WO2023202833A1 - Système de freinage comprenant un mécanisme de libération pour un désengagement sécurisé - Google Patents

Système de freinage comprenant un mécanisme de libération pour un désengagement sécurisé Download PDF

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WO2023202833A1
WO2023202833A1 PCT/EP2023/057287 EP2023057287W WO2023202833A1 WO 2023202833 A1 WO2023202833 A1 WO 2023202833A1 EP 2023057287 W EP2023057287 W EP 2023057287W WO 2023202833 A1 WO2023202833 A1 WO 2023202833A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
disengagement
rollers
support
clamping device
washer
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/057287
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English (en)
Inventor
Philippe Bourlon
Thierry Pasquet
Paul FOURNET
Original Assignee
Hitachi Astemo France
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • 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
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/36—Helical cams, Ball-rotating ramps
    • F16D2125/38—Helical cams, Ball-rotating ramps with plural cam or ball-ramp mechanisms arranged concentrically with the brake rotor axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/58—Mechanical mechanisms transmitting linear movement
    • F16D2125/60—Cables or chains, e.g. Bowden cables
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2127/00—Auxiliary mechanisms
    • F16D2127/06—Locking mechanisms, e.g. acting on actuators, on release mechanisms or on force transmission mechanisms

Definitions

  • the invention relates to the field of braking systems for vehicles, more particularly braking systems of the electromechanical type.
  • a braking system of a vehicle in particular an automobile, generally comprises mechanical clamping devices comprising, among other things, friction elements, such as brake pads, connected to an actuator capable of bringing a pair of these elements closer together. friction in the direction of two opposite faces of a disc secured to a wheel of the vehicle to grip it and thus brake the vehicle by friction of the friction elements against the disc, or to move them apart in order to stop braking.
  • friction elements such as brake pads
  • the mechanical clamping devices comprise at least one electric actuator such as an electric motor.
  • the electromechanical type braking system can, in certain circumstances, be blocked, that is to say, continue to apply a braking force even though braking is no longer desired.
  • the blocking of the braking system represents a risk in terms of safety since the maneuverability of the vehicle is then greatly reduced. It is necessary to immobilize the vehicle so that an operator can intervene directly on the braking system to unblock it. This operation is both impractical and uneconomical.
  • maintaining the clamping force can be such that the vehicle is immobilized, which therefore requires the operator to move to intervene on the braking system.
  • the invention aims in particular to propose a clamping device for a braking system guaranteeing reversible movements of tightening and loosening of the disc by the friction elements even in the event of accidental maintenance of the clamping force so as to secure its operation .
  • the invention relates to a clamping device for a braking system intended to exert a relative movement between friction elements and comprising a frame supporting an electric actuator intended to provide a clamping force to a clamping stop in order to to allow the relative displacement movement between the friction elements in a rectilinear axial direction, characterized in that the clamping device further comprises a mechanism for releasing the clamping stop according to a predetermined shortening stroke allowing, in the event of retention accidental clamping force, disengagement of the clamping device, in which the release mechanism comprises: - a disengagement washer comprising a plurality of hollows and support projections arranged regularly and alternately one after the other, - a roller support comprising a plurality of rollers intended to cooperate with the recesses and the support projections of the disengagement washer, the roller support being configured to pivot axially around the axial rectilinear direction between a first position, called position operating mode, in which each roller rests on a top of one of the support projections of the disengagement washer
  • the release mechanism thus makes it possible to shorten the length between the clamping stop and the electric actuator to allow the friction elements to no longer be in contact with the disc and thus free the movement of the vehicle on which it is mounted.
  • an incident causing the clamping device to block occurs when the vehicle is driving, it is thus possible to disengage the clamping device in order to improve the maneuverability of the vehicle and therefore its safety.
  • the clamping device is no longer usable following its disengagement, it is still possible to continue to brake the vehicle using the other braking devices of the vehicle while obtaining satisfactory results in terms of safety.
  • the invention also includes one or more of the following optional features, taken alone or in combination.
  • the release mechanism includes an electric actuator for axially pivoting the roller support from the operating position to the disengagement position.
  • an electric actuator for axially pivoting the roller support from the operating position to the disengagement position.
  • the electric actuator includes an electric motor whose output shaft is coupled to a gear mechanism for cooperating with the roller support under the action of the electric motor to pivot the roller support from the operating position to the disengagement position. It is a simple and robust assembly allowing easy control of the position of the roller support.
  • the gear mechanism comprises a worm screw arranged tangentially relative to the roller support and intended to cooperate with the roller support under the action of the electric motor in order to pivot the roller support from the operating position to the position of disengagement.
  • the endless screw is located at the end of the chain of the gear mechanism and that it is the rotation of this endless screw, arranged tangentially relative to the roller support, which allows it to rotate from the operating position towards the disengagement position.
  • the roller support is a roller cage comprising radial openings intended to cooperate with pinions of the gear mechanism or a thread of the worm screw under the action of the electric motor in order to pivot the roller support from the position of operation towards the disengagement position.
  • the roller cage facilitates the assembly of the device, is economical and compact.
  • the presence of the radial openings allows simple, effective and safe engagement with the pinions of the gear mechanism or the thread of the worm screw in order to easily rotate the roller cage to allow passage from the operating position to the position of disengagement.
  • the roller cage comprises a face carrying the rollers and an open face capable of receiving the disengagement washer so that the assembly formed by the roller cage and the disengagement washer is space-saving.
  • the disengagement washer and the roller support are configured such that the predetermined shortening stroke is between 0.5 and 10 mm, preferably between 1 and 3 mm, for example between 1 or 2 mm.
  • the predetermined shortening stroke is between 0.5 and 10 mm, preferably between 1 and 3 mm, for example between 1 or 2 mm.
  • each roller rests on a top of a respective support projection. The transition from the operating position to the disengagement position is thus facilitated. According to other embodiments, the number of support projections is different from the number of rollers.
  • the release mechanism is further configured to allow re-engagement of the clamp by axially pivoting the roller support from the disengagement position to the operating position.
  • the clamping device is of the floating stirrup type. This configuration makes it possible to use fewer electric actuators and thus be more compact.
  • the two clamping stops each secured to an electric actuator each include a release mechanism. It could then be determined whether only one (or both) clamping stop(s) require the predetermined shortening stroke.
  • each predetermined shortening stroke is identical or not to the other.
  • the invention also relates to a braking system for a vehicle comprising a pair of friction elements intended to cooperate by friction with a disc, characterized in that it comprises a clamping device as presented above arranged to bring the pair of friction elements towards two opposite faces of the disc in order to grip it.
  • the invention relates to a vehicle characterized in that it comprises at least one braking system as described above.
  • FIG. 1 there is a schematic top view of a vehicle in which a braking system according to the invention is shown;
  • FIG. 1 there is a perspective view of a clamping device according to a first embodiment of the invention.
  • the invention applies to any type of braking system 1, in particular those intended to equip motor vehicles 4 of the tourism type, SUV ("Sport Utility Vehicles"), two wheels (in particular motorcycles), airplanes, selected industrial vehicles among vans, "heavy goods vehicles” - i.e. metro, bus, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles such as agricultural or civil engineering machinery -, or other transport or handling vehicles.
  • SUV Sport Utility Vehicles
  • the invention also applies to non-motorized vehicles such as a trailer, a semi-trailer or a caravan.
  • the braking system 1 is of the electromechanical type.
  • braking system 1 of the electromechanical type we mean all types of braking systems 1 comprising at least one electric actuator 12 intended to bring friction elements 2a, 2b closer together in order to laterally pinch a disc 3 integral with a wheel 5 of vehicle 4 to brake it (see ).
  • a braking system 1 with a clamping device 7 of the floating caliper type is used, making it possible to limit the number of electric actuators and thus to be more compact.
  • the clamping device 7 is formed of a frame 8, also called a stirrup, comprising an electric actuator 12 on one side only and a yoke 9 fixed relative to the vehicle 4.
  • the frame or stirrup 8 is movable relative to the yoke 9 and is arranged to bring the friction element 2b closer once the friction element 2a is in contact with the disc 3.
  • Such a clamping device 7 of the floating stirrup type makes it possible to use fewer electric actuators 12 and thus being more compact.
