FR2871207A1 - Disk brake controlling process for motor vehicle, involves controlling motor for actuating movable plate to reciprocating complementary movement to cancel frictions of sliding pin for providing clearance between disk and plate - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un procédé de desserrage d'un frein àThe present invention relates to a method of loosening a brake to
disque à étrier flottant comportant notamment au moins un moyen de commande électrique. floating caliper disc including in particular at least one electrical control means.
Un frein à disque à étrier flottant est un dispositif de freinage bien connu, utilisé notamment sur les véhicules automobiles. Un tel dispositif est constitué d'une part d'un disque monté sur le moyeu d'une roue, d'autre part d'un étrier monté glissant sur une colonnette fixée sur le pivot de roue, l'étrier portant d'une part une plaquette fixe, d'autre part une plaquette mobile entraînée par un piston animé par un moyen de serrage et desserrage. Au repos, les plaquettes sont écartées de façon à laisser des jeux entre chacune de ces plaquettes et le disque. Lors du freinage, les deux plaquettes sont rapprochées l'une de l'autre afin de pincer le disque et assurer ainsi un effort de freinage par frottement. Lors du pincement du disque par les deux plaquettes, l'étrier est déplacé par glissement sur la colonnette, pour que la plaquette fixe vienne au contact du disque. Lorsqu'on souhaite relâcher le freinage, le dispositif de déplacement de la plaquette mobile est actionné de façon à écarter cette plaquette mobile d'une distance déterminée. Dans cette disposition, et du fait notamment des frottements qui existent sur la colonnette, l'étrier reste en position, si bien que la plaquette fixe continue à frotter sur le disque du frein. Il en résulte un bruit parasite ainsi qu'une usure inutile des plaquettes. A floating caliper disc brake is a well known braking device, used in particular on motor vehicles. Such a device is constituted firstly of a disc mounted on the hub of a wheel, secondly of a stirrup slidably mounted on a small column fixed on the wheel pivot, the stirrup bearing on the one hand a fixed plate, on the other hand a movable plate driven by a piston driven by a clamping and loosening means. At rest, the pads are spaced so as to leave games between each of these pads and the disc. During braking, the two plates are brought closer to each other in order to pinch the disc and thus ensure a frictional braking force. When pinching the disc by the two plates, the stirrup is moved by sliding on the column, so that the fixed plate comes into contact with the disc. When it is desired to release the braking, the device for moving the movable plate is actuated so as to move the movable plate by a determined distance. In this arrangement, and in particular because of the friction that exist on the column, the stirrup remains in position, so that the fixed plate continues to rub on the brake disc. This results in unwanted noise and unnecessary wear pads.
Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un moyen pour que, en fin de desserrage, le jeu qui existe entre le disque et les plaquettes de frein soit bien réparti de chaque côté du disque entre chacune des plaquettes et le disque, de façon à éviter des frottements parasites d'une plaquette contre le disque. The object of the present invention is to overcome this disadvantage by proposing a means so that, at the end of loosening, the clearance between the disc and the brake pads is well distributed on each side of the disc between each of the plates and the disc, so as to avoid parasitic friction of a plate against the disc.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de desserrage d'un frein du type comprenant un étrier flottant monté glissant sur une colonnette de coulissement, portant une plaquette fixe et une plaquette montée mobile entraînée par au moins un moyen électrique, pouvant pincer un disque solidaire du moyeu d'une roue, selon lequel, pour desserrer le frein lorsque le frein est serré, on fait effectuer à la plaquette mobile un mouvement de desserrage qui l'écarte de la plaquette fixe de façon à créer un jeu supérieur à une valeur déterminée par avance entre les plaquettes et le disque, et on commande l'au moins un moyen électrique pour qu'il fasse effectuer à la plaquette mobile au moins un mouvement complémentaire alterné, de façon à annuler les frottements de la colonnette de coulissement, afin de répartir les jeux entre le disque et chacune des plaquettes. To this end, the subject of the invention is a method for loosening a brake of the type comprising a floating yoke slidably mounted on a sliding pin, carrying a fixed plate and a mobile mounted plate driven by at least one electrical means, which can pinching a disc integral with the hub of a wheel, according to which, to release the brake when the brake is tightened, is made to the movable plate a release movement which deviates from the fixed plate so as to create a higher clearance at a value determined in advance between the plates and the disc, and the at least one electrical means is controlled so that it makes the movable plate perform at least one complementary alternating movement, so as to cancel the friction of the column of sliding, in order to distribute the games between the disc and each of the plates.
