FR2891883A1 - Frein de stationnement compact de vehicule - Google Patents

Abstract

Frein de stationnement de véhicule comprenant une unité de frein (3, 4, 5) actionnée et libérée par un levier (2) ainsi qu'un actionneur (6) muni d'un entraînement (8) et d'une installation d'actionnement (9) reliée à l'entraînement (8) par une installation à broche (17).L'actionneur (6) est installé directement dans l'unité de frein et l'installation d'actionnement (9) agit sur le levier (2) et comporte un dispositif de compensation (10a, 11, 12) des variations de longueur et/ou des variations d'angle d'origine thermique.

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne un frein de

stationnement de véhicule comprenant une unité de frein actionnée et libérée par un levier ainsi qu'un actionneur muni d'un entraînement et d'une installa- tion d'actionnement reliée à l'entraînement par une installation à bro- che. Etat de la technique Selon l'état de la technique, on connaît différentes réalisations de freins de stationnement de véhicules. Récemment, les freins à main, connus, actionnés par l'intermédiaire d'un câble de traction re-lié à l'unité de frein d'une roue sont de plus en plus remplacés par des dispositifs tire-câble dans lesquels le levier mécanique de frein à main est remplacé par un entraînement hydraulique ou électrique exerçant la force de traction nécessaire sur un câble de traction. L'entraînement est commandé par le conducteur qui actionne un commutateur ou un bouton à l'intérieur du véhicule. De tels freins de stationnement comportent toujours une partie de câble de traction. En particulier, les constructeurs de véhicules souhaitent réduire encore plus le poids et l'encombrement nécessaires à de tels freins de stationnement. De plus, dans le cas des freins de stationnement connus, on rencontre des difficultés car la force exercée par le frein de stationnement change à cause des variations de longueur des freins engendrées par des variations de température. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un frein de stationnement de véhicule du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'actionneur est installé directement dans l'unité de frein et l'installation d'actionnement agit sur le levier et comporte un dispositif de compensation des variations de longueur et/ou des variations d'angle d'origine thermique.

Le frein de stationnement selon l'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique d'être d'une construction particulière-ment compacte et robuste. Le frein de stationnement selon l'invention a également l'avantage de permettre de compenser les variations de longueur des pièces du frein ainsi que ses variations d'angle, d'origine thermique.

De façon avantageuse, l'installation comprend un actionneur prévu directement sur l'unité de frein. L'actionneur comprend un moyen d'entraînement et une installation d'actionnement ; l'actionneur est intégré complètement dans une unité de frein comme par exemple un frein à tambour. Il peut également être prévu directement sur la pa-roi du boîtier de l'unité de frein et l'installation d'actionnement peut se trouver dans le boîtier de l'unité de frein. L'installation d'actionnement agit sur un levier du frein de stationnement et comporte un élément de compensation pour les variations de longueur et les variations d'angle, d'origine thermique. Ainsi, l'invention permet de compenser les variations de longueur et d'angle du frein de stationnement, ce qui évite que les tensions des pièces soient induites dans l'actionneur ou dans l'unité de frein. Comme l'actionneur est directement installé sur l'unité de frein, on supprime tout câble pour la commande du frein de stationne- ment. L'installation d'actionnement de l'actionneur comporte de préférence un tirant relié à l'installation à broche. Le dispositif de compensation comprend un élément élastique et un élément de liaison ; l'élément de liaison est monté pivotant par rapport au tirant. Cela per-met de modifier la position relative de l'élément de liaison par rapport au tirant pour compenser les variations d'angle. L'élément élastique est utilisé pour compenser les variations de longueur de nature thermique. De plus, l'élément de liaison est précontraint par un élément élastique. De façon particulièrement avantageuse, l'élément élastique est un ressort Belleville et l'élément de liaison prévu sur le tirant passe avec un jeu prédéfini dans un perçage traversant réalisé dans le tirant. Le jeu entre l'élément de liaison et le tirant est choisi pour per-mettre le basculement de l'élément de liaison par rapport au tirant dans une certaine plage pour compenser les variations d'angle. Il est à re-marquer qu'en variante, le tirant et/ ou l'élément de liaison peuvent être réalisés en une matière élastique pour compenser les variations de longueur et d'angle d'origine thermique. De manière préférentielle, le tirant est relié à un écrou de l'installation à broche ; l'écrou est bloqué en rotation. Ainsi, lorsque la broche de l'installation à broche est entraînée par le moyen d'entraînement, l'écrou se déplace dans la direction longitudinale sur la z broche, si bien qu'en fonction du sens de rotation de la broche, l'installation d'actionnement se déplace pour activer ou neutraliser le frein de stationnement. Pour éviter tout grippage de l'installation d'actionnement, il est prévu de préférence une installation de butées limitant la course. L'installation de butées évite, au moment du desserrage du frein de stationnement, que le levier ne soit basculé de manière excessive. On évite ainsi qu'à la libération du frein de stationnement, des efforts trop importants soient exercés sur le levier de l'unité de frein.