  • a braking system 1 with a clamping device 7 of the fixed caliper type that is to say that a frame or caliper 8 fixed relative to the vehicle 4 comprises a electric actuator 12 for each element 2a, 2b on each side of the disc 3 to respectively bring the friction elements 2a, 2b together in order to come into contact with the disc 3.
  • the invention relates to a clamping device 7 intended to exert a relative movement in the axial direction A between the friction elements 2a, 2b.
  • the clamping device 7 therefore comprises the frame 8 supporting the electric actuator 12 intended to provide the clamping force and all the associated power and control members in order in particular to manage the amplitude and the closing force.
  • the frame 8 also receives a mechanism 15 for converting the rotational movement of an output shaft 13 of the electric actuator 12 into translational movement in the axial direction A.
  • the conversion mechanism 15 is coupled to the electric actuator 12 using a reduction gear 14. A relative displacement movement is therefore obtained between the friction elements 2a, 2b in the rectilinear axial direction A.
  • the conversion mechanism 15 is of the ball screw type and mainly comprises a nut 16, a screw 17 and balls 18.
  • a stop or clamping piston 11 mounted loosely on the free end of the screw 17 is moved by translation in the axial direction A thanks to the external thread of the screw 17 which is coupled to the tapping of the nut 16 via the balls 18.
  • the tightening stop 11 is intended to receive a friction element 2a, 2b at the way of a hydraulic system piston.
  • the nut 16 being fixedly mounted in the frame 8, when the output shaft 13 of the electric actuator 12 rotates, the screw 17 is also driven in rotation and by guiding the balls 18 in the nut 16 generates a relative movement between the free end of the screw 17 and the frame 8.
  • the conversion mechanism 15 makes it possible, through the use of point connections using the balls 18, to reduce the friction between the screw 17 and the nut 16.
  • the force transmission of the electric actuator 12 will have little impact on performance, that is to say that little force will be absorbed by the conversion mechanism 15.
  • the screw 17 is moved with movements of great precision and with negligible surface wear.
  • the rotational movement of the output shaft 13 of the electric actuator 12 converted into translational movement in the axial direction A is completely reversible between a close position of the friction elements 2a, 2b, called contact with the disc 3, and a position distant from the friction elements 2a, 2b, called rest in which the friction elements 2a, 2b do not touch the disc 3 illustrated in , making it possible to guarantee very high reliability.
  • this high reliability of movement does not guarantee an absence of risk of accidental maintenance of the clamping force.
  • the tightening device 7 further comprises a mechanism 19 for releasing the tightening stop 11 according to a predetermined shortening stroke allowing, in the event of accidental maintenance of the tightening force, the disengagement of the device 7 from Tightening.
  • the release mechanism 19 makes it possible to shorten the length between the clamping stop 11 and the electric actuator 12 to allow the friction elements 2a, 2b to no longer be in contact with the disc 3 and thus release the movement of the vehicle 4 on which he rode.
  • a vehicle control unit 4 based on values of at least one sensor such as that rotation of the wheels 5, determines whether the release mechanism 19 must be activated
  • on demand a user or an operator activates the release mechanism 19 from, for example, a specific command from a control panel of the vehicle 4
  • the predetermined shortening stroke depends on the braking system 1 in which the release mechanism 19 will be installed. It is therefore determined in advance and varies according to the braking systems 1 in order to guarantee that the movement makes it possible to release the rotation of the wheel 5 with which the tightening device 7 is associated.
  • the predetermined shortening stroke is between 0.5 and 10 mm, preferably between 1 and 3 mm, for example equal to 1 or 2 mm. The retreat of the stop 11 by the predetermined distance therefore allows the rotation of the corresponding wheel 5 of the vehicle 1.
  • the release mechanism 19 (not shown on the , represented on the ) comprises a disengagement washer 20 comprising a plurality of recesses 21 and support projections 22 arranged regularly and alternately one after the other.
  • the disengagement washer 20 has a generally annular shape, the plurality of recesses 21 and projections 22 extending from a first face of the disengagement washer 20, a second face of the washer 20 of disengagement, opposite the first face, being flat (see figures 6 and 7).
  • the top 23 of each support projection 22 is flat and is extended at at least one of its ends by a ramp 24, flat in the present case, which then forms one of the recesses 21 of the disengagement washer 20.
  • Other embodiments are possible in which, for example, at least one of the ramps 24 is not flat or a top 23 of at least one of the support projections 21 is not flat.
  • the release mechanism 19 also includes a roller support 25 26 comprising a plurality of rollers 26.
  • the roller support 25 has an annular shape with a diameter substantially identical to that of the disengagement washer 20.
  • the support 25 of rollers 26 has a first flat face and a second face, opposite the first face, comprising housings intended to receive rollers 26.
  • the support 25 of rollers 26 comprises twenty-four rollers 26.
  • the number of rollers 26 varies.
  • the support 25 of rollers 26 comprises between ten and forty rollers. The number of rollers 26 depends, for example, on the braking load of the braking system 1 and can be determined by calculation.
  • the disengagement washer 20 comprises as many support projections 22 as the release mechanism 19 comprises rollers 26.
  • the disengagement washer 20 comprises twenty- four support projections 22.
  • the number of support projections 22 is different from the number of rollers 26.
  • the rollers 26 are mounted movable in rotation around their longitudinal axis in the housings of the support 25 of rollers 26 intended to receive them .
  • the rollers 26 are assembled on the support 25 of rollers 26 so as to facilitate axial pivoting around the axial rectilinear direction A of the support 25 of rollers 26.
  • the rollers 26 of the support 25 of rollers are intended to cooperate with the recesses 21 and projections 22 supporting the disengagement washer 20.
  • the roller support 25 is configured to pivot axially around the axial rectilinear direction A between a first position, called the operating position (see ), in which each roller 26 rests on the top 23 of one of the projections 22 supporting the disengagement washer 20 and a second position, called the disengagement position (see ), in which each roller 26 is housed in one of the recesses 21 of the disengagement washer 20.
  • the release mechanism 19 comprises an electric actuator (not shown) intended to axially pivot the support 25 of rollers 26 from the operating position to the disengagement position.
  • the electric actuator comprises an electric motor (not shown) whose output shaft is coupled to a gear mechanism 27 intended to cooperate with the support 25 of rollers 26 under the action of the electric motor in order to pivot it from the operating position to the disengagement position.
  • the gear mechanism 27 notably comprises an endless screw 28 arranged tangentially relative to the support 25 of rollers 26 and intended to cooperate with the support 25 of rollers 26 under the action of the electric motor in order to rotate it from the operating position to the disengagement position.
  • the transition from the operating position to the disengagement position can thus be easily carried out selectively, that is to say programmed or on demand, in order in the event of an incident resulting in the maintenance of the clamping force, to disengage the clamping device.
  • the pivoting of the support 25 of rollers 26 is facilitated by the presence of the rollers 26.
  • a first step in moving from the operating position to the disengagement position consists of a pivoting of the support 25 of rollers 26 during which each roller 26 rolls on the top 23 of the support projection 22 against which it rests.
  • the distance C between the support 25 of rollers 26 and the disengagement washer 20, and therefore the distance between the clamping stop 11 and the electric actuator 12, is not modified.
  • each roller 26 engages on one of the ramps 24 which is inclined towards one of the recesses 21 of the disengagement washer 20.
  • the distance C between the support 25 of rollers 26 and the disengagement washer 20, and therefore the distance between the clamping stop 11 and the electric actuator 12, begins to be shortened.
  • the support 25 of rollers 26 continues to pivot axially and each roller 26 travels the ramp 24 on which it is engaged. Since this ramp 24 is inclined, this path leads to a rimpedement between the support 25 of rollers 26 and the disengagement washer 20 and therefore a reduction in the distance between the clamping stop 11 and the electric actuator 12. In other words, the distance C between the vertices 23 of the support projections and the second face of the support 25 of rollers 26 decreases as the support 25 of rollers 26 pivots axially and the rollers 26 travel their respective ramps 24 .
  • the support 25 of rollers 26 finishes its axial pivoting movement and each roller 26 finishes traveling its respective ramp 24 and is housed in one of the recesses 21 of the disengagement washer 20.
  • This position corresponds to the disengagement position (see ). In this position, the distance C between the vertices 23 of the support projections and the second face of the support 25 of rollers 26 is the shortest possible.
