FR2989657A1 - Frein a disque electro-hydraulique a fonctions de frein de service et de frein de stationnement - Google Patents

Abstract

Frein à disque électro-hydraulique à fonctions de frein de service et de frein de stationnement, comportant un étrier (10) avec un cylindre principal (11) pour le piston de frein (20) et un compensateur d'usure (30). Un manchon distributeur (65) logé dans le piston de frein (20) porte un piston amplificateur (62) et un tiroir de transmission (90) coulissant dans le manchon (65) commande l'alimentation hydraulique de la chambre secondaire dans le cylindre secondaire. Un actionneur électromécanique (70) traversé par l'extrémité filetée du tiroir loge un écrou (72) ayant une denture extérieure coopérant avec une vis (73) actionnée par un moteur (43). Un mécanisme entre le piston (20) et le tiroir (90) pré-positionne le piston (20) à la fin d'une action de freinage dans une position d'attente.

Description

V 1 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un frein à disque électro-hydraulique à fonctions de frein de service et de frein de stationnement comportant des composants alignés sur l'axe du frein dans un étrier recevant dans un cylindre principal, le piston de frein portant le patin mobile coopérant avec le disque de frein, le patin fixe étant porté par la partie de l'étrier chevauchant le disque, ainsi qu'un dispositif de frein de stationnement agissant par l'intermédiaire d'un compensateur d'usure sur le piston de frein pour la fonction de frein de station- nement, le piston de frein délimitant une chambre hydraulique dans le cylindre principal recevant du liquide hydraulique sous pression pour la fonction de frein de service. Etat de la technique Un tel frein à disque assurant les deux fonctions de frein de service et de stationnement a été réalisé par la demanderesse sans être divulgué, il sera décrit ci-après à l'aide des figures 9 et 9A. Le frein à disque est composé d'un étrier 100 recevant un piston de frein 101 pour pousser sur l'une des plaquettes de frein 102, l'autre plaquette étant portée par l'étrier de façon à pincer le disque de frein 103 et le freiner en mode de frein de service, ou en mode de frein de stationne- ment. Le piston de frein 101 se compose de deux parties 101A, 101B, mobiles l'une par rapport à l'autre pour compenser l'usure pour le mode de frein de stationnement. Ces deux parties ne sont pas détaillées puisque la compensation de l'usure ne concerne pas directement le su- jet de la présente invention. Le piston de frein 101 est logé dans une chambre 104 recevant le liquide hydraulique sous pression fourni par le servofrein en fonction de la commande du frein, c'est-à-dire l'actionnement de la pédale de frein pour une action de freinage de service non détaillée puisque connue. Le frein est équipé d'un moteur électrique 105 commandant le piston 101 pour le frein de stationnement. Le moteur électrique 105 est relié par une transmission 106 à un pignon 107 portant une vis de commande 108 coopérant par une liaison vis/écrou avec un piston auxiliaire 109. Un ressort de retenue 110 est appuyé entre l'étrier 100 et le piston auxiliaire 109 pour pousser le piston auxiliaire dans le sens de serrage du frein. La vis de commande 108 ou du moins le pignon à denture droite 107 qui porte la vis est libre en translation suivant l'axe du frein, dans sa liaison avec le pignon 106a en amont dans la trans- mission 106 pour permettre à la vis 108 de se déplacer en translation lorsqu'elle se visse dans l'écrou du piston auxiliaire 109. Le frein électrique de stationnement, connu, fonctionne de la manière suivante : pour le serrage du frein, le circuit de commande alimente le moteur 105 de la transmission qui entraîne la vis de commande 108 qui se visse dans l'écrou du piston auxiliaire 109 en avançant dans celui-ci, le piston auxiliaire étant maintenu immobile par le ressort de retenue 110. Lorsque l'extrémité de la vis de commande 108 arrive contre le piston de frein 101, elle le pousse pour appliquer le patin de frein 102 contre le disque 103 (et réciproquement, l'autre patin porté par l'étrier contre l'autre face du disque). Cette poussée se traduit par une réaction exercée dans la direction opposée sur la vis qui transmet cette réaction au piston auxiliaire 109. Le piston de frein 101 alors en appui contre le disque 103 n'avance plus de sorte que le vissage de la vis 108 dans l'écrou du pis- ton auxiliaire 109 provoque le recul du piston auxiliaire c'est-à-dire la compression du ressort de retenue 110. Le vissage se poursuit jusqu'à ce que soit atteint l'effort de freinage qu'il faut appliquer pour serrer le frein de stationnement. A ce moment, l'alimentation du moteur est coupée et l'ensemble est bloqué dans cette position.

