WO2005005853A1 - Frein de parking a activation hydraulique muni d'un blocage mecanique. - Google Patents

Frein de parking a activation hydraulique muni d'un blocage mecanique. Download PDF

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WO2005005853A1
WO2005005853A1 PCT/EP2004/006349 EP2004006349W WO2005005853A1 WO 2005005853 A1 WO2005005853 A1 WO 2005005853A1 EP 2004006349 W EP2004006349 W EP 2004006349W WO 2005005853 A1 WO2005005853 A1 WO 2005005853A1
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WO
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brake
pressure
piston
valve
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PCT/EP2004/006349
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Martin Kirschner
Nicola Tristano
Corrado Caruso
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16D65/38—Slack adjusters
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    • F16D65/56—Slack adjusters mechanical self-acting in one direction for adjusting excessive play with screw-thread and nut
    • F16D65/567—Slack adjusters mechanical self-acting in one direction for adjusting excessive play with screw-thread and nut for mounting on a disc brake
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • F16D2129/00—Type of operation source for auxiliary mechanisms
    • F16D2129/02—Fluid-pressure

Definitions

  • the present invention relates mainly to a parking brake with improved hydraulic activation provided with a mechanical locking means.
  • Patent application FR 0301692 not published on the date of filing of this application describes a parking brake hydraulically activated by successively generating a first pressure, then a second pressure greater than said first pressure.
  • first pressure increases
  • second pressure increases
  • safety margins increase energy consumption.
  • a brake according to the present invention comprising a valve calibrated at a pressure value ⁇ P corresponding to a pressure difference sufficient to activate the parking brake.
  • ⁇ P is substantially equal to or slightly greater than the pressure difference necessary to activate the parking brake.
  • the valve is advantageously disposed between the cylinder of the brake piston and a hydraulic chamber ensuring the displacement of a mechanical locking and / or locking means of the brake in activated condition.
  • the main subject of the present invention is a disc parking brake comprising a piston for applying pads on the disc mounted in a cylinder 5 means for supplying a fluid under sufficient pressure to be capable, on command, firmly applying the pads on the disc, means for locking the piston in a first condition in which the pads are firmly applied to the disc characterized in that the locking means comprise a key and a displacement actuator on command of said key, said key displacement actuator comprises at least one hydraulic chamber and a valve capable of connecting, on command, said hydraulic chamber to said cylinder and to a source of high pressure brake fluid so as to drive the key between a first position in which the brake piston is free to move back and a second position in which the key locks the received l of the piston and in that it comprises a valve connecting said cylinder to said hydraulic chamber.
  • the present invention also relates to a brake, characterized in that the valve is calibrated at a pressure sufficient to guarantee the movement of the key between said first position and said second position.
  • the present invention also relates to a brake, characterized in that the valve is calibrated at a minimum pressure ⁇ P just necessary to guarantee the movement of the key between said first position and said second position.
  • the present invention also relates to a braking system comprising a brake, characterized in that it further comprises a control computer and a source of pressurized brake fluid, characterized in that, on command of the computer, the pressure source successively ensures the generation of a first pressure Pi applied to the cylinder, then after isolation of the cylinder by the valve of a second pressure P + ⁇ P to the hydraulic chamber, this second pressure P 2 + ⁇ P being limited by the fact that the valve guarantees that the pressure difference ⁇ P between the cylinder and the hydraulic chamber is maintained.
  • the present invention also relates to a disc parking brake comprising a piston for applying pads on the disc, means for supplying a fluid under sufficient pressure to be capable, on command, of applying the pads firmly. on the disc, means for locking the piston in a first condition in which the pads are firmly applied to the disc, characterized in that the locking means comprise a key and a displacement actuator on command of said key, said displacement actuator of the key has a hydraulic chamber and a valve capable of connecting, on command, said hydraulic chamber to a source of brake fluid under high pressure so as to drive the key between a first position in which the brake piston is free to move back and a second position in which the key blocks the recoil of the piston, typically hermetic insulation means nt a seal, delimiting said hydraulic chamber with respect to a space hydraulically connected to said cylinder and in which is plunged a zone of the key opposite to a zone plunged in said hydraulic chamber.