  • the passage from the operating position to the disengagement position leads to a predetermined shortening of the distance C due to the rimpedement between the support 25 of rollers 26 and the disengagement washer 20.
  • the clamping stop 11 being supported against the support 25 of rollers 26 via other elements of the clamping device 7, this shortening causes a rectilinear axial movement of the clamping stop 11 according to a predetermined shortening stroke, corresponding to the shortening of the distance C, which allows, in the event of accidental maintenance of the clamping force, the disengagement of the clamping device 7.
  • the predetermined shortening stroke makes it possible to disengage the clamping device 7 by moving the stop aside. 11 clamping, and therefore the friction element 2a, 2b with which it is associated, of the brake disc 3 in order to stop braking.
  • the disengagement washer 20 and the roller support 26 are configured such that the predetermined shortening stroke is between 0.5 and 10 mm, preferably between 1 and 3 mm, for example 1 or 2mm.
  • the release mechanism 19 is further configured to allow reengagement of the clamping device 7 by axially pivoting the roller support 25 26 from the disengagement position (see ) to the operating position (see ).
  • the electric actuator is also configured to pivot axially the roller support 25 26 from the disengagement position to the operating position.
  • the passage from the disengagement position to the operating position can thus be easily carried out selectively, that is to say programmed or on demand, in order to make the tightening device 7 operational again after disengagement without requiring the manual intervention of an operator on the tightening device 7 or the braking system 1.
  • the electric motor, the gear mechanism 27 and the endless screw 28 are configured such that, under the action of the electric motor, the endless screw 28 rotates the support 25 of rollers 26 in the opposite direction to that necessary to move from the operating position to the disengagement position.
  • the steps previously described to move from the operating position to the disengagement position are carried out but in the opposite direction.
  • the axial pivoting of the support 25 of rollers 26 in this opposite direction causes each roller 26 to travel one of the ramps 24 of the disengagement washer 20 from one of the hollows 21 towards a peak 23 of one of the support projections 22 .
  • This path causes an axial distance between the support 25 of rollers 26 and the disengagement washer 20 and therefore an lengthening of the distance C.
  • the distance between the clamping stop 11 and the electric shareholder 12 is lengthened. Consequently, the friction elements 2a, 2b approach the brake disc 3 and are thus able to cooperate with it and grip it in order to brake the wheel 3.
  • Figures 8 to 11 illustrate a release mechanism 19 according to a second embodiment of the invention.
  • the main differences between the first and second embodiments are described below.
  • the elements which are not described in detail are identical or similar to those described for the first embodiment.
  • the same numerical references have been used for homologous elements between the two embodiments.
  • the support 25 of rollers 26 has the shape of a roller cage 26 (see ). Concerning the same element, the roller cage 26 is therefore designated below with the same reference as the support 25 of rollers 26.
  • the cage 25 with rollers 26 comprises radial openings 29 intended to cooperate with pinions 30 of the mechanism 27 with gears under the action of the electric motor 31 in order to pivot the support 25 of rollers 26, that is to say the cage 25 with rollers 26, from the operating position towards the disengagement position.
  • the presence of the radial openings 29 allows simple, effective and safe engagement with the pinions 30 of the gear mechanism 27 in order to easily pivot the cage 25 with rollers 26.
  • the cage 25 with rollers 26 comprises a first face 32 carrying the rollers 25 and a second open face 33.
  • the cage 25 with rollers 26 is thus capable of receiving the disengagement washer 20 via its second open face 33 so that these two elements fit together and the assembly formed by the cage 25 with rollers 26 and the disengagement washer 20 is space-saving (see figures 10 and 11).
  • the release mechanism 19 further comprises a rolling washer 34.
  • the bearing washer 34 has a generally annular shape and has two flat faces. It is located opposite the first face 32 of the cage 25 with rollers 26 and one of its faces is intended to serve as a bearing surface for the rollers 26 of the cage 25 with rollers 26 in order to facilitate the rolling of these. this and therefore the pivoting of the cage 25 with rollers 26.
  • the rolling washer 34 thus facilitates the passage from the operating position to the disengagement position and from the disengagement position to the operating position, if necessary.
  • the clamping device 7 in the event of accidental maintenance of the clamping force, it is possible to cause the clamping device 7 to disengage.
  • the clamping device 7 it is possible selectively, that is to say programmed (for example with a vehicle control unit 4 from values of at least one sensor such as that of wheel rotation, determines whether the mechanism 19 release must be activated) or on request (a user or an operator activates the release mechanism 19 from, for example, a specific command from a vehicle control panel 4), to disengage the device 7 Clamping.
  • the electric motor 31 of the release mechanism 19 rotates the gear mechanism 27 via its output shaft.
  • the cage 25 with rollers 26 approaches the disengagement washer 20 by reducing the distance C (not shown for the second embodiment). Similar to the first embodiment, this rimpedement, due to the movement of cage 25 with rollers 26, causes an axial movement of the clamping stop 11 and therefore of the friction elements 2a, 2b which move away from the brake disc 3 according to a predetermined shortening stroke.
  • the disengagement washer 20 and the cage 25 with rollers 26 are configured such that the predetermined shortening stroke is between 0.5 and 10 mm, preferably between 1 and 3 mm, for example 1 or 2mm.
  • the release mechanism 19 is further configured to allow re-engagement of the clamping device 7 by axially pivoting the cage 25 with rollers 26 from the disengagement position to the operating position.
  • the electric motor 31 is also configured to axially pivot the cage 25 with rollers 26 from the disengagement position to the operating position. The passage from the disengagement position to the operating position can thus be easily carried out selectively, that is to say programmed or on demand, in order to make the tightening device 7 operational again after disengagement without requiring the manual intervention of an operator on the tightening device 7 or the braking system 1.
  • the electric motor 31 and the gear mechanism 27 are configured such that, under the action of the electric motor 31, the pinions 30 of the gear mechanism 27 rotate the cage 25 with rollers 26 in the opposite direction to that necessary for move from the operating position to the disengaged position.
  • the axial pivoting of the cage 25 with rollers 26 causes each roller 26 to travel one of the ramps 24 from one of the recesses 21 of the disengagement washer 20 towards a peak 23 of one of the support projections 22.
  • This path causes an axial distance between the cage 25 with rollers 26 and the disengagement washer 20 and therefore an extension of the distance C. Consequently, the friction elements 2a, 2b move closer to the brake disc 3 and are able to cooperate and tighten it in order to brake wheel 3.
  • the invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will be clear to those skilled in the art. It is in particular possible to provide the use of a cage 25 with rollers 26 with a release mechanism as described for the first embodiment, that is to say with a release mechanism comprising an endless screw arranged tangentially relative to the cage 25 with rollers 26. According to other embodiments, the actuator of the release mechanism is not electric but hydraulic.

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Abstract

L'invention se rapporte à un dispositif de serrage pour système de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments de friction et comportant un actionneur fournissant une force de serrage à une butée (11) de serrage afin de permettre le déplacement entre les éléments de friction selon une direction rectiligne axiale (A). Le dispositif comporte un mécanisme (19) de libération de la butée selon une course de raccourcissement permettant, en cas de maintien accidentel d'une force de serrage, le désengagement du dispositif. Il comprend : - une rondelle (20) de désengagement comprenant des creux (21) et des saillies (22), - un support (25) de rouleaux (26). Le support est configuré pour pivoter autour de la direction axiale entre une position dans laquelle chaque rouleau est en appui sur un sommet (23) d'une des saillies et une position dans laquelle chaque rouleau est logé dans un des creux.

Description

Système de freinage comprenant un mécanisme de libération pour un désengagement sécurisé
L’invention se rapporte au domaine des systèmes de freinage pour véhicule, plus particulièrement des systèmes de freinage du type électromécanique.
Un système de freinage d’un véhicule, notamment automobile, comporte en général des dispositifs mécaniques de serrage comprenant, entre autres, des éléments de friction, tels que des plaquettes de frein, reliés à un actionneur apte à rapprocher une paire de ces éléments de friction en direction de deux faces opposées d’un disque solidaire d’une roue du véhicule pour l’enserrer et ainsi freiner le véhicule par friction des éléments de friction contre le disque, ou de les écarter dans le but de cesser le freinage.