Le mouvement de desserrage et l'au moins un mouvement 1 o complémentaire alterné peuvent être effectués simultanément. The loosening movement and the at least one alternating complementary movement can be performed simultaneously.
L'au moins un mouvement complémentaire alterné peut également être effectué après la fin du mouvement de desserrage. The at least one alternating complementary movement can also be performed after the end of the loosening movement.
De préférence, le mouvement alterné est effectué à une fréquence comprise entre 0,5 et 5 Hertz. Preferably, the alternating movement is carried out at a frequency of between 0.5 and 5 Hertz.
Le moyen électrique, peut être, par exemple un moteur électrique entraînant un dispositif vis sans fin/écrou, et, pour faire effectuer l'au moins un mouvement alterné complémentaire, on envoie au moteur électrique au moins une commande arrêt/marche et un signal d'inversion du sens de fonctionnement, à une fréquence correspondant à la fréquence du mouvement complémentaire alterné. The electrical means may be, for example an electric motor driving a worm / nut device, and, to perform the at least one complementary alternating movement, is sent to the electric motor at least one stop / walk command and a signal reversal of the direction of operation, at a frequency corresponding to the frequency of the alternating complementary movement.
Le moteur est par exemple un moteur à courant continu alimenté par un pont en H à transistors M.O.S, et on peut hacher la commande arrêt/marche et adapter le rapport cyclique de la commande arrêt/marche, de façon à piloter la vitesse du moteur. The motor is, for example, a DC motor powered by an H-bridge with M.O.S transistors, and it is possible to chop the stop / start control and adapt the duty cycle of the on / off control, so as to control the speed of the motor.
De préférence, on hache la commande à une fréquence comprise entre 10 et 100 K Hertz. Preferably, the control is chopped at a frequency between 10 and 100 K Hertz.
L'invention concerne également un frein à disque du type à étrier flottant comprenant au moins un moteur électrique entraînant un dispositif du type vis sans fin/écrou, qui comprend en outre un dispositif de commande 3o pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. The invention also relates to a floating caliper type disc brake comprising at least one electric motor driving a device of the worm / nut type, which further comprises a control device 30 for the implementation of the method according to the invention. invention.
Le moteur électrique entraînant le dispositif vis sans fin/écrou peut constituer le moyen de serrage et de desserrage du frein pour l'utilisation sur route. The electric motor driving the worm / nut device may be the means for clamping and releasing the brake for use on the road.
Le moteur électrique entraînent le dispositif vis sans fin/écrou peut également constituer un moyen de serrage et de desserrage du frein pour l'utilisation du frein comme frein de parking. The electric motor driving the worm / nut device can also constitute a means of clamping and loosening the brake for the use of the brake as a parking brake.
L'invention concerne, enfin, un véhicule automobile qui comporte un dispositif de freinage à disques du type à étriers flottants selon l'invention, piloté par un moyen de pilotage adapté pour mettre en oeuvre le procédé 1 o selon l'invention. Finally, the invention relates to a motor vehicle which comprises a floating disc braking type device according to the invention, controlled by a control means adapted to implement the method 1 o according to the invention.
L'invention va maintenant être décrite plus en détails mais de façon non limitative en faisant référence aux figures annexées dans lesquelles: les figures 1A, 1B, 1C, 1 D représentent des vues schématiques partielles d'un frein à disque à étrier flottant et à commande électrique, dans quatre positions de fonctionnement distinctes. The invention will now be described in more detail but in a nonlimiting manner with reference to the appended figures in which: FIGS. 1A, 1B, 1C, 1D show partial schematic views of a floating caliper disc brake and electrical control, in four distinct operating positions.