  • FIG. 1 is a partial view, in section, of a first embodiment of a parking brake according to the present invention
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a first step in a process, according to the invention of clamping that is to say, blocking and / or locking the brake of Figure i;
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a second step in a process, according to the invention of clamping that is to say blocking and / or locking the brake of the figure
  • - Figure 4 is an explanatory diagram illustrating a third step of a process, according to the invention, of clamping, that is to say of blocking and / or locking the brake of Figure i;
  • - Figure 5 is an explanatory diagram illustrating a first step in a process, according to the invention, release, that is to say, unlocking and / or unlocking the brake of Figure 1;
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a second step of a process, according to the invention, for unlocking and / or unlocking the brake of Figure 1;
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a third step in a process, according to the invention, for unlocking and / or unlocking the brake of Figure 1;
  • FIG. 8 is a partial sectional view of a second embodiment of a parking brake according to the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a first step in a process, according to the invention, of clamping, that is to say blocking and / or locking of the brake of Figure 8;
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a second step in a process, according to the invention, of tightening, that is to say blocking and / or locking of the brake of FIG. 8:
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a third step in a process, according to the invention, of clamping, that is to say of blocking and / or locking the brake of Figure 8;
  • FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a first step in a process, according to the invention, release, that is to say, unlocking and / or unlocking the brake of Figure 8;
  • FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a second step of a process, according to the invention, for unlocking and / or unlocking the brake of Figure 8;
  • FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a third step in a process, according to the invention, for unlocking and / or unlocking the brake of Figure 8;
  • FIGs 1 and 8. there are shown two embodiments of the brake according to the present invention. These examples correspond to a floating caliper disc brake 1 also providing the main service brake function. In the examples illustrated, a rear brake has been shown, it being understood that the use of a parking according to the present invention on front wheels and / or a parking brake separate from the main service brake is not outside 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 brake shoe wear comprising, in known manner, a nut 9 and a screw 1 1 unscrewing relative to the nut 9 as the brake pads wear.
  • a rear part 13 of the stirrup 1 comprises a housing of a key 15 for direct or indirect mechanical blocking. In the example shown, 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).
  • 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 zone 17 followed by a first second zone 21 followed by a second first zone 17 followed by a second second zone 21.
  • the screw and nut are reversed so as to have a single zone 17 and zone 21 or a ramp, united than playing the role of zones 17 and 21.
  • the zone or zones 21 have a gentle slope forming a ramp whose orientation facilitates the movement of the key 15 in the eventual contact of the rear face 19, according to arrow 23.
  • the extension according to l X axis of 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 an electro-valve 25, of the open type at rest, connecting, on command 27, a pressure chamber 29 situated at a first axial end of the key 15 to the pressure prevailing in the cylinder 3.
  • the valve 25 is arranged at the hydraulic unit of the vehicle braking system or, advantageously, at the caliper 1.
  • the brake (FIGS. 1 and 8) further comprises a valve 101 connecting the cylinder 3 to the chamber 29.
  • the valve 101 is calibrated at a pressure ⁇ P corresponding to a pressure difference sufficient to move the key of the parking brake , for example between 2 x 10 5 Pa and 1.5 x 10 6 Pa.
  • the brake of FIG. 1 comprises a stepped key 15 comprising a first seal 37 'between the chamber 29' and the cylinder 3 with a first diameter Dl and a second seal 37 "seal between the chamber 29 and the cylinder 3 of a second diameter D2 different from the first diameter D 1.
  • D2 is greater than D 1.
  • the seals 37 ′ and 37 ′′ are advantageously O-rings, for example made of elastomer, or advantageously seals with reduced friction comprising, for example, a radially internal seal of elastomer and a radially external sliding ring of material with a low coefficient of friction such as as PTFE.
  • the seals are arranged in a groove, for example with a square section.
  • the seals 37 ′ and 37 ′′ define the surface for applying the pressure prevailing in the hydraulic chamber 29 ′ respectively 29 on the key 15.
  • FIG. 2 The operation of the parking brake according to the present invention, illustrated in FIG. 2, will be explained below preferably in FIGS. 2 to 7.
  • 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 controls the supply of brake fluid under high pressure, for example between 0 Pa and 10 7 Pa in the C3'lindre 3 and the chambers 29 and 29 'from a pressure source not shown, such as a pneumatic brake booster (booster in English terminology) 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.
  • the play take-up device 7 also advances along arrow 41 so as to prevent over-adjustment by blocking the screw in rotation 11 by application of the conical bearing surfaces 43 of the screw 11 and of 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 zone 17 of the key 15.
  • the pressure is applied simultaneously to the cylinder 3 ensuring the advancement of the piston according to arrow 41, to the central part of the key 15 located between the seals 37 'and 37 ", and to the chambers 29 and 29 .
  • the computer generates a signal 27 for closing the valve 25 as well as the generation of a second pressure, for example between 8 x 10 Pa and 17 x 10 Pa greater than the pressure previously applied.
  • a second pressure for example between 8 x 10 Pa and 17 x 10 Pa greater than the pressure previously applied.
