FR2915781A1 - Dispositif de freinage a friction sur un element tournant a actionneur peristaltique - Google Patents

Dispositif de freinage a friction sur un element tournant a actionneur peristaltique Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de freinage auto-amplifié comprenant un actionneur (2), générant une force d'actionnement appliquée à des moyens d'auto-amplification (3, 4, 5) de cette force, lesquels transmettent la force ainsi amplifiée à un élément de friction (6) afin que ce dernier vienne au contact d'un élément tournant (7) à freiner, caractérisé en ce que l'actionneur est un actionneur péristaltique.

Description

L'invention concerne un dispositif de freinage. L'invention concerne plus
précisément un dispositif de freinage sur un élément tournant dit auto-amplifié. L'invention pourra s'appliquer au freinage d'une roue d'un véhicule automobile. Plus généralement, l'invention pourra s'appliquer à tous types de dispositifs pour lesquels le dispositif de freinage est un dispositif de freinage sur un élément tournant (ou à disque). Un dispositif de freinage auto-amplifié comprend un actionneur, générant une force d'actionnement qu'il transmet via des moyens d'auto-amplification de cette force à un élément de friction afin que ce dernier vienne au contact d'un élément tournant, cet élément tournant étant dans la plupart des applications un disque monté sur une roue. Ainsi, la force exercée par l'actionneur est amplifiée pour augmenter la force de freinage. On connaît de nombreuses architectures de dispositifs de freinage auto-amplifiés, comme par exemple les dispositifs présentés dans les documents US 7 143 873 ou US 7 073 636. Le document US 7 143 873 propose un coin, dont l'angle est, une fois déterminé la nature du matériau (coefficient de friction), le paramètre jouant sur le degré d'auto-amplification. Dans le document US 7 073 636, basé sur une architecture coinrouleaux-butée, les faces inclinées du coin et de la butée vont jouer ce rôle, les rouleaux disposés entre ces faces inclinées du coin et de la butée facilitant le déplacement relatif du coin et de la butée en limitant la friction entre eux. L'actionneur du dispositif est un élément important car c'est lui qui imprime la force initiale et contrôle l'auto-amplification. Il est donc important de pouvoir contrôler avec précision cette force pour qu'au final on contrôle avec précision la force de freinage exercée sur le disque.
Les actionneurs connus sont le plus souvent électromécaniques, avec un ou plusieurs moteurs et une chaîne cinématique parfois complexe. En effet, la complexité de la chaîne cinématique permettant l'exercice de la force est nécessaire pour permettre le contrôle du frein en dépit de l'usure de l'élément de friction, et de manière générale assurer la sûreté de fonctionnement. Toutefois, les actionneurs électromécaniques connus ne permettent de garantir une absence de jeu dans la cinématique, ce qui impose une cinématique complexe.
Or, cette absence de jeu est importante si on souhaite avoir un dispositif de freinage dans lequel la position du coin, et par suite le freinage sont parfaitement maîtrisés. Quelle que soit l'architecture des moyens d'auto-amplification envisagée, il est donc important de prévoir un actionneur qui ne présente pas ces inconvénients. Un objectif de l'invention est donc de proposer un dispositif de freinage auto-amplifié qui ne présente pas les inconvénients évoqués ci-dessus, par le biais d'un actionneur mieux adapté. Pour atteindre cet objectif, il est prévu dans le cadre de l'invention un dispositif de freinage auto-amplifié comprenant un actionneur, générant une force d'actionnement appliquée à des moyens d'auto-amplification de cette force, lesquels transmettent la force ainsi amplifiée à un élément de friction afin que ce dernier vienne au contact d'un élément tournant à freiner, caractérisé en ce que l'actionneur est un actionneur péristaltique. Le dispositif selon l'invention pourra en outre présenter au moins l'une des caractéristiques suivantes : - les moyens d'auto-amplification comprennent au moins deux coins et une pluralité de rouleaux, disposée entre les deux coins pour assurer un lien mécanique entre lesdits coins ; - l'actionneur péristaltique agit sur l'un ou l'autre des coins ; - il comprend un deuxième actionneur péristaltique agissant sur un coin de sûreté, disposé au contact du coin des moyens d'auto-amplification le plus éloigné de l'élément tournant ; une face du coin de sûreté au contact d'une des faces du coin le plus éloigné de l'élément tournant est oblique, de sorte qu'un déplacement latéral du coin de sûreté par rapport à ce coin compense l'usure de l'élément de friction ; il comprend une butée pour limiter le déplacement latéral du coin des moyens d'auto-amplification sur lequel agit l'actionneur péristaltique ; -le coin de sûreté est amovible ; l'actionneur péristaltique est du type piézoélectrique, magnétostrictif ou à alliage à mémoire de forme ; -l'actionneur péristaltique comprend une tige, un verrou disposé à chacune des extrémités de la tige, et des moyens, disposés entre les verrous, pour déformer la tige dans le sens de sa longueur ou déplacer les verrous l'un par rapport à l'autre. Pour atteindre cet objectif, il est également prévu dans le cadre de l'invention un véhicule automobile, comprenant un dispositif de freinage électromécanique monté sur au moins l'une des roues du véhicule. D'autres caractéristiques, buts, avantages et objectifs de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est un schéma de principe d'un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est un schéma de principe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est un schéma d'un actionneur mis en oeuvre dans un dispositif selon l'invention ; la figure 4 est un schéma d'un mode de réalisation alternatif d'un actionneur mise en oeuvre dans un dispositif selon l'invention. 30 Un premier mode de réalisation du dispositif de freinage auto-amplifié de l'invention est schématisé sur la figure 1. Ce dispositif de freinage auto-amplifié 1 comprend un actionneur péristaltique 2, générant une force d'actionnement appliquée à des moyens d'auto-amplification 3, 4, 5 de cette force, lesquels transmettent la force ainsi amplifiée à un élément de friction 6 afin que ce dernier vienne au contact d'un élément tournant 7 à freiner. Le sens de rotation de l'élément tournant 7 est illustré par la flèche référencée 8.