Comme la vis de commande 108 est libre en translation par rapport à la transmission, les efforts exercés pour le serrage du disque pour le frein de stationnement correspondent aux efforts de compression du ressort de retenue 110. La libération du frein de stationnement se fait dans l'ordre inverse des opérations : pour desserrer le frein, le moteur 105 est alimenté de façon à tourner en sens inverse, pour dévisser la vis 108 dans l'écrou 109 et décomprimer le piston auxiliaire jusqu'à ce que celui-ci soit en appui dans son logement dans l'étrier et que le piston de frein ne soit plus poussé, pour lui permettre d'être rappelé par le ressort de rappel dans sa position de repos hors contact du disque de frein.

Mais dans ce fonctionnement, rien n'est prévu pour rap- procher le piston du disque pour pré-positionner le patin de frein et réduire le temps d'actionnement du frein. But de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux incon- vénients des solutions connues et se propose de développer un frein à disque à fonctions combinées de frein de service et de frein de stationnement dont l'effort de freinage est fourni par l'hydraulique du circuit de freinage tout en pouvant être maintenu en position serrée par une puissance limitée et ne nécessitant qu'un faible volume de liquide hy- draulique sous pression pour sa mise en oeuvre en permettant un positionnement rapproché du frein par rapport au disque de frein en attente pour réduire le temps de freinage. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un frein à disque, électro- hydraulique à fonctions de frein de service et de frein de stationnement du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend : A) un manchon distributeur - logé dans une chambre secondaire formée dans le piston de frein, - portant un piston amplificateur * logé dans une chambre hydraulique auxiliaire, et * soumis à l'action d'un ressort de rappel, B) un tiroir de transmission - coulissant dans l'alésage du manchon distributeur, - relié au compensateur d'usure pour s'appuyer contre le piston de frein et le pousser, - ayant un filetage d'actionnement à son extrémité arrière, - commandant l'alimentation hydraulique en liquide sous pres- sion * de la chambre secondaire délimitée dans le cylindre secondaire par le manchon distributeur, et * de la chambre auxiliaire, et C) un actionneur électromécanique ayant une chambre * délimitée par un fond d'appui dans l'axe )0( de l'étrier et faisant partie de l'étrier, - traversée par l'extrémité filetée du tiroir de transmission, - logeant un écrou vissé sur l'extrémité filetée, * prenant appui contre le fond, * ayant une denture extérieure droite pour coopérer avec une vis hélicoïdale actionnée par un moteur électrique pour visser le tiroir et le déplacer en translation le long de l'axe XX, et * reprendre l'effort de poussée du tiroir poussant le piston de frein par l'intermédiaire du compensateur d'usure et transmettre cet effort au fond, D) un mécanisme de pré-positionnement entre le piston et le tiroir de transmission pour pré-positionner le piston de frein à la fin d'une action de freinage dans une position d'attente pour une nouvelle action de freinage, E) un circuit de commande détectant la position du piston de frein au moment du freinage pour commander le rappel du piston de frein dans une position de rappel définie, puis après calcul de la position d'attente (pré-positionnement), tenant compte de l'usure du frein, commander l'avancée du piston de frein dans la nouvelle position d'attente. Le frein permet de positionner de manière précise le piston de frein en attente d'un nouveau freinage tout en évitant un couple de freinage résiduel par contact de l'un ou des deux patins contre le disque. De plus, ce frein a l'avantage de la simplicité de la réalisation et de l'efficacité du fonctionnement puisque le moteur électrique assure seulement le déplacement du tiroir de transmission comman- dant la distribution du liquide hydraulique pour le frein de service et le frein de stationnement sans avoir à fournir lui-même l'effort de serrage du frein de stationnement ; celui-ci est fourni de manière hydraulique par le piston de frein et le piston auxiliaire, la transmission électromécanique se limitant au verrouillage de l'écrou de transmission sur le ti- roir de transmission en fin de serrage du frein de stationnement en appliquant l'écrou en appui contre le fond de l'étrier. Suivant une caractéristique avantageuse, le compensa- teur d'usure comprend un piston intermédiaire relié par une liaison coulissante au tiroir de transmission, la compensation d'usure se fai- sant entre le piston intermédiaire et le piston de frein et la liaison de poussée pour le frein de stationnement se faisant entre le tiroir de transmission et le piston de frein par le liquide emprisonné dans la chambre secondaire lorsque le tiroir de transmission est mis en position de frein de stationnement. Suivant une autre caractéristique, le piston comporte un manchon de guidage, intérieur, recevant de manière étanche l'extrémité avant du tiroir de transmission. Le manchon distributeur combine ainsi avantageusement les fonctions de distribution de liquide