  • the valve 25 being closed, this pressure is only applied to the chambers 29 and 29 '.
  • the seal 37 has a diameter D2 greater than the diameter Dl of the seal 37 '
  • the shelf 15 moves according to the arrow 23 to the left of FIG. 2 so that the second support zones 21 are arranged opposite the rear face 19 of the nut 9.
  • the computer ensures the application of pressure to the cylinder 3. to the central zone of the key 15 as well as to the chambers 29 and 29 '. This pressure ensures the advancement of the piston 5 along arrow 41 freeing a space 45 between the rear face 19 of the screw 9 and the key 15.
  • the computer generates a signal 27 for closing the valve 25 and the drop in pressure applied by the pressure source.
  • the residual pressure trapped at the central zone of the key 15 applying to the joint 37 "ensures the displacement of the key 15 to the right of FIG. 6 according to an arrow 23 ′ whose direction is opposite to that of the arrow 23.
  • the computer generates a signal 27 for opening the valve 25 and ensuring the release of pressure and the retraction of the piston 5 in the direction of arrow 41 ′ in the opposite direction to that of arrow 41.
  • the key 15 being in a position in which the bearing areas 17 are located vis-à-vis the rear face 19 of the nut 9 and, consequently, the parking brake is released.
  • FIG 8 there is shown an embodiment of the brake according to the invention which differs from the brake of Figure 2 in that the key 15 is provided with a single seal 37 separating the chamber 29 from the cylinder 3.
  • the cylinder 3 is hydraulically connected to a space 79 located on the left of the figure.
  • the space 79 at least partially receives the key 15 when it is in the second position in which it blocks the recoil of the piston.
  • the space 79 is closed by a screw 73 capable, when it is screwed back, of pushing the key 15 towards the first position and therefore constitutes a parking brake emergency unlocking device operating even in the event of hydraulic and / or mechanical failure.
  • FIG. 8 The operation of the parking brake according to the present invention, illustrated in FIG. 8. will be explained below preferably in FIGS. 9 to 14.
  • 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 5km / h. the order to apply the parking brake is not directly executed, but the driver is notified of the anomaly by a light and / or audible signal.
  • the computer detects the change of state of the parking brake control button and controls the supply of brake fluid under high pressure, for example between 0 Pa and 10 Pa in the cylinder.
  • a pressure source not shown such as a pneumatic brake booster (booster in English terminology) 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 the arrow 41 so as, on the one hand, to avoid over-adjustment by rotationally locking the screw 11 by applying the conical surfaces 43 of the screw 11 and of 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 pressure is applied simultaneously to the cylinder 3 ensuring the advancement of the piston according to arrow 41, to the left part of the key 15 located beyond the seal 39, and to the chamber 79.
  • the computer generates a signal 27 for closing the valve 25 as well as the generation of a second pressure greater than the pressure previously applied.
  • the valve 25 being closed, this pressure is only applied to the chamber 29.
  • the valve 101 guarantees the maintenance of a pressure difference ⁇ P necessary for locking. Insofar as the pressure has increased, the key 15 moves in the direction of the arrow 23 to the left in FIG. 11 so that the second support zones 21 are arranged facing the rear face 19 of nut 9.
  • the computer ensures the generation of a signal 27 of opening of the valve 25 and of pressure drop ensuring the retraction of the piston 5 according to an arrow 41 ′ in the opposite direction to that of the arrow 41 with support of the rear face 19 of the nut 9 on the support zones 21 of the key 15 ensuring the locking of the brake in position in which the pads are firmly applied to the disc ensuring permanent immobilization of the vehicle.
  • FIGS. 12 to 14 The release of the parking brake in FIG. 8 is illustrated in FIGS. 12 to 14.
  • the computer ensures the application of a pressure to the cylinder 3, to the left part of the key 15 as well as to the chamber 79. This pressure ensures the advancement of the piston 5 along arrow 41 leaving a space 45 between the rear face 19 of the screw 9 and the key 15.
  • the computer generates a signal 27 for closing the valve 25 and the pressure drop applied by the pressure source.
  • the residual pressure trapped at the level of the left part of the key 15 applying to the joint 37 "ensures the displacement of the key 15 to the right of FIG. 8 according to an arrow 23 'whose direction is opposite to that of the arrow 23.
  • the computer generates a signal 27 for opening the valve 25 and ensuring the release of pressure and the retraction of the piston 5 in the direction of arrow 41 ′ in the opposite direction to that of arrow 41.
  • the key 15 is finding in a position in which the bearing zones 17 are located opposite the rear face 19 of the nut 9 and, consequently, the parking brake is released.