Selon l'architecture illustrée sur cette figure 1, les moyens d'auto-amplification comprennent au moins deux coins 3, 5 et une pluralité 4 de rouleaux, disposée entre les deux coins 3, 5 pour assurer un lien mécanique entre lesdits coins. Plus précisément, le fait de mettre des rouleaux entre les coins 3,5 permet de réduire le frottement entre les coins 3, 5. On comprend cependant que l'invention n'est pas limitée à cette architecture précise. Par exemple, on pourrait envisager de ne pas prévoir de rouleaux entre les coins 3, 5. On pourrait encore prévoir une architecture existante nettement différente.
Selon le mode de réalisation de la figure 1, les faces respectives des coins 3, 5 en contact avec les rouleaux 4 présentent une inclinaison d'angle A par rapport à la direction d'actionnement 9 des moyens d'auto-amplification dans le but de générer effectivement l'amplification de la force appliquée par l'actionneur péristaltique 2.
Le coin 5 est fixé à l'élément de friction (encore appelé plaquette), et l'autre coin 3 est quant à lui en liaison directe avec l'actionneur péristaltique 2. Selon une variante, on pourrait cependant envisager que l'actionneur péristaltique agisse directement sur le coin 5, sur lequel est monté l'élément de friction 6. Dans tous les cas, l'actionneur péristaltique 2 génère un mouvement de translation selon la direction de la flèche 9, ce qui provoque un déplacement latéral du coin auquel il est fixé.
On notera par ailleurs que les verrous 21, 22 de l'actionneur péristaltique 2 sont montés sur un élément fixe, de préférence l'étrier du dispositif de freinage. C'est la tige 23 qui assure donc, par sa déformation, le déplacement du coin auquel l'actionneur péristaltique 2 est fixé. La figure 2 illustre un mode de réalisation de l'invention, basé sur celui de la figure 1, et amélioré en termes de sûreté. Dans celui-ci, le dispositif 1 comprend un deuxième actionneur péristaltique 20 agissant sur un coin de sûreté 11, disposé au contact du coin 3 des moyens d'auto-amplification le plus éloigné de l'élément tournant 8. Le coin de sûreté 11 est mobile par rapport aux moyens d'auto-amplification 3, 4, 5, sa mobilité étant donc assurée en fonctionnement par le deuxième actionneur péristaltique 20.
Plus précisément, la face 110 du coin de sûreté 11 au contact d'une 30 des faces du coin 3 le plus éloigné de l'élément tournant 7 est oblique, de sorte qu'un déplacement latéral (c'est-à-dire selon la direction de la flèche 90) du coin de sûreté 11 par rapport à ce coin 3 permet, en faisant varier la position des coins 3 et 5, de compenser l'usure de l'élément de friction 6. Le coin de sûreté est également amovible. Ainsi, si le dispositif fonctionne normalement, le coin de sûreté 11 reste en place et peut jouer pleinement son rôle de compensation de l'usure de l'élément de friction.
En revanche, si le dispositif ne fonctionne pas normalement, par exemple si l'actionneur péristaltique 2 tombe en panne, le fait d'ôter le coin de sûreté 11 empêche le blocage du dispositif de freinage. La sécurité est donc améliorée. En effet, dans ces conditions, les moyens d'auto-amplification n'ont plus rien sur quoi s'appuyer et il n'y a plus de risque de freinage intempestif.