hydraulique sous pression entre la chambre principale et la chambre auxiliaire et à cet effet le manchon distributeur comporte un alésage recevant le tiroir de transmission, l'alésage ayant deux segments séparés par une couronne de distribution reliée par un perçage à travers la chambre principale au conduit d'alimentation en liquide hydraulique, les segments coopérant avec des zones de la partie intermédiaire du tiroir pour la distribution de liquide hydraulique à partir de la couronne de distribution. Suivant une autre caractéristique, le tiroir de transmis- sion comporte une partie intermédiaire pour coopérer avec le manchon distributeur et ses segments par les zones de la partie intermédiaire, ces zones étant séparées par deux joints, la première zone ayant une gorge pour assurer l'alimentation de la chambre intermédiaire en liquide hydraulique à partir du perçage et de la couronne distribution lorsque le tiroir de distribution est en position de frein de service, cou- pant l'alimentation de la chambre hydraulique auxiliaire, une seconde zone comprise entre les joints, une troisième zone au-delà du joint, muni d'une gorge pour assurer l'alimentation de la chambre auxiliaire lorsque le tiroir de transmission est en position de frein de stationnement, la zone intermédiaire (seconde zone) avec son joint coopérant avec le segment d'alésage du manchon pour fermer de manière étanche la chambre secondaire remplie de liquide de frein et libérer la communication entre la couronne de distribution et la chambre auxiliaire, le joint n'étant plus en contact étanche avec le segment d'alésage. Suivant une autre caractéristique, le tiroir comporte une partie arrière avec une partie périphérique filetée coopérant avec le file- tage de l'écrou et une surface d'appui destinée à coopérer avec un palier tournant porté par le fond délimitant la chambre de l'actionneur électromécanique. Suivant une autre caractéristique, la face arrière de l'écrou comporte une couronne d'appui pour s'appuyer contre le fond de l'actionneur électromécanique pour le verrouillage du frein de stationnement. Suivant une autre caractéristique, la chambre mécanique de l'actionneur électromécanique est formée par le fond muni d'un bord fixé contre la cloison d'appui délimitant par ailleurs la chambre hydrau- lique auxiliaire de l'actionneur hydraulique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un frein à disque combinant la fonction de frein de service et la fonction de frein de sta- tionnement avec mise en position d'attente, représenté très schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est le schéma d'une partie d'un système de frein de véhicule montrant les deux freins assurant les deux fonctions de frein de service et de frein de stationnement, - la figure 2 montre l'étrier du frein et les différents composants, très schématiques, suivant une vue en coupe axiale, les éléments étant en position de repos, - la figure 2A est une vue agrandie du frein de la figure 2, - la figure 3A est un détail de la vue en coupe de la figure 2, limitée au manchon distributeur et au tiroir de transmission avec le piston intermédiaire, - la figure 3B est une vue en coupe du piston amplificateur, - la figure 3C est une coupe du tiroir de transmission, - la figure 4 est un schéma analogue à celui de la figure 2 montrant le déplacement et la position des différents éléments lors de la première phase d'actionnement du frein comme frein de service, - la figure 5 est une vue schématique en coupe analogue aux précé- dentes du frein en position transitoire entre le mode de frein de stationnement et le mode de frein de service, - la figure 6 est une vue en coupe analogue aux précédentes montrant la phase de serrage hydraulique du frein de stationnement, - la figure 7 est une vue en coupe analogue aux précédentes mon- trant la phase de verrouillage mécanique du frein de stationne- ment, - la figure 8 est un schéma des composants du frein en phase stationnaire de serrage du frein de stationnement montrant le flux des forces, - la figure 9 montre une vue en coupe axiale d'un frein ayant conduit à l'invention, - la figure 9A est une représentation schématique du frein de la figure 9. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 1, le système de frein se compose de freins à disque 1 ayant chacun un étrier 1 et des patins 1M chevauchant un disque de frein 2. Les freins à disque 1 sont reliés à un maître-cylindre 3 commandé par une pédale de frein 4 par l'intermédiaire d'un module de commande 5H de la répartition des efforts de freinage, tel qu'un mo- dule appliquant la fonction ESP et/ou ASR pour alimenter les freins de roue 1 en fonction de l'effort de freinage nécessaire. Le système comporte également un circuit de commande électrique 5E, relié au moteur électrique 1M de chacun des freins à disque 1 assurant également la fonction de frein de stationnement. Le circuit de commande électrique 5E est actionné par un bouton de commande 6 schématisée sous la forme d'un interrupteur 6. Selon les figures 2, 2A, l'invention a pour objet un frein à disque 1 ayant à la fois une fonction de frein de service et une fonction de frein de stationnement.