  • FIG. 15 there is shown in 103, the evolution of the pressure expressed in bars as a function of time, expressed in seconds, in the cylinder 3 and, in 105, the evolution of the pressure expressed in bars as a function of the time, expressed in seconds in the chamber 29 of a brake of FIG. 8, when the brake is locked (as illustrated in FIGS. 9 to 11).
  • the curve 103 and / or 105 varies as a function of the absorption of the brake which, for a given brake, depends in particular on the wear of the brake linings.
  • the final pressure in the cylinder 3 is sufficient to firmly apply the linings to the disc and, on the other hand, that the difference ⁇ P between the pressure prevailing in the cylinder 3 and in the chamber 29 is sufficient to ensure the displacement of the key 15.
  • a first step 107 there is a substantially linear pressure rise in the cylinder 3 and the chamber 29 until a bearing 109 (FIG. 9) is obtained at a pressure Pi for example equal to 9 x 10 6 Pa.
  • the pressure increases at 111 in the chamber 29, ensuring the displacement of the key 15.
  • this displacement in turn causes, by pumping, an increase 113 in the pressure prevailing in the cylinder 3 which opposes this displacement.
  • the increase in the pressure 105 in the chamber 29 reaches a level 1 15 corresponding to the maximum pressure delivered by the source of fluid under pressure, for example substantially equal to 14 x 10 Pa.
  • the release of pressure corresponds to a drop 1 19 of substantially linear pressure.
  • the use of valve 101 makes it possible to limit the increase in pressure P 2 -Pj to a predetermined value and consequently to guarantee a value ⁇ P sufficient to ensure, without fail, the correct activation of the brake while limiting the pressure value P + ⁇ P applied in 115.
  • the parking brake according to the present invention applies in particular to. automobile industry.
  • the parking brake according to the present invention mainly applies to the braking industry for motor vehicles, in particular passenger vehicles.

Landscapes

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Abstract

La présente invention se rapporte principalement à un frein de parking à activation hydraulique perfectionnée munie d'un moyen de blocage mécanique. Le frein selon la présente invention comporte un clapet taré à une valeur de pression correspondant à une différence de pression suffisante pour activer le frein de parking. Avantageusement, la valeur de pression est sensiblement égale ou légèrement supérieure à la différence de pression nécessaire pour activer le frein de parking. Le clapet est avantageusement disposé entre le cylindre du piston de frein et une chambre hydraulique assurant le déplacement d'un moyen de blocage et/ou de verrouillage mécanique du frein en condition activée. 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.

Description

FREIN DE PARKING A ACTIVATION HYDRAULIQUE MUNI D ^ UN BLOCAGE MECANIQUE
La présente invention se rapporte principalement à un frein de parking à activation hydraulique perfectionnée munie d'un moyen de blocage mécanique.
La demande de brevet FR 0301692 non publiée au jour du dépôt de la présente demande décrit un frein de parking activé hydrauliquement en générant successivement une première pression, puis une deuxième pression supérieure à ladite première pression. Au cas où la première pression augmente, on peut garantir l'activation correcte du frein uniquement si on augmente dans les mêmes proportions la deuxième pression, ce qui conduit à des marges de sécurité draconiennes augmentant le coût et/ou accélérant le vieillissement de la source de fluide sous pression, typiquement une pompe. De plus, les marges de sécurité augmentent la consommation énergétique.
C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un frein de parking présentant un fonctionnement très sûr.
C'est également un but de la présente invention d'offrir un tel frein particulièrement fiable.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un tel frein ayant un coût de revient réduit.
C'est également un but de la présente invention d'offrir un tel frein ayant une efficacité énergétique améliorée.
Ces buts sont atteints par un frein selon la présente invention comportant un clapet taré à une valeur de pression ΔP correspondant à une différence de pression suffisante pour activer le frein de parking. Avantageusement, ΔP est sensiblement égal ou légèrement supérieur à la différence de pression nécessaire pour activer le frein de parking. Le clapet est avantageusement disposé entre le cylindre du piston de frein et une chambre hydraulique assurant le déplacement d'un moyen de blocage et/ou de verrouillage mécanique du frein en condition activée.