- les figures 2A, 2B et 2C représentent trois modes de commande de desserrage d'un frein à disque à étrier flottant à commande électrique. FIGS. 2A, 2B and 2C show three modes of loosening control of an electrically controlled floating caliper disk brake.
- la figure 3 est une représentation schématique des circuits de commande du moteur électrique d'un frein à disque à étrier flottant à 2 o commande électrique. FIG. 3 is a diagrammatic representation of the control circuits of the electric motor of an electrically operated floating caliper disc brake.
Un frein à disque à commande électrique comporte un étrier flottant 1 portant d'une part une plaquette fixe 2 et d'autre part une plaquette mobile 3 montée sur un piston mobile 4 entraîné par un moyen de commande électrique constitué d'un dispositif à vis sans fin/écrou 6 entraîné par un moteur 5. L'étrier flottant 1 est monté mobile en translation sur une colonnette 8, elle-même portée par le pivot d'une roue non représentée. L'étrier 1 est disposé à cheval sur un disque 7 solidaire du moyeu d'une roue. L'étrier 1 est disposé de telle sorte que le disque 7 puisse être pincé entre les deux plaquettes 2 et 3 du frein à disque. An electrically-controlled disk brake comprises a floating caliper 1 bearing on the one hand a fixed plate 2 and on the other hand a movable plate 3 mounted on a mobile piston 4 driven by an electrical control means consisting of a screw device endless / nut 6 driven by a motor 5. The floating stirrup 1 is mounted to move in translation on a column 8, itself carried by the pivot of a wheel not shown. The stirrup 1 is arranged astride a disc 7 integral with the hub of a wheel. The stirrup 1 is arranged so that the disc 7 can be clamped between the two plates 2 and 3 of the disc brake.
A la figure 1A, on a représenté le frein/disque en position repos, c'està-dire dans la position dans laquelle il n'assure pas de freinage. Dans cette position, le disque 7 et les plaquettes 2 et 3 sont séparés par des jeux 9 et 10 répartis de façon équitable de chaque côté du disque 7. In Figure 1A, there is shown the brake / disc in the rest position, that is to say in the position in which it does not provide braking. In this position, the disk 7 and the plates 2 and 3 are separated by games 9 and 10 distributed equitably on each side of the disk 7.
A la figure 1B, on a représenté le frein serré, c'est-à-dire assurant le freinage. Dans cette disposition, le piston 4 de support de la plaquette 3 a été déplacé dans le sens de la flèche de façon à serrer le disque 7 entre les deux plaquettes 2 et 3, ce qui a provoqué un mouvement complémentaire de l'étrier 1 qui a glissé sur la colonnette 8 dans le sens indiqué par la flèche. In Figure 1B, there is shown the brake applied, that is to say ensuring braking. In this arrangement, the support piston 4 of the wafer 3 has been moved in the direction of the arrow so as to clamp the disk 7 between the two wafers 2 and 3, which caused a complementary movement of the stirrup 1 which slid on the column 8 in the direction indicated by the arrow.
Sur la figure 1C, on a représenté le disque après desserrage. Pour assurer le desserrage, la plaquette 3 est écartée du disque 7 par un mouvement du piston 8 dans le sens indiqué par la flèche sur la figure, ce mouvement étant provoqué à l'aide du moteur électrique 5 entraînant le dispositif vis sans fin/écrou 6. Du fait des frottement qui peuvent exister entre l'étrier 1 et la colonnette 8, l'étrier reste en position par rapport au disque 7 et par rapport à colonnette 8. Il en résulte qu'il se forme une jeu 9' entre le disque 7 et la plaquette mobile 3, alors que la plaquette fixe 2 reste au contact du disque 7. In Figure 1C, there is shown the disc after loosening. To ensure loosening, the plate 3 is spaced from the disk 7 by a movement of the piston 8 in the direction indicated by the arrow in the figure, this movement being caused by means of the electric motor 5 driving the worm / nut device 6. Because of the friction that may exist between the stirrup 1 and the column 8, the stirrup remains in position relative to the disc 7 and relative to the column 8. As a result, a clearance 9 'is formed between the disk 7 and the mobile plate 3, while the fixed plate 2 remains in contact with the disk 7.