La description se limitera aux éléments mobiles du frein à disque 1 tant ceux intervenant pour le mode de frein de service que ceux intervenant pour le mode de frein de stationnement. Par convention, la partie de l'étrier 10, portant le patin de frein fixe, appliqué contre la seconde face du disque de frein, n'est pas représentée. Seule est représentée la partie de l'étrier avec le piston de frein portant le patin mobile et très schématiquement le disque contre lequel ce patin est appuyé. L'étrier 10 a un axe de déplacement )0( des composants pour les divers modes de fonctionnement et par convention d'orientation, l'extrémité des éléments, côté disque, sera appelée avant AV et l'extrémité opposée, suivant l'axe XX, sera appelée arrière AR. L'étrier 10 combine les fonctions de frein de service et de frein de stationnement.

La fonction de frein de service est assurée par le piston de frein 20 soumis à l'action du liquide de frein sous pression alors que la fonction de frein de stationnement est assurée par le dispositif d'actionnement 50 de frein de stationnement agissant également sur le piston de frein 20 pour serrer le disque de frein 2.

L'étrier 10 délimite le cylindre principal 11 recevant le piston de frein 20 qui est une pièce globalement cylindrique avec un fond 21 constituant sa surface appliquée contre le patin mobile PM du frein. Le piston de frein 20 délimite avec le cylindre 11 de l'étrier une chambre hydraulique 13 reliée à une source de liquide hy- draulique sous pression telle que le servofrein 41 de l'installation de frein qui fournit le liquide hydraulique actionnant le frein de service par la pression exercée sur la surface active du piston 20. Le servofrein 41 est relié à un module de commande 41 assurant le cas échéant les fonc- tions ABS, ASR et recevant aussi les instructions d'actionnement du frein de stationnement. Le module 40 est aussi relié à la batterie 42. Le dispositif de frein de stationnement 50 se compose d'un actionneur hydraulique 60 et d'un actionneur mécanique 70 ainsi que d'un tiroir de transmission 90 transmettant les efforts des deux ac- tionneurs 60, 70 au piston de frein 20 par l'intermédiaire du compensateur d'usure 30. L'actionneur hydraulique 60 comprend une chambre hy- draulique auxiliaire 61 recevant le piston amplificateur 62 soumis à l'action d'un ressort de rappel 63 et solidaire d'un manchon distributeur 65. Le manchon distributeur 65 est constitué par une pièce cylindrique guidée et logée dans un cylindre secondaire 22 réalisé dans le piston de frein 20, dans l'axe XX de celui-ci. Le manchon distributeur 65 a notamment la double fonction, celle d'un distributeur hydraulique dont la description détaillée sera faite ensuite et celle d'un organe rigide transmettant des efforts. Le manchon distributeur 65 installé et fonctionnant suivant l'axe XX est un cylindre de section circulaire, portant le piston amplificateur 62 constitué par un disque de surface impor- tante par rapport à celle du piston de frein 20. Le piston amplificateur 62 est logé dans une cavité arrière 14 cylindrique réalisée à l'arrière de l'étrier 10 et dans lequel le piston amplificateur 62 délimite la chambre hydraulique auxiliaire 61 pour recevoir du liquide hydraulique sous pression.