La présente invention a principalement pour objet un frein de parking à disque comportant un piston d'application de patins sur le disque monté dans un c} indre5 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 caractérisé en ce que les moyens de blocage comportent une clavette et un actionneur de déplacement sur commande de ladite clavette, ledit actionneur de déplacement de la clavette comporte au moins une chambre hydraulique et une vanne susceptibles de relier, sur commande, ladite chambre hydraulique audit cylindre et à une source de liquide de frein sous haute pression de manière à entraîner la clavette entre une première position dans laquelle le piston du frein' est libre de reculer et une deuxième position dans laquelle la clavette bloque le recul du piston et en ce qu'il comporte un clapet reliant ledit cylindre à ladite chambre hydraulique. La présente invention a aussi pour objet un frein caractérisé en ce que le clapet est taré à une pression suffisante pour garantir le déplacement de la clavette entre ladite première position et ladite deuxième position.
La présente invention a également pour objet un frein caractérisé en ce que le clapet est taré à une pression ΔP minimum juste nécessaire pour garantir le déplacement de la clavette entre ladite première position et ladite deuxième position.
La présente invention a aussi pour objet un système de freinage comportant un frein caractérisé en ce qu'il comporte en outre un calculateur de commande et une source de liquide de frein sous pression caractérisée en ce que, sur commande du calculateur, la source de pression assure successivement la génération d'une première pression Pi appliquée au cylindre, puis après isolation du cylindre par la vanne d'une deuxième pression P + ΔP à la chambre hydraulique, cette deuxième pression P2 + ΔP étant limitée par le fait que le clapet garantisse le maintien de la différence de pression ΔP entre le cylindre et la chambre hydraulique.
La présente invention a également pour objet un 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 caractérisé en ce que les moyens de blocage comportent une clavette et un actionneur de déplacement sur commande de ladite clavette, ledit actionneur de déplacement de la clavette comporte une chambre hydraulique et une vanne susceptibles de relier, sur commande, ladite chambre hydraulique à une source de liquide de frein sous haute pression de manière à entraîner la clavette entre une première position dans laquelle le piston du frein est libre de reculer et une deuxième position dans laquelle la clavette bloque le recul du piston, des moyens d'isolation hermétiques typiquement un joint, délimitant ladite chambre hydraulique par rapport à un espace relié hydrauliquement audit cylindre et dans lequel est plongée une zone de la clavette opposée à une zone plongée dans ladite chambre hydraulique.
L'invention sera mieux comprise au moyen de la figure ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs et sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue partielle, en coupe, d'un premier exemple de réalisation d'un frein de parking selon la présente invention ;
- la figure 2 est un schéma explicatif illustrant une première étape d'un processus, selon l'invention de serrage c'est-à-dire de blocage et/ou de verrouillage du frein de la figure i;
- la figure 3 est un schéma explicatif illustrant une deuxième étape d'un processus, selon l'invention de serrage c'est-à-dire de blocage et/ou de verrouillage du frein de la figure
1: ->
- la figure 4 est un schéma explicatif illustrant une troisième étape d'un processus, selon l'invention, de serrage c'est-à-dire de blocage et/ou de verrouillage du frein de la figure i ; - la figure 5 est un schéma explicatif illustrant une première étape d'un processus, selon l'invention, de desserrage c'est-à-dire de déblocage et/ou de déverrouillage du frein de la figure 1 ;
- la figure 6 est un schéma explicatif illustrant une deuxième étape d'un processus, selon l'invention, de déblocage et/ou de déverrouillage du frein de la figure 1 ;
- la figure 7 est un schéma explicatif illustrant une troisième étape d'un processus, selon l'invention, de déblocage et/ou de déverrouillage du frein de la figure 1 ;
- la figure 8 est une vue partielle en coupe d'un deuxième exemple de réalisation d'un frein de parking selon la présente invention ;
- la figure 9 est un schéma explicatif illustrant une première étape d'un processus, selon l'invention, de serrage c'est-à-dire de blocage et/ou de verrouillage du frein de la figure 8 ;
- la figure 10 est un schéma explicatif illustrant une deuxième étape d'un processus, selon l'invention, de serrage c'est-à-dire de blocage et/ou de verrouillage du frein de la figure 8 :
- la figure 11 est un schéma explicatif illustrant une troisième étape d'un processus, selon l'invention, de serrage c'est-à-dire de blocage et/ou de verrouillage du frein de la figure 8 ;
- la figure 12 est un schéma explicatif illustrant une première étape d'un processus, selon l'invention, de desserrage c'est-à-dire de déblocage et/ou de déverrouillage du frein de la figure 8 ;
- la figure 13 est un schéma explicatif illustrant une deuxième étape d'un processus, selon l'invention, de déblocage et/ou de déverrouillage du frein de la figure 8 ;
- la figure 14 est un schéma explicatif illustrant une troisième étape d'un processus, selon l'invention, de déblocage et/ou de déverrouillage du frein de la figure 8 ;
- la figure 15 est un diagramme explicatif.