Dans le cas des systèmes de freinage du type électromécanique, les dispositifs mécaniques de serrage comportent au moins un actionneur électrique tel qu’un moteur électrique. Toutefois, en cas de défaillance, le système de freinage du type électromécanique peut, dans certaines circonstances, être bloqué, c’est-à-dire continuer à appliquer une force de freinage alors qu’un freinage n’est plus souhaité. Dans le cas où cette défaillance survient alors que le véhicule est en train de rouler, le blocage du système de freinage représente un risque en termes de sécurité puisque la maniabilité du véhicule est alors fortement diminuée. Il est nécessaire d’immobiliser le véhicule afin qu’un opérateur intervienne directement sur le système de freinage pour le débloquer. Cette opération est à la fois peu pratique et peu économique. Par ailleurs, le maintien de la force de serrage peut être tel que le véhicule est immobilisé, ce qui nécessite donc le déplacement de l’opérateur qu’il intervienne sur le système de freinage.
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de serrage pour système de freinage garantissant des mouvements réversibles de serrage et de desserrage du disque par les éléments de friction même en cas de maintien accidentel de la force de serrage de sorte à sécuriser son fonctionnement.
À cet effet, l’invention se rapporte à un dispositif de serrage pour système de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments de friction et comportant un bâti supportant un actionneur électrique destiné à fournir une force de serrage à une butée de serrage afin de permettre le mouvement de déplacement relatif entre les éléments de friction selon une direction rectiligne axiale, caractérisé en ce que le dispositif de serrage comporte en outre un mécanisme de libération de la butée de serrage selon une course de raccourcissement prédéterminée permettant, en cas de maintien accidentel de la force de serrage, le désengagement du dispositif de serrage, dans lequel le mécanisme de libération comprend :
- une rondelle de désengagement comprenant une pluralité de creux et de saillies d’appui disposés régulièrement et en alternance les uns à la suite des autres,
- un support de rouleaux comprenant une pluralité de rouleaux destinés à coopérer avec les creux et les saillies d’appui de la rondelle de désengagement, le support de rouleaux étant configuré pour pivoter axialement autour de la direction rectiligne axiale entre une première position, dite position de fonctionnement, dans laquelle chaque rouleau est en appui sur un sommet d’une des saillies d’appui de la rondelle de désengagement et une deuxième position, dite position de désengagement, dans laquelle chaque rouleau est logé dans un des creux de la rondelle de désengagement.
Le mécanisme de libération permet ainsi de raccourcir la longueur entre la butée de serrage et l’actionneur électrique pour permettre aux éléments de friction de ne plus être en contact avec le disque et ainsi libérer le mouvement du véhicule sur lequel il est monté. Ainsi, même en cas d’incident entrainant le maintien du serrage, il est possible de manière sélective, c’est-à-dire programmée ou à la demande, de désengager le dispositif de serrage. Lorsqu’un incident entrainant le blocage du dispositif de serrage survient lorsque le véhicule est en train de rouler, il est ainsi possible de désengager le dispositif de serrage afin d’améliorer la maniabilité du véhicule et donc sa sécurité. Dans le mode de réalisation dans lequel le dispositif de serrage n’est plus utilisable suite à son désengagement, il est toujours possible de continuer à freiner le véhicule en utilisant les autres dispositifs de freinage du véhicule en obtenant des résultats satisfaisants en termes de sécurité.
Le fait que le passage de la position de fonctionnement à la position de désengagement se fasse selon un pivotement axial du support de rouleaux autour de la direction rectiligne axiale permet de minimiser la quantité d’énergie nécessaire pour effectuer la transition entre les deux positions. Par ailleurs, l’utilisation d’une rondelle de désengagement et d’un support de rouleaux est simple et peu couteuse à mettre en œuvre puisque ces pièces peuvent être facilement fabriqués, par exemple par moulage, et intégrées dans la chaine d’assemblage du dispositif de serrage. En outre, le mécanisme de libération ainsi formé est peu encombrant.
En variante, l’invention comporte également l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison.
Le mécanisme de libération comprend un actionneur électrique destiné à faire pivoter axialement le support de rouleaux depuis la position de fonctionnement jusqu’à la position de désengagement. Ainsi, le passage du support de rouleaux de la position de fonctionnement à la position de désengagement est facilement contrôlé est mis en œuvre. Il peut notamment être réalisé à la demande ou programmé électroniquement pour être déclenché automatiquement dans certaines conditions, par exemple lorsqu’un capteur du véhicule détecte un blocage d’une roue.
L’actionneur électrique comprend un moteur électrique dont l’arbre de sortie est couplé à un mécanisme à engrenages destiné à coopérer avec le support de rouleaux sous l’action du moteur électrique afin de faire pivoter le support de rouleaux de la position de fonctionnement vers la position de désengagement. Il s’agit d’un assemblage simple et robuste permettant de contrôler facilement la position du support de rouleaux.
Le mécanisme à engrenages comprend une vis sans fin disposée tangentiellement par rapport au support de rouleaux et destinée à coopérer avec le support de rouleaux sous l’action du moteur électrique afin de faire pivoter le support de rouleaux de la position de fonctionnement vers la position de désengagement. On comprend que la vis sans fin est située en bout de chaine du mécanisme à engrenages et que c’est la rotation de cette vis sans fin, disposée tangentiellement par rapport au support de rouleaux, qui permet de le faire pivoter de la position de fonctionnement vers la position de désengagement.
Le support de rouleaux est une cage à rouleaux comprenant des ouvertures radiales destinées à coopérer avec des pignons du mécanisme à engrenages ou un filet de la vis sans fin sous l’action du moteur électrique afin de faire pivoter le support de rouleaux depuis la position de fonctionnement vers la position de désengagement. La cage à rouleaux facilite l’assemblage du dispositif, est économique et compacte. La présence des ouvertures radiales permet une prise simple, efficace et sûre avec les pignons du mécanisme à engrenages ou le filet de la vis sans fin afin de faire pivoter facilement la cage à rouleaux pour permettre le passage de la position de fonctionnement à la position de désengagement. Selon un mode de réalisation, la cage à rouleaux comprend une face portant les rouleaux et une face ouverte apte à recevoir la rondelle de désengagement de sorte que l’ensemble formé par la cage à rouleaux et la rondelle de désengagement est peu encombrant.
La rondelle de désengagement et le support de rouleaux sont configurés de telle sorte que la course de raccourcissement prédéterminée est comprise entre 0,5 et 10 mm, de préférence entre 1 et 3 mm, par exemple entre 1 ou 2 mm. Ces valeurs permettent d’obtenir un désengagement suffisant du dispositif de serrage, c’est-à-dire un désengagement pour lequel les éléments de friction ne sont plus en contact avec le disque de frein ou ne sont plus en contact avec lui de manière suffisante pour permettre le freinage de la roue. En outre, ces valeurs de course de raccourcissement sont suffisamment faibles de sorte qu’elles peuvent être obtenues rapidement et en utilisant relativement peu d’énergie. Le mécanisme de libération est ainsi compact et simple à fabriquer et intégrer au dispositif de serrage.
Le nombre de saillies d’appui de la rondelle de désengagement et le nombre de rouleaux du support de rouleaux est identique. On comprend que cette configuration offre le meilleur ratio de nombre saillies d’appui par rapport au nombre de rouleaux. Dans un mode de réalisation, chaque rouleau est en appui sur un sommet d’une saillie d’appui respective. Le passage de la position de fonctionnement à la position de désengagement est ainsi facilité. Selon d’autres modes de réalisation, le nombre de saillies d’appui est différent du nombre rouleaux.
Le mécanisme de libération est en outre configuré pour permettre un réengagement du dispositif de serrage en faisant pivoter axialement le support de rouleaux depuis la position de désengagement jusqu’à la position de fonctionnement. Ainsi, le dispositif de serrage est utilisable à nouveau sans qu’il n’y ait besoin d’une intervention d’un opérateur sur le dispositif de serrage. On comprend donc que le passage de la position de fonctionnement à la position de désengagement est réversible.