L'installation de butées comprend de préférence une première butée radiale sur l'écrou et une seconde butée radiale sur la broche du dispositif à broche. Ainsi, la seconde butée radiale est prévue de préférence à la tête de la broche. Si avec la rotation de la broche, la seconde butée radiale vient contre la première butée radiale de l'écrou, la rotation de la broche ne peut se poursuivre si bien que l'on est en position de fin de course à l'état libéré du frein de stationnement pour l'installation à broche. La butée radiale comporte de préférence un élément amortisseur pour éviter les bruits au contact des deux butées radiales.

Pour permettre une construction particulièrement compacte, l'arbre de sortie du moyen d'entraînement est de préférence parallèle à la broche du dispositif à broche. Cela permet d'installer le moyen d'entraînement et l'installation d'actionnement directement l'un à côté de l'autre.

De façon préférentielle, une transmission et/ou un embrayage sont prévus entre le moyen d'entraînement et l'installation à broche. La transmission est de préférence une transmission à disque à mouvement de nutation ou une transmission planétaire ou une trans-mission à entraînement harmonique ou une transmission à courroie crantée. De façon préférentielle, l'installation à broche est légère-ment précontrainte dans la direction axiale. Cela permet une compensation complémentaire de la longueur par effet thermique et la compensation des tolérances des pièces.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation préférentiel représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté schématique d'un frein de stationne-ment correspondant à un exemple de réalisation de la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un actionneur correspondant au mode de réalisation représenté, io - la figure 3 est une vue schématique partiellement coupée en vue de dessus de l'installation d'actionnement du premier mode de réalisation, - la figure 4 est une vue de côté de l'installation d'actionnement de la figure 3, 15 - la figure 5 est une vue de côté d'une broche d'entraînement de l'écrou, et - la figure 6 est une vue schématique d'un frein de stationnement correspondant à un second mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation de l'invention 20 Un frein de stationnement 1 correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après en référence aux figures 1 à 5. La figure 1 montre schématiquement la structure de base d'un frein de stationnement 1. Le frein de stationnement 1 comprend 25 un tambour de frein 3 muni d'une première mâchoire de frein 4 et d'une seconde mâchoire de frein 5. Les mâchoires de frein 4, 5 sont poussées par un levier 2 contre le côté intérieur du tambour de frein 3. Comme l'indique la flèche 4, le levier 2 est soumis à un actionneur 6 pour bas-culer le levier autour d'un point de pivotement D et appliquer les mâ- 30 choires de frein 4, 5 contre le tambour 3. La figure 2 montre le détail de l'actionneur 6. L'actionneur 6 comprend un moteur électrique 8 et une installation d'actionnement 9. Comme cela apparaît à la figure 2, l'installation d'actionnement 9 est logée dans le tambour de frein et le moteur électri- 4 que 8 à l'extérieur du tambour de frein. La référence 7 désigne le boîtier du tambour de frein 3. Selon la figure 2, on modifie la rotation de l'arbre de sortie 28 du moteur électrique 8 par une transmission 13. La transmission 13 comprend une transmission par courroie crantée 14 et un réducteur 15. Le réducteur 15 est constitué dans ce cas par une transmission planétaire dont le boîtier est bloqué en rotation par un élément de blocage 16. L'élément de blocage 16 est logé dans un orifice 34 du boîtier de transmission 21.