Sur les figures 1 à 15 on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments.
Sur les figures 1 et 8. on a représenté deux exemples de réalisation du frein selon la présente invention. Ces exemples correspondent à un frein à disque à étrier 1 flottant assurant également la fonction de frein principal de service. Dans les exemples illustrés, 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 1 1 se dévissant par rapport à l'écrou 9 au fur et à mesure de l'usure de patins de frein. Toutefois, il est bien entendu que la mise en œuvre du dispositif 7 de rattrapage d'usure de patins de frein ayant un écrou et une vis inversés en position, ne sort pas du cadre de la présente invention. 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 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. En variante on inverse la vis et l'écrou de manière à avoir une zone 17 et une zone 21 uniques ou une rampe, uni que jouant le rôle des zones 17 et 21.
Avantageusement, la ou les zones 21 présentent une pente douce formant une rampe 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'actio nement de la clavette 15 est hydraulique par l'intermédiaire d'une électro vanne 25, de type ouverte 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 1.
Avantageusement, le frein (figures 1, et 8) comporte en outre un clapet 101 reliant le cylindre 3 à la chambre 29. Le clapet 101 est taré à une pression ΔP correspondant à une différence de pression suffisante pour déplacer la clavette du frein de parking, par exemple comprise entre 2 x 105 Pa et 1,5 x 106 Pa.
Le frein de la figure 1 comporte une clavette 15 étagée comportant un premier joint d'étanchéité 37' entre la chambre 29' et le cylindre 3 d'un premier diamètre Dl et un deuxième joint 37" d'étanchéité entre la chambre 29 et le cylindre 3 d'un deuxième diamètre D2 différent du premier diamètre D 1. Par exemple, D2 est supérieur à D 1.
Les joints 37' et 37" sont avantageusement des joints toriques par exemple en élastomère ou avantageusement des joints à friction réduite comprenant par exemple une garniture d'étanchéité radialement interne en élastomère et une bague de glissement radialement externe en matériau à faible coefficient de friction tel que du PTFE. Les joints sont disposés dans une gorge par exemple à section carrée. Les joints 37' et 37" définissent la surface d'application de la pression régnant dans la chambre hydraulique 29' respectivement 29 sur la clavette 15.
Le fonctionnement du frein de parking selon la présente invention, illustré sur la figure 2, sera expliqué ci-après de préférence aux figures 2 à 7.
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 frein sous haute pression, par exemple comprise entre 0 Pa et 107 Pa dans le C3'lindre 3 et les chambres 29 et 29' 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 de manière d'une part à éviter un surréglage par blocage en rotation de la vis 11 par application des portées coniques 43 de la vis 11 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.
Comme illustré sur la figure 2, la pression est appliquée simultanément au cylindre 3 assurant l'avancement du piston selon la flèche 41, à la partie centrale de la clavette 15 située entre les joints 37' et 37", et aux chambres 29 et 29'.
Comme illustré sur la figure 3, le calculateur génère un signal 27 de fermeture de la vanne 25 ainsi que la génération d'une deuxième pression par exemple comprise entre 8 x 10 Pa et 17 x 10 Pa supérieure à la pression précédemment appliquée. La vanne 25 étant fermée, cette pression n'est appliquée qu'aux chambres 29 et 29'. Dans la mesure où le joint 37" a un diamètre D2 supérieur au diamètre Dl du joint 37', la clayette 15 se déplace selon la flèche 23 vers la gauche de la figure 2 de manière à ce que les deuxième zones d'appui 21 soient disposées en vis-à-vis de la face arrière 19 de l'écrou 9.
Comme on peut le voir sur la figure 4, le calculateur assure la génération d'un signal 27 d'ouverture de la vanne 25 et de baisse de pression assurant le recul du piston 5 selon une flèche 41 ' de sens opposé à celui de la flèche 41 avec appui de la face arrière 19 de l'écrou 9 sur les zones d'appui 21 de la clavette 15 assurant le blocage du frein en position dans laquelle les patins sont appliqués fermement sur le disque assurant l'immobilisation permanente du véhicule.
La libération du frein de parking de la figure 1 est illustrée sur les figures 5 à 7.
Tout d'abord, comme illustré sur la figure 5, la vanne 25 étant ouverte, le calculateur assure l'application d'une pression au cylindre 3. à la zone centrale de la clavette 15 ainsi qu'aux chambres 29 et 29'. Cette pression assure l'avancement du piston 5 selon flèche 41 dégageant un espace 45 entre la face arrière 19 de la vis 9 et la clavette 15.