Le dispositif de serrage est du type à étrier flottant. Cette configuration permet d’utiliser moins d’actionneurs électriques et ainsi d’être plus compact. Bien entendu, dans le cas d’un dispositif de serrage du type à étrier fixe, il peut être envisagé que les deux butées de serrage solidaires chacune d’un actionneur électrique comportent chacune un mécanisme de libération. Il pourrait alors être déterminé si une seule (ou les deux) butée(s) de serrage nécessite(nt) la course de raccourcissement prédéterminée. Bien entendu, chaque course de raccourcissement prédéterminée est identique ou non à l’autre.
L’invention se rapporte également à un système de freinage pour véhicule comportant une paire d’éléments de friction destinée à coopérer par friction avec un disque, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de serrage tel que présenté plus haut agencé pour rapprocher la paire d’éléments de friction en direction de deux faces opposées du disque afin de l’enserrer.
Enfin, l’invention se rapporte à un véhicule caractérisé en ce qu’il comprend au moins un système de freinage tel que décrit précédemment.
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la est une vue schématique de dessus d’un véhicule dans lequel un système de freinage selon l’invention est montré ;
la est une vue schématique d’un système de freinage selon l’invention ;
la est une vue en perspective d’un dispositif de serrage selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
la est une vue partielle en coupe selon le plan IV-IV de la dans laquelle un mécanisme de libération selon le premier mode de réalisation de l’invention n’est pas représenté ;
la est une autre vue partielle en coupe selon le plan IV-IV de la dans laquelle un mécanisme de libération selon le premier mode de réalisation de l’invention est représenté ;
la est une vue en coupe du mécanisme de libération selon le premier mode de réalisation de l’invention en position de fonctionnement ;
la est une vue en coupe du mécanisme de libération selon le premier mode de réalisation de l’invention en position de désengagement ;
la est une vue partielle en coupe selon le plan IV-IV de la d’un dispositif de serrage selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
la est une vue en perspective d’une cage à rouleaux d’un mécanisme de libération selon le deuxième mode de réalisation de l’invention ;
la est une vue en perspective partiellement éclatée d’un mécanisme de libération selon le deuxième mode de réalisation de l’invention ; et
la est une vue en perspective du mécanisme de libération selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.
 Description détaillée
Dans tout ce qui suit, les orientations sont les orientations des figures. En particulier, les termes « supérieur », « inférieur », « gauche », « droit », « au-dessus », « en-dessous », « vers l’avant » et « vers l’arrière » s’entendent généralement par rapport au sens de représentation des figures. Toutefois, on distingue en outre une direction axiale A, confondue avec l’axe central de la longueur d’une vis 17.
L'invention s'applique à tout type de système 1 de freinage, notamment ceux destinés à équiper des véhicules 4 à moteur de type tourisme, SUV (« Sport Utility Vehicles »), deux roues (notamment motos), avions, véhicules industriels choisis parmi camionnettes, « Poids - lourds » - c'est-à-dire métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route tels qu'engins agricoles ou de génie civil -, ou autres véhicules de transport ou de manutention. L’invention s’applique également aux véhicules non motorisés comme notamment une remorque, une semi-remorque ou une caravane.
Dans le cas présent, le système 1 de freinage est du type électromécanique. Par « système 1 de freinage du type électromécanique », on entend tous les types de systèmes 1 de freinage comportant au moins un actionneur 12 électrique destiné à rapprocher des éléments 2a, 2b de friction entre eux afin de pincer latéralement un disque 3 solidaire d’une roue 5 de véhicule 4 pour le freiner (voir ).
Dans les exemples présentés ici, un système 1 de freinage avec un dispositif 7 de serrage du type à étrier flottant est utilisé permettant de limiter le nombre d’actionneurs électriques et ainsi d’être plus compact. Le dispositif 7 de serrage est formé d’un bâti 8, aussi appelé étrier, comportant un actionneur 12 électrique sur un seul côté et une chape 9 fixe par rapport au véhicule 4. Le bâti ou étrier 8 est déplaçable par rapport à la chape 9 et est agencé pour rapprocher l’élément 2b de friction une fois que l’élément 2a de friction est en contact avec le disque 3. Un tel dispositif 7 de serrage du type à étrier flottant permet d’utiliser moins d’actionneurs 12 électriques et ainsi d’être plus compact.
Bien entendu, l’invention s’applique également à un système 1 de freinage avec un dispositif 7 de serrage du type à étrier fixe, c'est-à-dire qu’un bâti ou étrier 8 fixe par rapport au véhicule 4 comporte un actionneur 12 électrique pour chaque élément 2a, 2b de chaque côté du disque 3 pour rapprocher respectivement les éléments 2a, 2b de friction afin d’entrer en contact avec le disque 3.
Dans le premier mode de réalisation illustré aux figures 2 à 7, l’invention se rapporte à un dispositif 7 de serrage destiné à exercer un déplacement relatif selon la direction axiale A entre les éléments 2a, 2b de friction. Le dispositif 7 de serrage comporte donc le bâti 8 supportant l’actionneur 12 électrique destiné à fournir la force de serrage et tous les organes de puissance et de contrôle associés afin notamment de gérer l’amplitude et la force de rapprochement. Le bâti 8 reçoit également un mécanisme 15 de conversion du mouvement de rotation d’un arbre 13 de sortie de l’actionneur 12 électrique en mouvement de translation selon la direction axiale A. Dans l’exemple illustré à la , le mécanisme 15 de conversion est couplé à l’actionneur 12 électrique à l’aide d’un rouage 14 réducteur. Il est donc obtenu un mouvement de déplacement relatif entre les éléments 2a, 2b de friction selon la direction rectiligne axiale A.
Avantageusement, le mécanisme 15 de conversion est du type à vis à billes et comporte principalement un écrou 16, une vis 17 et des billes 18. Une butée ou piston 11 de serrage montée folle sur l’extrémité libre de la vis 17 est déplacée par translation selon la direction axiale A grâce au filet externe de la vis 17 qui est couplé au taraudage de l’écrou 16 par l’intermédiaire des billes 18. La butée 11 de serrage est destinée à recevoir un élément 2a, 2b de friction à la manière d’un piston de système hydraulique. L’écrou 16 étant monté fixe dans le bâti 8, quand l’arbre 13 de sortie de l’actionneur 12 électrique imprime une rotation, la vis 17 est également entraînée en rotation et par guidage des billes 18 dans l’écrou 16 engendre un déplacement relatif entre l’extrémité libre de la vis 17 et le bâti 8.
Le mécanisme 15 de conversion permet, par l’utilisation de liaisons ponctuelles à l’aide des billes 18, de diminuer le frottement entre la vis 17 et l’écrou 16. On comprend donc que la transmission de force de l’actionneur 12 électrique aura un rendement peu impacté, c'est-à-dire que peu de force sera absorbée par le mécanisme 15 de conversion. En outre, la vis 17 est déplacée selon des mouvements de grande précision et selon une usure des surfaces négligeable. Enfin, le mouvement de rotation de l’arbre 13 de sortie de l’actionneur 12 électrique converti en mouvement de translation selon la direction axiale A est totalement réversible entre une position rapprochée des éléments 2a, 2b de friction, dite de contact avec le disque 3, et une position éloignée des éléments 2a, 2b de friction, dite de repos dans laquelle les éléments 2a, 2b de friction ne touchent pas le disque 3 illustrée à la , permettant de garantir une très grande fiabilité. Toutefois, comme il sera mentionné ci-après, cette grande fiabilité de mouvement ne permet pas de garantir une absence de risque de maintien accidentel de la force de serrage.
Avantageusement selon l'invention, le dispositif 7 de serrage comporte en outre un mécanisme 19 de libération de la butée 11 de serrage selon une course de raccourcissement prédéterminée permettant, en cas de maintien accidentel de la force de serrage, le désengagement du dispositif 7 de serrage.
Le mécanisme 19 de libération permet de raccourcir la longueur entre la butée 11 de serrage et l’actionneur 12 électrique pour permettre aux éléments 2a, 2b de friction de ne plus être en contact avec le disque 3 et ainsi libérer le mouvement du véhicule 4 sur lequel il est monté. Ainsi, même en cas d’incident entraînant le maintien accidentel du serrage, il est possible de manière sélective, c'est-à-dire programmée (une unité de contrôle du véhicule 4 à partir de valeurs d’au moins un capteur comme celui de rotation des roues 5, détermine si le mécanisme 19 de libération doit être activé) ou à la demande (un utilisateur ou un opérateur active le mécanisme 19 de libération à partir, par exemple, d’une commande spécifique d’un panneau de commande du véhicule 4), de désengager le dispositif 7 de serrage.