Comme cela apparaît en outre à la figure 2, une installation à broche 17 est prévue en aval de la transmission 13. L'installation à broche 17 comprend une proche 18 et un écrou 19. L'écrou 19 est bloqué en rotation par l'intermédiaire d'un élément de guidage 20 logé dans le trou oblong 22 du boîtier de transmission 21 pour transformer le mouvement de rotation de la broche 18 en un mouvement de translation. En d'autres termes, l'écrou 19 se déplace suivant le sens de rotation de la broche 18 dans la direction axiale X-X de la broche 18 (voir figure 2). La figure 5 montre schématiquement une vue de côté de l'élément de guidage 20 de l'écrou 19. Selon la figure 5, l'élément de guidage 20 est précontraint par un ressort 33 qui simplifie notamment le montage dans le boîtier de transmission 21. La figure 3 montre le détail de l'installation d'actionnement 9. L'installation d'actionnement 9 comprend un tirant 10 en forme d'élément élastique 11 constitué par un ressort-lame et d'un élément de liaison 12. L'élément de liaison 12 est relié au levier 2. Selon la figure 3, l'écrou 19 est relié au tirant 10 par l'intermédiaire d'une première broche de liaison 23 et d'une seconde broche de liaison 24. L'élément de liaison 12 est placé dans un perçage traversant l0a du tirant 11 pour être positionné avec du jeu dans ce perçage 10a. Ainsi, l'élément de liaison 12 peut pivoter dans une certaine mesure dans le perçage traversant 10a. Cette possibilité est schématisée par la double flèche S (voir figure 3). L'élément de liaison 12 peut basculer radiale-ment dans toutes les directions et compenser ainsi les variations angu- laires du levier 2. On évite ainsi le grippage de ces pièces.

La figure 4 est une vue de côté du tirant 10 analogue à une pince. Le tirant 10 entoure le boîtier de transmission 21 et se dé-place avec l'écrou 19. Comme le montre en outre la figure 2, la transmission 13 est précontrainte par un élément de précontrainte 29 s'appuyant contre le boîtier de transmission 21. Un arbre de transmission est logé dans un palier radial 25. Comme le montre en outre la figure 2, l'extrémité de la broche 28, à l'opposé de la transmission, est logée dans le palier radial 26. Un palier radial 27 est prévu au voisinage du palier radial 26 pour recevoir les efforts axiaux exercés par l'élément de précontrainte 29 et transmis par la transmission 13 à l'installation à broche 17. Comme le montre en outre la figure 2, la broche 18 comporte une tête 32. La tête 32 sert d'une part d'appui à la broche 18 contre le palier axial 27 et d'autre part la tête 32 comporte une partie d'une butée. Plus précisément, l'écrou 19 comporte une première butée radiale 30 et la tête 32 une seconde butée radiale 31. La butée prévue dans la direction de libération de la broche (sens de rotation pour libérer le frein de stationnement) évite que pendant la phase de libération du frein de stationnement le levier 2 soit trop reculé. Les butées radiales 30, 31 constituent ainsi une butée de fin de course pour la direction de libération du frein de stationnement. En outre, les butées radiales 30, 31 évitent que l'écrou 19 ne risque de se serrer et de se bloquer contre la tête 32 de la broche 18. Un autre avantage des butées radiales 30, 31 est que les conditions initiales du frein de stationnement restent cons- tantes pendant toute la durée de vie car les conditions initiales sont pré-définies par les butées radiales 30, 31. Le fonctionnement du frein de stationnement 1 sera décrit ci-après. Pour bloquer un véhicule le conducteur actionne un bouton ou un commutateur dans l'habitacle du véhicule. Cette manoeuvre lance un signal transmis à une installation de commande non représentée. L'installation de commande met en marche un moteur électrique 8 dont la vitesse de rotation de sortie par son arbre de sortie 28 est transmise à la transmission à courroie crantée 14 et au réducteur 15 puis à la broche 18. En position de repos du frein de stationnement, c'est-à-dire lorsque le frein est libérée, l'écrou 19 se trouve à proximité de la tête 32 ; la première butée radiale 30 de l'écrou 19 est en contact avec la seconde butée radiale 31 de la tête 32. Partant de cette position, lorsque la broche 18 tourne, l'écrou 19 sera déplacé en direction de la transmission 13.