Ensuite, comme illustré sur la figure 6, le calculateur élabore un signal 27 de fermeture de la vanne 25 et la baisse de pression appliqué par la source de pression. La pression résiduelle emprisonnée au niveau de la zone centrale de la clavette 15 s'appliquant sur le joint 37" assure le déplacement de la clavette 15 vers la droite de la figure 6 selon une flèche 23' dont le sens est opposé à celui de la flèche 23.
Enfin, le calculateur génère un signal 27 d'ouverture de la vanne 25 et assurant le relâché de pression et le recul du piston 5 selon la flèche 41 ' de sens opposé à celui de la flèche 41. Toutefois, la clavette 15 se trouvant dans une position dans laquelle les zones d'appui 17 se trouvent en vis-à-vis de la face arrière 19 de l'écrou 9 et, par suite le frein de parking est relâché.
Sur la figure 8 on a représenté un exemple de réalisation du frein selon l'invention qui diffère du frein de la figure 2 en ce que la clavette 15 est munie d'un unique joint 37 séparant la chambre 29 du cylindre 3. Le cylindre 3 est relié hydrauliquement à un espace 79 situé sur la gauche de la figure. L'espace 79 reçoit au moins partiellement la clavette 15 lorsqu'elle est dans la deuxième position dans laquelle elle bloque le recul du piston. Avantageusement l'espace 79 est fermé par une vis 73 susceptible, lorsqu'elle est revissée, de repousser la clavette 15 vers la première position et constitue donc un dispositif de déverrouillage d'urgence du frein de parking fonctionnant même en cas de panne hydraulique et/ou mécanique.
Le fonctionnement du frein de parking selon la présente invention, illustré sur la figure 8. sera expliqué ci-après de préférence aux figures 9 à 14.
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 frein sous haute pression, par exemple comprise entre 0 Pa et 10 Pa dans le cylindre.3 et les chambres 29 et 79 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 rimmobilisation du véhicule. Le dispositif 7 de rattrapage de jeu avance également selon la flèche 41 de manière d'une part à éviter un surréglage par blocage en rotation de la vis 11 par application des portées coniques 43 de la vis 11 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 là clavette 15.
Comme illustré sur la figure 9, la pression est appliquée simultanément au cylindre 3 assurant l'avancement du piston selon la flèche 41, à la partie gauche de la clavette 15 située au delà du joint 39, et à la chambre 79.
Comme illustré sur la figure 10, le calculateur génère un signal 27 de fermeture de la vanne 25 ainsi que la génération d'une deuxième pression supérieure à la pression précédemment appliquée. La vanne 25 étant fermée, cette pression n'est appliquée qu'à la chambre 29. Le clapet 101 garantie le maintien d'une différence de pression ΔP nécessaire au verrouillage. Dans la mesure où la pression a augmenté, la clavette 15 se déplace selon la flèche 23 vers la gauche de la figure 1 1 de manière à ce que les deuxième zones d'appui 21 soient disposées en vis-à-vis de la face arrière 19 de l'écrou 9.
Comme on peut le voir sur la figure 11, le calculateur assure la génération d'un signal 27 d'ouverture de la vanne 25 et de baisse de pression assurant le recul du piston 5 selon une flèche 41' de sens opposé à celui de la flèche 41 avec appui de la face arrière 19 de l'écrou 9 sur les zones d'appui 21 de la clavette 15 assurant le blocage du frein en position dans laquelle les patins sont appliqués fermement sur le disque assurant l'immobilisation permanente du véhicule.
La libération du frein de parking de la figure 8 est illustrée sur les figures 12 à 14.
Tout d'abord, comme illustré sur la figure 12, la vanne 25 étant ouverte, le calculateur assure l'application d'une pression au cylindre 3, à la partie gauche de la clavette 15 ainsi qu'à la chambre 79. Cette pression assure l'avancement du piston 5 selon flèche 41 dégageant un espace 45 entre la face arrière 19 de la vis 9 et la clavette 15.
Ensuite, comme illustré sur la figure 13, le calculateur élabore un signal 27 de fermeture de la vanne 25 et la baisse de pression appliqué par la source de pression. La pression résiduelle emprisonnée au niveau de la partie gauche de la clavette 15 s 'appliquant sur le joint 37" assure le déplacement de la clavette 15 vers la droite de la figure 8 selon une flèche 23' dont le sens est opposé à celui de la flèche 23.
Enfin, le calculateur génère- -un signal 27 d'ouverture de la vanne 25 et assurant le relâché de pression et le recul du piston 5 selon la flèche 41 ' de sens opposé à celui de la flèche 41. Toutefois, la clavette 15 se trouvant dans une position dans laquelle les zones d'appui 17 se trouvent en vis-à-vis de la face arrière 19 de l'écrou 9 et, par suite le frein de parking est relâché.