La course de raccourcissement prédéterminée dépend du système 1 de freinage dans lequel le mécanisme 19 de libération sera implanté. Elle est donc déterminée à l’avance et varie suivant les systèmes 1 de freinage afin de garantir que le déplacement permet de libérer la rotation de la roue 5 à laquelle le dispositif 7 de serrage est associé. De manière générale, la course de raccourcissement prédéterminée est comprise entre 0,5 et 10 mm, de préférence entre 1 et 3 mm, par exemple égale à 1 ou 2 mm. Le recul de la butée 11 de la distance prédéterminée permet donc la rotation de la roue 5 correspondante du véhicule 1.
Le mécanisme 19 de libération (non représenté sur la , représenté sur la ) comprend une rondelle 20 de désengagement comprenant une pluralité de creux 21 et de saillies 22 d’appui disposés régulièrement et en alternance les uns à la suite des autres. Dans le cas présent, la rondelle 20 de désengagement a une forme générale annulaire, la pluralité de creux 21 et de saillies 22 s’étendant à partir d’une première face de la rondelle 20 de désengagement, une deuxième face de la rondelle 20 de désengagement, opposée à la première face, étant plane (voir figures 6 et 7). Dans le cas présent, le sommet 23 de chaque saillie 22 d’appui est plat et est prolongé au niveau d’au moins une de ses extrémités par une rampe 24, plane dans le cas présent, qui forme ensuite un des creux 21 de la rondelle 20 de désengagement. D’autres modes de réalisation sont envisageables dans lesquels, par exemple, au moins une des rampes 24 n’est pas plane ou un sommet 23 d’au moins une des saillie 21 d’appui n’est pas plat.
Le mécanisme 19 de libération comprend également un support 25 de rouleaux 26 comprenant une pluralité de rouleaux 26. Le support 25 de rouleaux 26 a une forme annulaire avec un diamètre sensiblement identique à celui de la rondelle 20 de désengagement. Le support 25 de rouleaux 26 présente une première face plane et une deuxième face, opposée à la première face, comprenant des logements destinés à recevoir des rouleaux 26. Dans le cas présent, le support 25 de rouleaux 26 comprend vingt-quatre rouleaux 26. Bien entendu, selon les modes de réalisation, le nombre de rouleaux 26 varie. Par exemple, le support 25 de rouleaux 26 comprend entre dix et quarante rouleaux. Le nombre de rouleaux 26 dépend, par exemple, de la charge de freinage du système 1 de freinage et peut être déterminé par calcul. Par ailleurs, dans le mode de réalisation présenté, la rondelle 20 de désengagement comprend autant de saillies 22 d’appui que le mécanisme 19 de libération comprend de rouleaux 26. Autrement dit, dans le cas présent, la rondelle 20 de désengagement comprend vingt-quatre saillies 22 d’appui. Selon d’autres modes de réalisation, le nombre de saillies 22 d’appui est différent du nombre de rouleaux 26. Les rouleaux 26 sont montés mobiles en rotation autour de leur axe longitudinal dans les logements du support 25 de rouleaux 26 destinés à les recevoir. Les rouleaux 26 sont assemblés sur le support 25 de rouleaux 26 de manière à faciliter un pivotement axial autour de la direction rectiligne axiale A du support 25 de rouleaux 26. Les rouleaux 26 du support 25 de rouleaux sont destinés à coopérer avec les creux 21 et saillies 22 d’appui de la rondelle 20 de désengagement.
Le support 25 de rouleaux est configuré pour pivoter axialement autour de la direction rectiligne axiale A entre une première position, dite position de fonctionnement (voir ), dans laquelle chaque rouleau 26 est en appui sur le sommet 23 d’une des saillies 22 d’appui de la rondelle 20 de désengagement et une deuxième position, dite position de désengagement (voir ), dans laquelle chaque rouleau 26 est logé dans un des creux 21 de la rondelle 20 de désengagement.
Le mécanisme 19 de libération comprend un actionneur électrique (non représenté) destiné à faire pivoter axialement le support 25 de rouleaux 26 depuis la position de fonctionnement jusqu’à la position de désengagement. Avantageusement selon le premier mode de réalisation de l’invention, l’actionneur électrique comprend un moteur électrique (non représenté) dont l’arbre de sortie est couplé à un mécanisme 27 à engrenages destiné à coopérer avec le support 25 de rouleaux 26 sous l’action du moteur électrique afin de le faire pivoter de la position de fonctionnement vers la position de désengagement. Le mécanisme 27 à engrenages comprend notamment une vis sans fin 28 disposée tangentiellement par rapport au support 25 de rouleaux 26 et destinée à coopérer avec le support 25 de rouleaux 26 sous l’action du moteur électrique afin de le faire pivoter de la position de fonctionnement à la position de désengagement. Le passage de la position de fonctionnement à la position de désengagement peut ainsi être réalisé facilement de manière sélective, c’est-à-dire programmé ou à la demande, afin en cas d’incident entrainant le maintien de la force de serrage, de désengager le dispositif de serrage. Comme indiqué précédemment, le pivotement du support 25 de rouleaux 26 est facilité par la présence des rouleaux 26.
Les différentes étapes du passage de la position de fonctionnement à la position de désengagement sont décrites ci-après. Elles sont mises en œuvre de manière sélective, soit à la demande d’un opérateur, soit automatiquement lorsque, par exemple, une unité de contrôle du véhicule a détecté le maintien d’une force de serrage. Ces étapes sont mises en œuvre sous l’action de l’actionneur électrique, et notamment de son moteur électrique, qui fait pivoter le support 25 de rouleaux 26 axialement autour de la direction rectiligne axiale A par l’intermédiaire de la vis sans fin 28.
Une première étape du passage de la position de fonctionnement à la position de désengagement consiste en un pivotement du support 25 de rouleaux 26 lors duquel chaque rouleau 26 roule sur le sommet 23 de la saillie 22 d’appui contre laquelle il est en appuie. Au cours de cette première étape, la distance C entre le support 25 de rouleaux 26 et la rondelle 20 de désengagement, et donc la distance entre la butée 11 de serrage et l’actionneur 12 électrique, n’est pas modifiée.
Lors d’une deuxième étape, alors que support 25 de rouleaux 26 continue de pivoter axialement, chaque rouleau 26 s’engage sur une des rampes 24 qui est inclinée en direction d’un des creux 21 de la rondelle 20 de désengagement. La distance C entre le support 25 de rouleaux 26 et la rondelle 20 de désengagement, et donc la distance entre la butée 11 de serrage et l’actionneur 12 électrique, commence à être raccourcie.
Lors d’une troisième étape, le support 25 de rouleaux 26 continue à pivoter axialement et chaque rouleau 26 parcourt la rampe 24 sur laquelle il s’est engagé. Puisque cette rampe 24 est inclinée, ce parcours entraine un rapprochement entre le support 25 de rouleaux 26 et la rondelle 20 de désengagement et donc une diminution de la distance entre la butée 11 de serrage et l’actionneur 12 électrique. Autrement dit, la distance C entre les sommets 23 des saillies d’appui et la deuxième face du support 25 de rouleaux 26 diminue au fur et à mesure que le support 25 de rouleaux 26 pivote axialement et que les rouleaux 26 parcourent leurs rampes 24 respectives.
Enfin, lors d’une quatrième et dernière étape, le support 25 de rouleaux 26 finit son mouvement de pivotement axial et chaque rouleau 26 finit de parcourir sa rampe 24 respective et est logé dans un des creux 21 de la rondelle 20 de désengagement. Cette position correspond à la position de désengagement (voir ). Dans cette position, la distance C entre les sommets 23 des saillies d’appui et la deuxième face du support 25 de rouleaux 26 est la plus courte possible.