Afin de bien répartir les jeux entre les deux plaquettes et le disque, et en particulier de façon à obtenir un jeu significatif entre la plaquette 2 et le disque 7, d'une part, et entre la plaquette mobile 3 et le disque 7 d'autre part, on soumet le piston 8 qui porte la plaquette mobile 3 à un mouvement alterné, comme représentée sur la figure ID, de façon à engendrer une vibration qui annule les frottements qui peuvent exister entre l'étrier 1 et la colonnette 8. Ceci provoque un mouvement de l'étrier qui recentre l'étrier par rapport au disque 7, et il en résulte la création d'un jeu 10 entre la plaquette fixe 2 et le disque 7 d'une part et un jeu 9, entre le disque 7 et la plaquette mobile 3. D'autre part, cette disposition est d'ailleurs celle qui correspond à la situation initiale du frein représenté à la figure 1A. In order to properly distribute the games between the two plates and the disc, and in particular so as to obtain a significant clearance between the plate 2 and the disc 7, on the one hand, and between the mobile plate 3 and the disc 7 of on the other hand, the piston 8 which carries the movable plate 3 is subjected to an alternating movement, as represented in FIG. 1D, so as to generate a vibration which cancels the friction that may exist between the stirrup 1 and the baluster 8. causes a movement of the stirrup which recentre the stirrup relative to the disc 7, and this results in the creation of a game 10 between the fixed plate 2 and the disc 7 on the one hand and a game 9, between the disc 7 and the mobile plate 3. On the other hand, this provision is also that which corresponds to the initial situation of the brake shown in Figure 1A.
Pour mettre en oeuvre ce procédé, on peut utiliser par exemple un frein dont la commande électrique comporte un moteur à courant continu 5, 2871207 5 qui est commandé par un dispositif représenté à la figure 3. Le moteur 5 à courant continu est relié à une source de courant électrique 12 par l'intermédiaire d'un pont en H repéré généralement par 13, constitué par quatre transistors MOS T1, T2, T3, T4, qui sont pilotés par un micro processeur 14. To implement this method, it is possible to use for example a brake whose electrical control comprises a DC motor 5, 2871207 5 which is controlled by a device shown in FIG. 3. The DC motor 5 is connected to a electric current source 12 via an H bridge generally identified by 13, consisting of four MOS transistors T1, T2, T3, T4, which are controlled by a microprocessor 14.
Ce dispositif de commande du moteur fonctionne d'une façon connue en ellemême, qui est telle que, lorsque les transistors T1 et T4 sont fermés et les transistors T2 et T3 sont ouverts, le moteur tourne dans un sens; lorsque les transistors T1 et T4 sont ouverts, et les transistors T2 et T3 sont 1 o fermés, le moteur tourne en sens inverse; lorsque les transistors T1, T4, T2 et T3 sont ouverts, le moteur est au repos et peut tourner librement; et lorsque les transistors T2 et T4 sont fermés et T1 et T3 sont ouverts, ou l'inverse, le moteur est au repos en cours circuit c'està-dire qu'il est bloqué en rotation. This motor control device operates in a manner known in itself, which is such that, when the transistors T1 and T4 are closed and the transistors T2 and T3 are open, the motor rotates in one direction; when the transistors T1 and T4 are open, and the transistors T2 and T3 are closed, the motor rotates in the opposite direction; when the transistors T1, T4, T2 and T3 are open, the motor is at rest and can rotate freely; and when the transistors T2 and T4 are closed and T1 and T3 are open, or conversely, the motor is at rest during the circuit that is to say that it is locked in rotation.