Sur la figure 15, on a représenté en 103, l'évolution de la pression exprimée en bars en fonction du temps, exprimé en secondes, dans le cylindre 3 et, en 105, l'évolution de la pression exprimée en bars en fonction du temps, exprimé en secondes dans la chambre 29 d'un frein de la figure 8, lors du verrouillage du frein (tel qu'illustré sur les figures 9 à 11). Il est à noter que la courbe 103 et/ou 105 varie en fonction de l'absorption du frein qui, pour un frein donné, dépend notamment de l'usure des garnitures de freins.
Pour une activation correcte du frein de parking, selon l'invention, il faut que, d'une part la pression finale dans le cylindre 3 soit suffisante pour appliquer fermement les garnitures sur le disque et, d'autre part, que la différence ΔP entre la pression régnant dans le cylindre 3 et dans la chambre 29 soit suffisante pour assurer le déplacement de la clavette 15.
Lors d'une première étape 107 (figure 9), on assiste à une montée en pression sensiblement linéaire dans le cylindre 3 et la chambre 29 jusqu'à l'obtention d'un palier 109 (figure 9) à une pression Pi par exemple égale à 9 x 106 Pa. Après la fermeture de la vanne 25 (figure 10),la pression monte en 111 dans la chambre 29, assurant le déplacement de la clavette 15. Toutefois, ce déplacement provoque à son tour, par pompage, une augmentation 113 de la pression régnant dans le cylindre 3 qui s'oppose à ce déplacement. Grâce à la présence du clapet 101 nous pouvons garantir une différence de pression ΔP entre la chambre 29 et le cylindre 3. L'augmentation de la pression 105 dans la chambre 29 atteint un palier 1 15 correspondant à la pression maximale délivrée par la source de fluide sous pression, par exemple sensiblement égale à 14 xlO Pa.
Le relâchement de la pression (figure 1 1) correspond à une baisse 1 19 de pression sensiblement linéaire. La mise en œuvre du clapet 101 permet de limiter l'augmentation de la pression P2-Pj à une valeur prédéterminée et par suite de garantir une valeur ΔP suffisante pour assurer, à coup sûr, l'activation correcte du frein tout en limitant la valeur de pression P + ΔP appliquée en 115.
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 monté dans un cylindre, 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 caractérisé en ce que les moyens de blocage comportent une clavette (15) et un actionneur (25, 29) de déplacement sur commande de ladite clavette (15), ledit actionneur de déplacement de la clavette (15) comporte au moins une chambre hydraulique (29) et une vanne (25) susceptibles de relier, sur commande (27), ladite chambre hydraulique (29) audit cylindre (3) et 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 (5) du frein est libre de reculer et une deuxième position dans laquelle la clavette (15) bloque le recul du piston (5) et en ce qu'il comporte un clapet (101) reliant ledit cylindre (3) à ladite chambre hydraulique (29).
2. Frein selon la revendication 1 caractérisé en ce que le clapet (101) est taré à une pression suffisante (ΔP) pour garantir le déplacement de la clavette (15) entre ladite première position et ladite deuxième position.
3. Frein selon la revendication 2 caractérisé en ce que le clapet est taré à une pression ΔP minimum juste nécessaire pour garantir le déplacement de la clavette (15) entre ladite première position et ladite deuxième position.
4. Système de freinage comportant un frein selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un calculateur de commande et une source de liquide de frein sous pression caractérisée en ce que, sur commande du calculateur, la source de pression assure successivement la génération d'une première pression Pj appliquée au cylindre (3), puis après isolation du cylindre (3) par la vanne (25) d'une deuxième pression P2 + ΔP à la chambre hydraulique (29), cette deuxième pression P2 + ΔP étant limitée par le fait que le clapet (103 ) garantisse le maintien de la différence de pression ΔP entre le cylindre (3) et la chambre hydraulique.
5. 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 caractérisé en ce que les moyens de blocage comportent une clavette (15) et un actionneur (25, 29) de déplacement sur commande de ladite clavette (15), ledit actionneur de déplacement 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 (5) du frein est libre de reculer et une deuxième position dans laquelle la clavette (15) bloque le recul du piston (5), des moyens d'isolation hermétiques (37) typiquement un joint, délimitant ladite chambre hydraulique (29) par rapport à un espace (79) relié hydrauliquement audit cylindre (3) et dans lequel est plongée une zone de la clavette (15) opposée à une zone plongée dans ladite chambre hydraulique (29).
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