Comme indiqué précédemment et comme représenté sur les figures 6 et 7, le passage de la position de fonctionnement à la position de désengagement entraine un raccourcissement prédéterminé de la distance C dû au rapprochement entre le support 25 de rouleaux 26 et la rondelle 20 de désengagement. La butée 11 de serrage étant en appui contre le support 25 de rouleaux 26 par l’intermédiaire d’autres éléments du dispositif 7 de serrage, ce raccourcissement entraine un déplacement rectiligne axial de la butée 11 de serrage selon une course de raccourcissement prédéterminée, correspondant au raccourcissement de la distance C, qui permet, en cas de maintien accidentel de la force de serrage, le désengagement du dispositif 7 de serrage. En effet, même si le dispositif 7 de serrage est maintenu accidentellement en position de freinage, par exemple à cause d’une défaillance de l’actionneur électrique 12, la course de raccourcissement prédéterminée permet de désengager le dispositif 7 de serrage en écartant la butée 11 de serrage, et donc l’élément 2a, 2b de friction auquel il est associé, du disque 3 de frein afin de cesser le freinage. Avantageusement selon l’invention, la rondelle 20 de désengagement et le support 25 de rouleaux 26 sont configurés de telle sorte que la course de raccourcissement prédéterminée est comprise entre 0,5 et 10 mm, de préférence entre 1 et 3 mm, par exemple 1 ou 2 mm. Ces valeurs permettent d’obtenir un désengagement suffisant du dispositif 7 de serrage, c’est-à-dire un désengagement pour lequel les éléments 2a, 2b de friction ne sont plus en contact avec le disque 3 de frein ou ne sont plus en contact avec lui de manière suffisante pour permettre le freinage. En outre, ces valeurs de course de raccourcissement sont suffisamment faibles de sorte qu’elles peuvent être obtenues rapidement et en utilisant relativement peu d’énergie. De plus, le mécanisme 19 de libération est ainsi compact et simple à fabriquer et intégrer au dispositif 7 de serrage.
Dans le mode de réalisation présenté, le mécanisme 19 de libération est en outre configuré pour permettre un réengagement du dispositif 7 de serrage en faisant pivoter axialement le support 25 de rouleaux 26 depuis la position de désengagement (voir ) jusqu’à la position de fonctionnement (voir ). Pour cela, avantageusement, l’actionneur électrique est également configuré pour faire pivoter axialement le support 25 de rouleaux 26 de la position de désengagement jusqu’à la position de fonctionnement. Le passage de la position de désengagement à la position de fonctionnement peut ainsi être réalisé facilement de manière sélective, c’est-à-dire programmé ou à la demande, afin de rendre le dispositif 7 de serrage à nouveau opérationnel après un désengagement sans nécessiter l’intervention manuelle d’un opérateur sur le dispositif 7 de serrage ou le système 1 de freinage. Le moteur électrique, le mécanisme 27 à engrenages et la vis sans fin 28 sont configurés de telle sorte que, sous l’action du moteur électrique, la vis sans fin 28 fait pivoter le support 25 de rouleaux 26 dans le sens inverse de celui nécessaire pour passer de la position de fonctionnement à la position de désengagement. Ainsi, les étapes précédemment décrites pour passer de la position de fonctionnement à la position de désengagement sont réalisées mais dans le sens inverse. Le pivotement axial du support 25 de rouleaux 26 dans ce sens inverse entraine le parcours par chaque rouleau 26 d’une des rampes 24 de la rondelle 20 de désengagement depuis un des creux 21 vers un sommet 23 d’une des saillies 22 d’appui. Ce parcours provoque un éloignement axial entre le support 25 de rouleaux 26 et la rondelle 20 de désengagement et donc un allongement de la distance C. Autrement dit, la distance entre la butée 11 de serrage et l’actionnaire 12 électrique est allongée. En conséquence, les éléments de friction 2a, 2b se rapprochent du disque 3 de frein et sont ainsi aptes à coopérer avec celui-ci et l’enserrer afin de freiner la roue 3.
Les figures 8 à 11 illustrent un mécanisme 19 de libération selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. On décrit ci-après les principales différences entre le premier et deuxième mode de réalisation. Les éléments qui ne sont pas décrits en détails sont identiques ou similaires à ceux décrits pour le premier mode de réalisation. En outre, afin de faciliter la compréhension de l’invention, les mêmes références numériques ont été utilisées pour des éléments homologues entre les deux modes de réalisation.
Dans le deuxième mode de réalisation, le support 25 de rouleaux 26 a la forme d’une cage à rouleaux 26 (voir ). S’agissant du même élément, la cage à rouleaux 26 est donc désigné ci-après avec la même référence que le support 25 de rouleaux 26. La cage 25 à rouleaux 26 comprend des ouvertures 29 radiales destinées à coopérer avec des pignons 30 du mécanisme 27 à engrenages sous l’action du moteur électrique 31 afin de faire pivoter le support 25 de rouleaux 26, c’est-à-dire la cage 25 à rouleaux 26, depuis la position de fonctionnement vers la position de désengagement. La présence des ouvertures 29 radiales permet une prise simple, efficace et sûre avec les pignons 30 du mécanisme 27 à engrenages afin de faire pivoter facilement la cage 25 à rouleaux 26. La cage 25 à rouleaux 26 comprend une première face 32 portant les rouleaux 25 et une deuxième face 33 ouverte. La cage 25 à rouleaux 26 est ainsi apte à recevoir la rondelle 20 de désengagement par sa deuxième face 33 ouverte de sorte que ces deux éléments s’emboitent et que l’ensemble formé par la cage 25 à rouleaux 26 et la rondelle 20 de désengagement est peu encombrant (voir figures 10 et 11).
Le mécanisme 19 de libération comprend en outre une rondelle 34 de roulement. La rondelle 34 de roulement a une forme générale annulaire et présente deux faces planes. Elle est située en regard de la première face 32 de la cage 25 à rouleaux 26 et une de ses faces est destinée à servir de surface d’appui pour les rouleaux 26 de la cage 25 à rouleaux 26 afin de faciliter le roulement de ceux-ci et donc le pivotement de la cage 25 à rouleaux 26. La rondelle 34 de roulement facilite ainsi le passage de la position de fonctionnement à la position désengagement et de la position de désengagement à la position de fonctionnement, le cas échéant. La butée 11 de serrage, par l’intermédiaire d’autres éléments du dispositif 7 de serrage, est en appui contre la rondelle 34 de roulement et donc contre la cage 25 à rouleaux 26 (voir ).
De manière similaire au premier mode de réalisation, en cas de maintien accidentel de la force de serrage, il est possible de provoquer le désengagement du dispositif 7 de serrage. Pour cela, il est possible de manière sélective, c’est-à-dire programmé (par exemple avec une unité de contrôle du véhicule 4 à partir de valeurs d’au moins un capteur comme celui de rotation des roues, détermine si le mécanisme 19 de libération doit être activé) ou à la demande (un utilisateur ou un opérateur active le mécanisme 19 de libération à partir, par exemple, d’une commande spécifique d’un panneau de commande du véhicule 4), de désengager le dispositif 7 de serrage.
Une fois qu’il a été détecté qu’un désengagement du dispositif 7 de serrage est souhaité ou nécessaire, le moteur électrique 31 du mécanisme 19 de libération entraine en rotation le mécanisme 27 à engrenages via son arbre de sortie. Les pignons 30 du mécanismes 27 à engrenages, en prise avec les ouvertures 29 radiales de la cage 25 à rouleaux 26, entrainent cette dernière en rotation de manière à la faire pivoter axialement autour de la direction rectiligne axiale A afin de la faire passer de la position de fonctionnement vers la position de désengagement.
Au cours d’étapes similaires à celles indiquées précédemment pour le premier mode de réalisation, au cours du pivotement axial de la cage 25 à rouleaux 26, chaque rouleau 26 qui était initialement en appui contre un sommet 23 d’une des saillies 22 d’appui de la rondelle 20 de désengagement roule sur ce sommet 23 puis parcourt une des rampes 24 de la rondelle 20 de désengagement jusqu’à venir se loger dans un creux 21 de la rondelle 20 de désengagement. Au cours de ce parcours, la cage 25 à rouleaux 26 se rapproche de la rondelle 20 de désengagement en réduisant la distance C (non représentée pour le deuxième mode de réalisation). De manière similaire au premier mode de réalisation, ce rapprochement, dû au déplacement de cage 25 à rouleaux 26, provoque un déplacement axial de la butée 11 de serrage et donc des éléments de friction 2a, 2b qui s’éloignent du disque 3 de frein selon une course de raccourcissement prédéterminée. Avantageusement selon l’invention, la rondelle 20 de désengagement et la cage 25 à rouleaux 26 sont configurés de telle sorte que la course de raccourcissement prédéterminée est comprise entre 0,5 et 10 mm, de préférence entre 1 et 3 mm, par exemple 1 ou 2 mm.
