par un piston auxiliaire 31 mobile selon l'axe Y et repoussée axialement selon la flèche 23 par un ressort 33 et par la face de la clavette 15, disposée en vis à vis du piston auxiliaire 31. La clavette 15 forme un piston hydraulique et est repoussée axialement selon l'axe Y dans la direction opposée à la flèche 23 par un ressort 35 exerçant une force supérieure à celle exercée par le ressort 33. En variante, le ressort 35 est remplacé par une clavette 15 étagée, le diamètre d'application de la pression sur ses deux extrémités axiales étant différent. La clavette 15 comporte des joints 37 permettant d'isoler la chambre 29 par rapport au cylindre 3 et au logement du ressort 35. Le piston 31 comporte un joint 39 permettant d'isoler la chambre 29 par rapport à la pression régnant dans le logement du ressort 33.
Les ressorts 33 et 35 se trouvent dans des logements isolés du liquide de frein et par exemple remplis avec de l'air. Ces logements peuvent être reliés à l'atmosphère par des canaux non représentés. Le fonctionnement de l'exemple préféré de réalisation du frein de parking selon la présente invention sera expliqué ci-après.
Le conducteur actionne la commande d'activation de frein de parking, par exemple en appuyant sur une touche ou un commutateur placé dans l'habitacle. Avantageusement, un calculateur non représenté, par exemple le calculateur du système de freinage, vérifie que les consignes du conducteur correspondent à des conditions de sécurité satisfaisantes. Par exemple, si la vitesse du véhicule est supérieure à 5km/h, l'ordre de serrer le frein de parking n'est pas directement exécuté mais le conducteur est averti de l'anomalie par un signal lumineux et/ou sonore. Le calculateur détecte le changement d'état de la touche de commande du frein de parking et contrôle l'amenée du liquide de
7 7 frein sous haute pression, par exemple comprise entre 10 Pa et 1,7 10 Pa dans le cylindre 3 à partir d'une source de pression non représentée, tels que, un servomoteur pneumatique d'assistance au freinage (booster en terminologie anglo-saxonne) actif commandé par une vanne électrique, une pompe ou un accumulateur. Avantageusement, on met en œuvre une source de liquide frein sous pression déjà disponible dans un véhicule moderne telles que les pompes ou accumulateurs ABS, les pompes ou accumulateurs ESP, les pompes ou accumulateurs EHB ou autres. La différence de pression entre la haute pression du liquide de frein régnant dans le cylindre 3 et la pression atmosphérique régnant notamment au niveau de la face avant du piston 5 assure l'avancement de ce dernier selon la flèche 41, en direction du disque avec serrage de patins sur le disque assurant l'immobilisation de la roue. Dans la mesure où au moins un train du véhicule est équipé avec les freins selon la présente invention, on assure l'immobilisation du véhicule. Le dispositif 7 de rattrapage de jeu avance également selon la flèche 41, comme on peut le voir sur la figure 2, de manière d'une part à éviter un surréglage par blocage en rotation de la vis 1 1 par application des portées coniques 43 de la vis 1 1 et du piston 5 et d'autre part, à ménager un espace 45 entre la face arrière 19 de l'écrou 9 et la première zone de contact 17 de la clavette 15.
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, l'espace 45 a une épaisseur inférieure à la différence entre l'extension selon l'axe X de la deuxième zone 21 et de la première zone 17 de la clavette 15. Toutefois, il est bien entendu que la mise en œuvre d'un espace 45 supérieure à cette différence d'extension selon l'axe X ne sort pas du cadre de la présente invention. En effet, l'épaisseur de l'espace 45 facilite le déplacement de la clavette 15 selon la flèche 23.
Le calculateur, génère le signal 27 (figure 3) de commande d'ouverture de la vanne 25, mettant en communication le cylindre 3 avec la chambre 29. La pression dans la chambre 29 est à ce moment suffisante pour vaincre la force opposée par le ressort 35 et déplace la clavette 15 selon la flèche 23 tel qu'illustré sur la figure 3. Les deuxièmes zones d'appui 21 de la clavette 15 se trouvent donc en vis à vis de la face arrière de l'écrou 9. Un relâchement de la pression dans le cylindre permet le recul du piston. Le calculateur commande la baisse de pression régnant dans le cylindre 3 provoquant une application ferme des faces arrière 19 de l'écrou 9 sur la deuxième zone d'appui 21 de la clavette 15. Simultanément, le liquide de frein s'écoule de la chambre 29 vers le cylindre 3 par l'intermédiaire de la vanne 25, sous l'action du piston auxiliaire 31 entraîné par le ressort 33 selon la flèche 23.
L'appui ferme assure le blocage en translation de la clavette 15. Il en résulte que la clavette 15 et le piston 5 (par l'intermédiaire du dispositif 7) se bloquent et/ou se verrouillent mutuellement empêchant la translation de la clavette malgré une baisse significative de la pression dans la chambre 29. Le frein de parking est donc appliqué dans une condition parfaitement stable même en l'absence d'alimentation hydraulique, électrique ou autre.