Les figures 2 et 3 montrent l'état de prise du frein de stationnement. En même temps que l'écrou 19, l'installation d'actionnement 9 a également été déplacée en direction de la transmission 13 pour que le levier 2, relié par l'élément de liaison 12 au tirant 10, soit actionné et applique les mâchoires de frein 4, 5 contre le tambour de frein 3. La réalisation du perçage traversant l0a laissant passer l'élément de liaison 12 avec un jeu relativement important permet de compenser les variations angulaires de l'élément de liaison 12. On évite ainsi que les pièces ne se grippent de sorte que les sollicitations appliquées aux pièces sont faibles et en outre permettent un meilleur ren- 15 dement. Pour compenser également des variations de longueur d'origine thermique, l'élément élastique 11 est prévu entre le tirant 10 et l'élément de liaison 12. L'élément élastique 11 est conçu pour être tout d'abord comprimé lorsque pratiquement toute la force de freinage est appliquée par l'intermédiaire du tirant 10 sur le frein de stationnement. 20 De manière idéale, la course élastique maximale de l'élément élastique 11 n'est pas utilisée pleinement. S'il y a des variations de longueur d'origine thermique, liées par exemple au refroidissement du tambour de frein 3, la force exercée au frein de stationnement augmenterait. Mais, selon l'invention, l'élasticité de l'élément élastique 11 compense 25 les variations de longueur d'origine thermique d'un composant. On ré-duit ainsi les contraintes exercées sur les composants et on améliore la disponibilité du frein de stationnement. L'élément élastique 11 a égale-ment une fonction de compensation si la force du frein de stationne-ment devait diminuer provisoirement. On évite ainsi toute installation 30 de resserrage. Comme le filetage est autobloquant entre la broche 18 et l'écrou 19, il ne faut aucun dispositif de verrouillage pour verrouiller le frein de stationnement à l'état engagé ou à l'état libéré. Si maintenant, partant de la position de frein de station- 35 nement représentée aux figures 2 et 3, on veut de nouveau libérer le frein de stationnement 1, on fait fonctionner le moteur électrique 8 en sens opposé pour que la broche 18 tourne également en sens opposé. L'écrou 19 recule ainsi dans la direction de la flèche R (figure 3) jusqu'à ce que la première butée radiale 30 de l'écrou 19 vienne en contact avec la seconde butée radiale 30 de la tête 32 de la broche 18. Le frein de stationnement 11 est alors de nouveau libéré et se trouve dans sa position de repos. Comme le moteur électrique 8 demande plus de courant on peut déterminer cette position et arrêter alors le moteur électrique 8. L'installation de l'actionneur 6, directement sur le tambour de frein 3, permet une construction particulièrement compacte. Ainsi, seul l'entraînement électrique se trouve à l'extérieur du tambour de frein 3 alors que la transmission ainsi que l'installation à broche 17 et l'installation d'actionnement 9 sont logées dans le tambour de frein 3. Cela donne une construction particulièrement compacte. En outre, selon l'invention, on a une butée radiale 30, 31 ainsi qu'une installation de compensation