Le micro processeur de commande 14 peut envoyer des signaux de commande arrêt/marche au moteur ainsi que des signaux de sens de marche. The control micro processor 14 may send stop / start control signals to the motor as well as direction signals.
Pour que le mouvement alternatif provoqué sur le piston 8 de support de la plaquette mobile 3 soit efficace pour atténuer les frottements de l'étrier 1 sur la colonnette 8, il faut que la commande arrêt/marche, ou la commande du sens de marche du moteur, soit commutée à une fréquence comprise entre 0,5 et 5 Hertz. Afin de piloter le mouvement du piston 8, on peut moduler la vitesse du moteur en hachant la commande arrêt/marche à une fréquence de l'ordre de 10 à 100 K Hertz. Lorsque cette commande arrêt/marche est hachée, le rapport du temps pendant lequel la commande marche est active par rapport au temps total, c'est-à-dire le rapport cyclique de la commande, a une incidence directe sur la vitesse de la rotation du moteur. En particulier la vitesse du moteur est proportionnelle au rapport cyclique. In order for the reciprocating movement caused on the support piston 8 of the movable plate 3 to be effective for attenuating the friction of the stirrup 1 on the column 8, it is necessary that the stop / start command, or the control of the direction of travel of the motor, is switched at a frequency between 0.5 and 5 Hertz. In order to control the movement of the piston 8, it is possible to modulate the speed of the motor by chopping the stop / start command at a frequency of the order of 10 to 100 K Hertz. When this stop / start command is hashed, the ratio of the time during which the command is active with respect to the total time, ie the duty cycle of the command, has a direct effect on the speed of the rotation. of the motor. In particular, the speed of the motor is proportional to the duty cycle.
Comme représenté à la figure 2, on constatera qu'en fait on peut mettre en oeuvre le procédé de plusieurs façons. As shown in FIG. 2, it will be seen that in fact the method can be implemented in several ways.
A la figure 2A, on a représenté un premier mode de réalisation du procédé. Dans ce mode réalisation, pendant la phase de freinage 20, c'est-à-dire pour serrer le frein, on envoie au moteur électrique une tension de commande continue constante pendant une certaine période de temps, cette période de temps étant suffisante pour serrer le frein. Pendant la période de desserrage 21, on envoie au moteur électrique une tension de commande constante pendant une certaine période et de signe inverse au signe de la tension de commande du moteur électrique qui assure le serrage. Cette 1 o tension de commande électrique qui assure le desserrage du frein est telle qu'elle crée un jeu déterminé entre le disque et la plaquette de frein mobile. Cette phase de desserrage est suivie par une phase 22 au cours de laquelle on envoie au moteur électrique un signal de tension de commande alternatif qui engendre le mouvement alternatif du piston 8, support de la plaquette 3, et qui ainsi assure la répartition du jeu de part et d'autre du disque 7. In Figure 2A, there is shown a first embodiment of the method. In this embodiment, during the braking phase 20, that is to say to tighten the brake, the electric motor is sent a constant continuous control voltage for a certain period of time, this period of time being sufficient to tighten the brake. During the loosening period 21, the electric motor is sent a constant control voltage for a certain period and sign opposite the sign of the control voltage of the electric motor which ensures the clamping. This 1 o electric control voltage which ensures the release of the brake is such that it creates a determined clearance between the disk and the movable brake pad. This loosening phase is followed by a phase 22 during which the electric motor is sent an alternating control voltage signal which generates the reciprocating movement of the piston 8, support of the wafer 3, and which thus distributes the set of on both sides of the disc 7.