Le calculateur assure alors la fermeture de la vanne 25 isolant la chambre 29 du cylindre 3 comme illustré sur la figure 4.
Il est à noter que l'application de la haute pression dans le cylindre 3 assure une déformation élastique de l'étrier 1, appelée ouverture de l'étrier, qui stocke une énergie élastique considérable assurant le freinage de parking. La quantité d'énergie stockée peut être optimisée par un dessin particulier de l'étrier ou le choix de matériaux mis en œuvre favorisant cette déformation lorsqu'il est soumis à des contraintes importantes imposées par la haute pression du fluide hydraulique. Par exemple, on met en œuvre un étrier en fonte, en acier, en matériau composite ou un étrier en aluminium ou en fonte avec des insert en acier.. De même, cette énergie peut être stockée dans des éléments élastiques externes à l'étrier, par exemple pour améliorer la tenue du frein de parking lors de refroidissement d'un frein appliqué à haute température. En variante, le système de freinage selon la présente invention comporte des moyens de mesures de la force de serrage du frein de parking et assure une augmentation de cette force par les cycles précédemment expliqués lorsque cela est nécessaire, par exemple par suite de refroidissement d'un frein appliqué à chaud après des freinages de service importants.
Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à la formation d'un espace 45 entre la face 19 de l'écrou 9 et la clavette 15. Il est parfaitement possible sans sortir du cadre de la présente invention d'appliquer directement les freins de parking en déplaçant la clavette 15 selon la flèche 23.
La désactivation du frein de parking selon la présente invention s'effectue selon les étapes suivantes :
La vanne 25 est fermée en permanence. Dans un premier temps, on applique une pression supérieure à celle qui a été utilisée pour assurer le verrouillage du frein de parking, par exemple comprise entre 1,1 x 107 Pa et 2 x 107 Pa.
Le piston 5 ainsi que le dispositif 7 de rattrapage de jeu avance selon la flèche 41 formant un espace 45. En absence de pression dans la chambre 29, le ressort 35 ramène les zones 17 en vis à vis des faces 19 de l'écrou 9 (translation de la clavette 15 dans le sens opposé à la flèche 23). La pression régnant dans le cylindre 3 est diminuée et le frein de parking est relâché.
Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à la mise en œuvre d'une vanne 25 unique et d'une chambre de pression 29 unique. Au contraire, comme par exemple illustré sur la figure 5, on peut utiliser une vanne 25' double alimentant, sur commande 27', une première chambre 29' située à gauche de la figure 5 permettant de desserrer le frein de parking ou une deuxième chambre 29" située à droite de la figure permettant de serrer le frein de parking à une source de haute pression, directement ou indirectement, par l'intermédiaire du cylindre 3. Dans l'exemple illustré, la vanne 25' comporte trois positions : une première position dans laquelle le cylindre 3 et les deux chambres sont isolés, une deuxième position dans laquelle la chambre 29' est alimentée alors que la chambre 29" est isolée et une troisième position dans laquelle la chambre
29" est alimentée et la chambre 29' est isolée. Il est bien entendu que la vanne trois voies unique 25' peut être remplacée par deux vannes à deux voies, chacune commandant l'alimentation d'une des deux chambres 29' ou 29"
De même, comme illustré sur la figure 6, la clavette 15 peut également être entraînée par un actionneur électrique ou électromécanique tel qu'un moteur 47 illustré sur la figure 6. Le moteur 47 reçoit un signal de commande 27" en provenance du calculateur du système de freinage du véhicule.
Sur les figures 7 et 8, on peut voir une première variante de réalisation de la clavette 15 selon la présente invention comportant à ses deux extrémités axiales d'axe Y deux cylindres 49 d'un premier diamètre avec en son centre un troisième cylindre 51 d'un deuxième diamètre inférieur audit premier diamètre, les cylindres de plus grand diamètre 49 étant reliés au cylindre central 51 par des portions tronconiques 53. La face arrière 19 de l'écrou 9 comporte une calotte sphérique.
Sur les figures 9 et 10 on peut voir un deuxième exemple de réalisation d'une clavette selon la présente invention associé à un écrou 9 comportant deux faces arrières 19 diamétralement opposées par rapport à l'axe X. La clavette 15 des figures 9 et 10 comporte également des cylindres de diamètres différents reliés par des zones tronconiques.
Dans une variante non illustrée, la face arrière 19 de l'écrou 9 pénètre dans une rainure à profondeur variable pratiquée dans la clavette 15.
En variante, comme illustré sur la figure 1 1, le ressort 35 est remplacé par une clavette 15 étagée, le diamètre d'application de la pression sur ses deux extrémités axiales étant différent. La clavette 15 comporte des joints 37 permettant d'isoler la chambre 29 par rapport au cylindre 3 et au logement du ressort 35. Le piston 31 comporte un joint 39 permettant d'isoler la chambre 29 par rapport à la pression régnant dans le logement du ressort 33.