des variations angulaires et des variations thermiques de longueur qui sont intégrées. En référence à la figure 6 on décrira un second mode de réalisation d'un frein de stationnement selon l'invention. A la différence 20 du frein de stationnement du premier mode de réalisation, celui du second mode de réalisation a un moteur électrique 8 et une transmission 13 installés à l'extérieur du tambour du frein de stationnement 1. De plus, un embrayage 35 est prévu entre le moteur électrique 8 et la transmission 13 pour réaliser la liaison entre le moteur électrique 8 et 25 la transmission 13 ou ouvrir cette liaison. Le moteur électrique 8 et la transmission 13 sont prévus directement sur le boîtier 7 du frein à tambour 3. L'utilisation de l'accouplement permet d'installer le moteur électrique 8 avec un certain angle par rapport à la transmission 13 si bien que l'ensemble de l'actionneur peut se loger dans le diamètre 30 maximum du tambour de frein. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un frein de stationnement du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'actionneur est installé directe-35 ment dans l'unité de frein et l'installation d'actionnement agit sur le le- vier et comporte un dispositif de compensation des variations de longueur et/ou des variations d'angle d'origine thermique. Le frein de stationnement selon l'invention offre l'avantage d'être particulièrement compact et robuste. En outre, le frein de stationnement selon l'invention a l'avantage de compenser les variations de longueur d'origine thermique des composants du frein et les variations d'angle. Ces avantages résultent, comme indiqué ci-dessus selon l'invention, de ce que le frein de stationnement comporte un actionneur installé directement sur l'unité de frein. L'actionneur com- prend un moyen d'entraînement et une installation d'actionnement ; l'actionneur peut être installé complètement dans l'unité de frein tel qu'un frein à tambour ; l'entraînement peut également être prévu directement sur la paroi du boîtier de l'unité de frein et l'installation d'actionnement à l'intérieur du boîtier de l'unité de frein. L'installation d'actionnement agit ainsi sur le levier du frein de stationnement et comporte un élément de compensation des variations de longueur thermiques et des variations d'angle. Selon l'invention, la compensation des variations de longueur et d'angle du frein de stationnement est possible du fait que l'on évite d'induire les contraintes des pièces dans l'actionneur ou dans l'unité de frein. Comme l'actionneur est directe-ment installé sur l'unité de frein, on évite également tout câble de traction pour le frein de stationnement. L'installation d'actionnement de l'actionneur comprend de préférence un tirant relié à une installation à broche. L'élément de compensation comprend un élément élastique et un élément de liaison ; l'élément de liaison est relié de manière pivotante au tirant. Cela permet de changer la position relative de l'élément de liaison par rapport au ti-rant et compenser les variations d'angle. L'élément élastique est utilisé pour compenser les variations de longueur d'origine thermique.