Dans un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 2B, le phase de serrage 20 est toujours une phase pendant laquelle on envoie au moteur électrique une tension de commande continue dans un sens qui assure le serrage, mais la phase de desserrage 23 est une phase pendant laquelle on envoie au moteur électrique une tension de commande qui est la superposition d'une part d'une tension de commande de desserrage et d'autre part une tension de commande alternative qui commence par une tension de commande qui provoque un desserrage. Ce signal de commande qui comporte une composante continue et une composante alternative engendre un mouvement irrégulier du piston 8, de support de la plaquette mobile 3, et ce mouvement irrégulier provoque des vibrations qui tendent à répartir équitablement le jeu entre les deux côtés du disque 7. In a second embodiment shown in FIG. 2B, the clamping phase 20 is always a phase during which a continuous control voltage is supplied to the electric motor in a direction which ensures the clamping, but the unclamping phase 23 is a phase during which a control voltage is supplied to the electric motor which is superimposed on the one hand by a release control voltage and on the other hand an alternating control voltage which starts with a control voltage which causes loosening. This control signal which comprises a DC component and an AC component causes an irregular movement of the piston 8, support of the mobile plate 3, and this irregular movement causes vibrations that tend to evenly distribute the clearance between the two sides of the disc 7 .
Le troisième mode de réalisation représenté à la figure 2C est un mode de réalisation qui correspond à une situation dans laquelle le frein est 30 desserré, par exemple lorsque le véhicule roule sur une route. Dans ce mode de réalisation, à des instants périodiquement 24 et 25, on fait vibrer le piston 8 autour de sa position reculée, de façon à recentrer l'étrier qui a pu être décentré par les mouvements du véhicule sur la route. The third embodiment shown in FIG. 2C is an embodiment which corresponds to a situation in which the brake is released, for example when the vehicle is traveling on a road. In this embodiment, at times periodically 24 and 25, the piston 8 is vibrated around its retracted position, so as to refocus the stirrup which may have been off-center by the movements of the vehicle on the road.
Ces trois modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre en faisant envoyer par le microprocesseur 14 les commandes adaptées pour le moteur 5. L'homme du métier sait configurer un micro processeur à cette fin. These three embodiments can be implemented by sending the microprocessor 14 commands adapted to the engine 5. The skilled person knows how to configure a micro processor for this purpose.
Le procédé qui vient d'être décrit peut être mis en oeuvre par un frein à commande électrique comportant un moteur à courant continu comme cela vient d'être décrit, mais il est aussi applicable à des freins ayant des commandes à moteur électrique pas à pas, ou à moteur électrique du type brushless . L'homme du métier saura comment réaliser la commande de moteur de ce type pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. The method which has just been described can be implemented by an electrically controlled brake comprising a DC motor as just described, but it is also applicable to brakes with electric motor drives step by step , or with an electric motor of the brushless type. Those skilled in the art will know how to carry out the engine control of this type to implement the method according to the invention.
Ce procédé est applicable aux freins à disques à étriers flottants, à commande électrique. Mais il est également applicable à des freins à disques à étriers flottants à commande hydraulique, pourvu qu'ils comportent en outre une commande électrique complémentaire, cette commande électrique complémentaire pouvant être soit une commande électrique destinée uniquement à assurer la vibration du piston 8 de façon à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, soit une commande électrique complémentaire destinée à assurer une fonction de frein de parking. Dans ce dernier cas, le moteur électrique pour assurer la fonction frein de parking est utilisée pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. This method is applicable to electrically operated floating caliper disc brakes. But it is also applicable to disc brakes with hydraulically controlled floating callipers, provided that they also include a complementary electrical control, this additional electrical control can be either an electrical control intended solely to ensure the vibration of the piston 8 so to implement the method according to the invention, a complementary electrical control for providing a parking brake function. In the latter case, the electric motor for the parking brake function is used to implement the method according to the invention.
L'invention s'applique notamment aux véhicules automobiles équipés de freins disques à étriers flottants comportant au moins une commande électrique et un micro processeur de commande de cette commande électrique. Pour mettre en oeuvre l'invention, il suffit de prévoir pour le micro processeur une programmation adaptée à la mise en oeuvre de l'invention. The invention applies in particular to motor vehicles equipped with floating caliper disc brakes comprising at least one electric control and a control micro processor of this electric control. To implement the invention, it is sufficient to provide for the microprocessor programming adapted to the implementation of the invention.
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