Dans le mode de réalisation présenté, le mécanisme 19 de libération est en outre configuré pour permettre un réengagement du dispositif 7 de serrage en faisant pivoter axialement la cage 25 à rouleaux 26 depuis la position de désengagement jusqu’à la position de fonctionnement. Pour cela, avantageusement, le moteur électrique 31 est également configuré pour faire pivoter axialement la cage 25 à rouleaux 26 de la position de désengagement jusqu’à la position de fonctionnement. Le passage de la position de désengagement à la position de fonctionnement peut ainsi être réalisé facilement de manière sélective, c’est-à-dire programmé ou à la demande, afin de rendre le dispositif 7 de serrage à nouveau opérationnel après un désengagement sans nécessiter l’intervention manuelle d’un opérateur sur le dispositif 7 de serrage ou le système 1 de freinage. Le moteur électrique 31 et le mécanisme 27 à engrenages sont configurés de telle sorte que, sous l’action du moteur électrique 31, les pignons 30 du mécanisme 27 à engrenages font pivoter la cage 25 à rouleaux 26 dans le sens inverse de celui nécessaire pour passer de la position de fonctionnement à la position de désengagement. Ainsi, les étapes précédemment décrites pour passer de la position de fonctionnement à la position de désengagement sont réalisées mais dans le sens inverse. Le pivotement axial de la cage 25 à rouleaux 26 entraine le parcours par chaque rouleau 26 d’une des rampes 24 depuis un des creux 21 de la rondelle 20 de désengagement vers un sommet 23 d’une des saillie 22 d’appui. Ce parcours provoque un éloignement axial entre la cage 25 à rouleaux 26 et la rondelle 20 de désengagement et donc un allongement de la distance C. En conséquence, les éléments de friction 2a, 2b se rapprochent du disque 3 de frein et sont aptes à coopérer et l’enserrer afin de freiner la roue 3.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de prévoir l’utilisation d’une cage 25 à rouleaux 26 avec un mécanisme de libération tel que décrit pour le premier mode de réalisation, c’est-à-dire avec un mécanisme de libération comprenant une vis sans fin disposée tangentiellement par rapport à la cage 25 à rouleaux 26. Selon d’autres modes de réalisation l’actionneur du mécanisme de libération n’est pas électrique mais hydraulique.
Liste de références
C : course de raccourcissement
1 : système de freinage
2a, 2b : éléments de friction
3 : disque
4 : véhicule
5 : roue
7 : dispositif de serrage
8 : bâti
9 : chape
11 : butée de serrage
12 : actionneur électrique
13 : arbre de sortie
14 : rouage de réduction
15 : mécanisme de conversion
16 : écrou
17 : vis
18 : billes
19 : mécanisme de libération
20 : rondelle de désengagement
21 : creux de la rondelle de désengagement
22 : saillie de la rondelle de désengagement
23 : sommet de saillie
24 : rampe
25 : support de rouleaux
26 : rouleau
27 : mécanisme à engrenages
28 : vis sans fin
29 : ouvertures radiales de la cage à rouleaux
30 : pignons du mécanisme 27 à engrenages
31 : moteur électrique
32 : première face de la cage à rouleaux
33 : deuxième face de la cage à rouleaux
34 : rondelle de roulement

Claims (11)

  1. Dispositif (7) de serrage pour système (1) de freinage destiné à exercer un déplacement relatif entre des éléments (2a, 2b) de friction et comportant un bâti (8) supportant un actionneur (12) électrique destiné à fournir une force de serrage à une butée (11) de serrage afin de permettre le mouvement de déplacement relatif entre les éléments (2a, 2b) de friction selon une direction rectiligne axiale (A), caractérisé en ce que le dispositif (7) de serrage comporte en outre un mécanisme (19) de libération de la butée (11) de serrage selon une course de raccourcissement prédéterminée permettant, en cas de maintien accidentel de la force de serrage, le désengagement du dispositif (7) de serrage, dans lequel le mécanisme (19) de libération comprend :
    - une rondelle (20) de désengagement comprenant une pluralité de creux (21) et de saillies (22) d’appui disposés régulièrement et en alternance les uns à la suite des autres,
    - un support (25) de rouleaux (26) comprenant une pluralité de rouleaux (26) destinés à coopérer avec les creux (21) et les saillies (22) d’appui de la rondelle (20) de désengagement, le support (25) de rouleaux (26) étant configuré pour pivoter axialement autour de la direction rectiligne axiale (A) entre une première position, dite position de fonctionnement, dans laquelle chaque rouleau (26) est en appui sur un sommet (23) d’une des saillies (22) d’appui de la rondelle (20) de désengagement et une deuxième position, dite position de désengagement, dans laquelle chaque rouleau (26) est logé dans un des creux (21) de la rondelle (20) de désengagement.
  2. Dispositif (7) de serrage selon la revendication 1, dans lequel le mécanisme (19) de libération comprend un actionneur électrique destiné à faire pivoter axialement le support (25) de rouleaux (26) depuis la position de fonctionnement jusqu’à la position de désengagement.
  3. Dispositif (7) de serrage selon la revendication 2, dans lequel l’actionneur électrique comprend un moteur (31) électrique dont l’arbre de sortie est couplé à un mécanisme (27) à engrenages destiné à coopérer avec le support (25) de rouleaux (26) sous l’action du moteur (31) électrique afin de faire pivoter le support (25) de rouleaux (26) de la position de fonctionnement vers la position de désengagement.
  4. Dispositif (7) de serrage selon la revendication 3, dans lequel le mécanisme (27) à engrenages comprend une vis sans fin (28) disposée tangentiellement par rapport au support (25) de rouleaux (26) et destinée à coopérer avec le support (25) de rouleaux (26) sous l’action du moteur (31) électrique afin de faire pivoter le support (25) de rouleaux (26) de la position de fonctionnement vers la position de désengagement.
  5. Dispositif (7) de serrage selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le support (25) de rouleaux (26) est une cage à rouleaux comprenant des ouvertures (29) radiales destinées à coopérer avec des pignons (30) du mécanisme (27) à engrenages ou un filet de la vis sans fin (28) sous l’action du moteur (31) électrique afin de faire pivoter le support (25) de rouleaux (26) depuis la position de fonctionnement vers la position de désengagement.
  6. Dispositif (7) de serrage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la rondelle (20) de désengagement et le support (25) de rouleaux (26) sont configurés de telle sorte que la course de raccourcissement prédéterminée est comprise entre 0,5 et 10 mm.
  7. Dispositif (7) de serrage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre de saillies (22) d’appui de la rondelle (20) de désengagement et le nombre de rouleaux (26) du support (25) de rouleaux (26) est identique.
  8. Dispositif (7) de serrage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mécanisme (19) de libération est en outre configuré pour permettre un réengagement du dispositif (7) de serrage en faisant pivoter axialement le support (25) de rouleaux (26) depuis la position de désengagement jusqu’à la position de fonctionnement.
  9. Dispositif de serrage selon l’une quelconque des revendications précédentes, étant du type à étrier flottant.
  10. Système (1) de freinage pour véhicule (4) comportant une paire d’éléments (2a, 2b) de friction destinée à coopérer par friction avec un disque (3), caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif (7) de serrage selon l’une quelconque des revendications précédentes agencé pour rapprocher la paire d’éléments (2a, 2b) de friction en direction de deux faces opposées du disque (3) afin de l’enserrer.
  11. Véhicule (4) caractérisé en ce qu’il comprend au moins un système (1) de freinage selon la revendication précédente.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000061962A1 (fr) * 1999-04-13 2000-10-19 Continental Teves Ag & Co. Ohg Frein a disque a garniture partielle comportant une unite d'actionnement electromecanique
FR2849136A1 (fr) * 2002-12-20 2004-06-25 Bosch Gmbh Robert Moteur de frein a disque a rattrapage d'usure, et frein a disque equipe d'un tel moteur
DE102006012440A1 (de) * 2006-03-17 2007-09-20 Siemens Ag Bremse mit Spindel und Kurvenscheiben-Anordnung

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