Il est à noter qu'en cas de panne du système de génération de pression, le frein de parking selon la présente invention peut encore être débloqué en exerçant une force très importante sur la pédale de frein. Le frein de parking selon la présente invention peut être associé ou combiné à un frein de secours sans sortir du cadre de la présente invention.
Le frein de parking selon la présente invention s'applique notamment à l'industrie automobile.
Le frein de parking selon la présente invention s'applique principalement à l'industrie de freinage pour véhicules automobiles notamment véhicules de tourisme.

Claims

REVENDICATIONS
1. Frein de parking à disque comportant un piston d'application de patins sur le disque, des moyens d'amener d'un fluide sous pression suffisante pour être susceptible, sur commande, d'appliquer fermement les patins sur le disque, des moyens de blocage du piston dans une première condition dans laquelle les patins sont fermement appliqués sur le disque caractérisés en ce que les moyens de blocage comportent une clavette (15) et un actionneur (25, 29, 31) de déplacement sur commande de ladite clavette (15) selon un axe (Y) non parallèle à l'axe (X) du piston (5) entre une première position de la clavette (15) dans laquelle elle ne s'oppose pas au recul du piston (5) selon son axe (X) et une seconde position de la clavette (15) dans laquelle elle assure un blocage du piston (5) dans la condition dans laquelle ledit piston applique fermement les patins sur le disque.
2. Frein de parking selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe (Y) de déplacement de ladite clavette (15) est un axe rectiligne orthogonal ou sensiblement orthogonal à l'axe (X) du piston (5).
3. Frein de parking selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mécanisme (7) de rattrapage d'usure de patins de freins prenant appui sur une face arrière du piston (5) opposée à la face avant du piston (5) prenant appui sur le patin de frein et en ce que la clavette prend appui sur le côté du dispositif (7) de rattrapage d'usure des patins de frein opposés aux côtés de ce dispositif (7) prenant appui sur le piston (5).
4. Frein de parking selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que la clavette (15) comporte selon son axe (Y), une première zone d'appui (17) ayant une première extension selon l'axe (X) du piston (5) active dans une première position où la clavette (15) ne s'oppose pas au recul du piston (5) selon son axe (X) et une deuxième zone d'appui (21) ayant une deuxième extension selon l'axe (X) du cylindre, supérieure à ladite première extension selon l'axe (X) du piston (5) de la première zone d'appui (17) active dans une deuxième position de la clavette (15) dans laquelle la clavette s'oppose au recul du piston (5) selon son axe (X) et en ce que l'extension selon l'axe du piston (X) de la deuxième zone (21) varie avec la position sur l'axe (Y) de la clavette de manière à former une pente de blocage.
5. Frein de parking selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit frein est un frein à étrier (1) flottant en ce que ledit frein est également un frein de service.
6. Frein de parking selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour faire avancer le piston (5) de manière à créer un espace arrière (45) entre la clavette (15) et une pièce prenant appui sur cette clavette (15) et empêchant le recul du piston (5), l'espace arrière (45) facilitant le déplacement de cette clavette (15) entre une première position dans laquelle le piston est libre de reculer et une deuxième position dans laquelle la clavette (15) bloque directement ou indirectement le recul du piston (5).
7. Frein de parking hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'actionneur des déplacements de la clavette
(15) comporte une chambre hydraulique (29) et une vanne (25) susceptibles de relier, sur commande (27), ladite chambre hydraulique (29) à une source de liquide de frein sous haute pression de manière à entraîner la clavette (15) entre une première position dans laquelle le piston est libre de reculer et une deuxième position dans laquelle la clavette (15) bloque le recul du piston (5).
8. Frein de parking selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte à une première extrémité axiale de la clavette (15) un premier moyen élastique de rappel (35) et à une deuxième extrémité axiale de la clavette (15) un deuxième moyen élastique de rappel (33) et en ce que la force de moyen de rappel élastique
(35, 33) se combine avec la force exercée par la pression hydraulique dans la chambre de pression (29) et en ce que la force de rappel du moyen de rappel situé du côté de la chambre de pression 29 est inférieure à la force de rappel élastique exercée par les moyens de rappel élastiques (35) disposés à l'autre extrémité de la clavette (15).
9. Frein de parking selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce qu ela chambre hydraulique.29 est délimitée axialement, selon l'axe (Y) de la clavette (15) d'un pont pour une extrémité axiale de la clavette (15) et d'une part par un piston auxiliaire (31) monté à translation dans un cylindre disposé en vis-à-vis de ladite extrémité axiale de la clavette (15).
10. Frein de parking selon la revendication 9 caractérisé en ce que le piston auxiliaire (31) est repoussé dans la direction de ladite extrémité axiale de la clavette (15) par le deuxième moyen élastique de rappel (33).
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