Il est particulièrement avantageux que l'élément élastique soit un ressort Belleville et que l'élément de liaison du tirant traverse avec du jeu un perçage traversant du tirant. Le jeu entre l'élément de liaison et le tirant est choisi pour permettre un basculement de l'élément de liaison par rapport au tirant dans une plage pré-définie afin de compenser les variations angulaires. Il est à remarquer qu'en va- io riante, le tirant et/ou l'élément de liaison peuvent être réalisés en une matière élastique pour compenser les variations de longueur et d'angle, d'origine thermique. De manière préférentielle, le tirant est relié à un écrou de l'installation à broche ; l'écrou est bloqué en rotation. Lorsque la broche de l'installation à broche est entraînée par le moyen d'entraînement, l'écrou se déplace sur la broche dans la direction longitudinale, si bien qu'en fonction du sens de rotation de la broche, l'installation d'actionnement active ou neutralise le frein de stationnement.

Pour éviter tout grippage de l'installation d'actionnement il est prévu avantageusement une installation de butées pour limiter la course. L'installation de butées évite, lorsqu'on desserre le frein de stationnement, que le levier ne soit basculé de manière excessive. On évite ainsi qu'au desserrage du frein de stationnement, une force trop im-portante ne soit exercée sur le levier de l'unité de frein. L'installation de butées comprend de préférence une première butée radiale prévue sur l'écrou et une seconde butée radiale sur la broche du dispositif à broche. La seconde butée radiale est prévu de préférence sur la tête de la broche. Si du fait de la rotation de la bro- che, la seconde butée radiale vient contre la première butée radiale de l'écrou, toute poursuite de la rotation de la broche est bloquée, si bien que l'on atteint une position de fin de course à l'état desserré du frein de stationnement de l'installation à broche. La butée radiale comporte de préférence encore un élé- ment d'amortissement pour éviter les bruits des deux butées radiales lorsque celles-ci se touchent. Pour avoir une construction particulièrement compacte, l'arbre de sortie du moyen d'entraînement ou moteur est de préférence parallèle à la broche de dispositif à broche. Ainsi, l'entraînement ou moteur et l'installation d'actionnement peuvent être directement voisins. De façon préférentielle, une transmission et/ou un accouplement sont prévus entre l'entraînement et l'installation à broche. La transmission est de préférence une transmission à disque en nuta- tion ou une transmission planétaire ou encore une transmission à en-traînement harmonique ou encore une transmission à courroie crantée. L'installation à broche est de préférence légèrement pré-contrainte dans la direction axiale. Cela donne une autre possibilité de compensation thermique de la longueur et permet de plus de compenser les tolérances des pièces. 15

Claims (12)

REVENDICATIONS

1) Frein de stationnement de véhicule comprenant une unité de frein (3, 4, 5) actionnée et libérée par un levier (2) ainsi qu'un actionneur (6) muni d'un entraînement (8) et d'une installation d'actionnement (9) re- liée à l'entraînement (8) par une installation à broche (17), caractérisé en ce que l'actionneur (6) est installé directement dans l'unité de frein et l'installation d'actionnement (9) agit sur le levier (2) et comporte un dis-positif de compensation (10a, 11, 12) des variations de longueur et/ou des variations d'angle d'origine thermique.

2) Frein de stationnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation d'actionnement (9) comprend un tirant (10) relié à l'installation à broche (17) et le dispositif de compensation comprend un élément élastique (11) et un élément de liaison (12), l'élément de liaison (12) pouvant pivoter par rapport au tirant (10) et l'élément de liaison (12) est précontraint par un élément élastique (11).

3) Frein de stationnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément élastique (11) est un ressort Belleville et l'élément de liaison (12) est prévu sur le tirant et passe avec un jeu pré-défini dans un perçage traversant (10a) du tirant (10).

4) Frein de stationnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tirant (10) est relié à l'installation à broche (17) par un écrou (19), cet écrou (19) étant bloqué en rotation (20).

5) Frein de stationnement selon la revendication 1, caractérisé par une installation de butée pour limiter la course de l'installation d'actionnement (9) et éviter un débattement excessif du levier (2) dans le 35 sens de la libération. 15

6) Frein de stationnement selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'installation de butée comprend une première butée radiale (30) sur l'écrou (19) et une seconde butée radiale (31) sur la broche (18) de 5 l'installation à broche (17).

7) Frein de stationnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la seconde butée radiale (31) est prévue sur la tete (32) de la broche 10 (18).

8) Frein de stationnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'installation de butée comporte un élément amortisseur.

9) Frein de stationnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (28) de l'entraînement (8) est parallèle à la broche (18) de l'installation à broche (17). 20

10) Frein de stationnement selon la revendication 1, caractérisé par une transmission (13) et/ou un moyen d'accouplement (34) entre l'entraînement (8) et l'installation à broche (17) pour séparer 25 l'entraînement (8) de l'installation à broche (17).

11) Frein de stationnement selon la revendication 1 pour un véhicule, caractérisé en ce que l'installation à broche (17) et/ou la transmission (13) sont précontrain-30 tes dans la direction axiale (X-X) par un élément de précontrainte (29).

12) Installation de frein de véhicule comprenant un frein de stationne-ment selon l'une des revendications 1 à 11. 35