Pour des questions de sûreté, le dispositif prévoit alors une butée 12 pour limiter le déplacement latéral du coin 5 directement connecté à l'actionneur péristaltique 2. Les figures 3 et 4 représentent plus précisément différents types d'actionneurs péristaltiques 2 pouvant être mis en oeuvre sur les dispositifs illustrés sur les figures 1 et 2. Dans tous les cas, celui-ci comprend deux verrous 21, 22 disposés à chacune des extrémités d'une tige 23. La tige 23 comprend peut comprendre en son centre une zone 24 faite d'un matériau apte à se déformer sous une action extérieure (figure 3). Il peut également être envisagé que ce matériau soit monté parallèlement à la tige 23, sur deux éléments fixés respectivement aux verrous 21, 22 (figure 4). On pourra par exemple envisager que cette zone 24 soit faite d'un matériau magnétostrictif dont la déformation est assurée par l'application d'un champ magnétique au moyen d'une bobine 25. L'intérêt du mode de réalisation illustré sur la figure 4 est qu'il est possible d'utiliser n'importe quelle tige 23 (et non plus une tige en matériau magnétostrictif), et actionner une longueur potentiellement infinie de cette tige 23. L'actionnement est effectué, et ce de manière connue, selon les étapes suivantes : un premier verrou est ouvert, on applique un champ magnétique sur la zone 24, ce qui provoque l'allongement de la tige du côté du verrou ouvert, on ferme ce même verrou, on arrête l'application du champ magnétique, puis on ouvre l'autre verrou, ce qui provoque la contraction de la tige 23. A l'issue de ces étapes, la tige a donc sa longueur initiale, mais la tige s'est déplacée d'un côté ou de l'autre selon les cas. Selon des variantes (non représentées), la zone ou le matériau 23 pourra comporter un matériau piézoélectrique, pour lequel la déformation sera générée par l'action d'un champ électrique, ou encore un matériau à mémoire de forme dont la déformation sera générée par la chaleur.
Le dispositif de freinage auto-amplifié selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux dispositifs connus, employant notamment des actionneurs électromécaniques. Il est précis. En effet, la tige de l'actionneur péristaltique 2, 20 ne se déplace que d'une très courte longueur, bien définie à chaque période d'actionnement. Il est donc possible de commander exactement une position, ce qui est hautement désirable pour le dispositif de freinage auto-amplifié 1 dont le coin 5 doit impérativement être commandé précisément en position. La précision d'un actionneur péristaltique 2, 20 peut être de l'ordre du nanomètre. On obtient une très bonne réponse dynamique du dispositif de freinage auto-amplifié. En effet, comme l'actionneur péristaltique 2 se déplace par bonds successifs, il est possible d'aller en position à une vitesse maximale sans pour autant dépasser la valeur souhaitée, ce qui n'est pas forcément le cas avec des moteurs électriques. On obtient une très bonne résolution. En effet, le déplacement au cours d'une période d'actionnement de la tige est très petit, de l'ordre de quelques nanomètres à quelques microns tout au plus, sur une course qui peut être infinie. On peut donc contrôler la position du coin très finement. La sûreté de fonctionnement est nettement améliorée. En effet, en cas de défaillance sur l'un des deux verrous de l'actionneur péristaltique 2, 20, l'autre verrou permet d'assurer le maintien en position du coin 3, 5 sur lequel il agit directement, et donc évite l'emballement du frein (plaquette/disque). De plus, les verrous peuvent être dimensionnés pour rester bloqués en cas de défaillance de leur alimentation électrique. L'actionneur péristaltique 2 produit un directement un mouvement linéaire, il est donc mécaniquement beaucoup plus simple que l'actionneur électromécanique pour lequel il est nécessaire d'avoir un système vis/écrou pour transformer le mouvement de rotation du ou des moteurs électriques en mouvement linéaire. L'actionneur péristaltique 2 est aussi plus compact qu'un ensemble moteur électrique et vis/écrou.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de freinage auto-amplifié comprenant un actionneur (2), générant une force d'actionnement appliquée à des moyens d'auto-amplification (3, 4, 5) de cette force, lesquels transmettent la force ainsi amplifiée à un élément de friction (6) afin que ce dernier vienne au contact d'un élément tournant (7) à freiner, caractérisé en ce que l'actionneur est un actionneur péristaltique.
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens d'auto-amplification (3, 4, 5) comprennent au moins deux coins (3, 5) et une pluralité de rouleaux (4), disposée entre les deux coins (3, 5) pour assurer un lien mécanique entre lesdits coins.
3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'actionneur péristaltique (2) agit sur l'un ou l'autre des coins (3, 5).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième actionneur péristaltique (20) agissant sur un coin de sûreté (11), disposé au contact du coin (3) des moyens d'auto-amplification le plus éloigné de l'élément tournant (7).
5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une face (110) du coin de sûreté (11) au contact d'une (30) des faces du coin (3) le plus éloigné de l'élément tournant (7) est oblique, de sorte qu'un déplacement latéral du coin de sûreté(11) par rapport à ce coin (3) compense l'usure de l'élément de friction (6).
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend une butée (12) pour limiter le déplacement latéral du coin (3, 5) des moyens d'auto-amplification sur lequel agit l'actionneur péristaltique.
7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le coin de sûreté (11) est amovible.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur péristaltique (2) est du type piézoélectrique, magnétostrictif ou à alliage à mémoire de forme.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur péristaltique (2) comprend une tige (23), un verrou (21, 22) disposé à chacune des extrémités de la tige, et des moyens (24, 25), disposés entre les verrous, pour déformer la tige dans le sens de sa longueur ou déplacer les verrous l'un par rapport à l'autre.
10.Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de freinage électromécanique selon l'une des revendications précédentes monté sur au moins l'une des roues du véhicule.
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