Le liquide hydraulique sous pression dans la chambre auxiliaire 61 agit sur le piston amplificateur 62 dans le même sens que le liquide hydraulique sous pression dans la chambre hydraulique 13 du piston de frein 20. Le manchon distributeur 65 comporte des joints d'étanchéité pour coopérer avec le cylindre secondaire 22 du piston de frein 20 et l'alésage 121 du fond 12 de l'étrier 10. Le tiroir de transmis- sion 90, mobile suivant l'axe XX traverse le manchon distributeur 65 dans lequel il coulisse en assurant la fonction de tiroir de distributeur hydraulique. L'avant 91 du tiroir 90 est relié à un mécanisme de pré- positionnement 30 pour s'appuyer contre le piston 20 et le pousser ou le tirer. L'arrière 93 du tiroir de transmission 90 comporte une partie filetée 93a et une surface d'appui 93b coopérant avec un palier 83 dans l'axe XX du fond 81 de l'étrier 10. Le tiroir de transmission 90 commande l'alimentation en liquide hydraulique sous pression de la chambre secondaire 22a dans le piston de frein 20 en y délimitant cette chambre avec le cylindre secondaire 22. Il délimite également la chambre auxiliaire 61 du piston amplificateur 62. L'actionneur mécanique 70 qui commande le dispositif de frein de stationnement 50 se compose d'une chambre 71 délimitée par le fond d'appui 81 de l'étrier, dans l'axe XX du frein et faisant partie mécaniquement de l'étrier 10. Cette chambre 71 est traversée par l'extrémité filetée 93a du tiroir de transmission 90. Elle loge un écrou 72 vissé sur l'extrémité filetée 93a ; l'écrou 72 prend appui par un palier tournant 72c contre le fond 81. La surface périphérique de l'écrou 72 est munie d'une denture extérieure droite 72b pour coopérer avec une vis hélicoïdale 73 actionnée par un moteur électrique 43. Cet entraînement permet d'une part de visser le tiroir 90 et de d'autre part le déplacer en le faisant avancer ou reculer. Le mécanisme de pré-positionnement 30 est constitué par un piston intermédiaire 31 logé dans le cylindre secondaire 22 du piston de frein 20 et coopérant avec une butée 32 du piston de frein 20, pour se positionner à l'avancée et ensuite au recul du piston de frein et se déplacer par rapport à celui-ci d'une distance correspondant à l'usure des garnitures de frein, c'est-à-dire de la longueur que le piston de frein 20 devrait parcourir lors de son actionnement comme frein de stationnement pour serrer le disque. Le piston intermédiaire 31 a une extrémité avant en forme de couronne conique 31a pour s'appuyer contre la forme tronconique correspondante du fond 21 du piston de frein 20. Le piston intermédiaire 31 se poursuit vers l'arrière par un manchon cylindrique 31b muni d'organes de liaison 33 coulissants, pour coopérer avec le tiroir de transmission 90. Le pré-positionnement se fait entre le piston intermédiaire 31 et le piston 20. En fin de mouvement de serrage du frein de stationnement, le tiroir de transmission 90 exerce la poussée de serrage sur le piston intermédiaire 31, par le volume de liquide prisonnier. Dans la chambre secondaire 22a, à l'intérieur de l'espace occupé en partie par le piston intermédiaire 31, un manchon de guidage 23 formé par le piston 20 reçoit l'extrémité avant 91 du tiroir de transmission 90 et réalise l'étanchéité avec celui-ci, l'extrémité avant 91 du tiroir 90 étant munie d'un joint d'étanchéité. Le logement du manchon 23 communique avec l'extérieur par un perçage 24 pour éviter de comprimer de l'air et le cas échéant du liquide de fuite. La partie intermédiaire 92 du tiroir de transmission 90 traverse l'arrière du manchon distributeur 65 et sa partie portant le pis- ton amplificateur 62 par trois zones Z1, Z2, Z3 séparées par deux joints périphériques 92a,b. Comme cela apparaît également à la figure 3C, les zones de la partie intermédiaire 92 sont définies comme suit : * la première zone Z1 est bordée à l'arrière par une gorge GZ1 pour coopérer avec le segment 66a de l'alésage 66, * la seconde zone intermédiaire Z2 est une surface cylindrique circulaire de diamètre égal à celui de l'alésage 66 pour coopérer avec le segment 66a ou le segment 66b et assurer l'étanchéité du contact par les joints 92a ou 92b suivant la position commandée du tiroir de transmission 90 dans le manchon 65, * la troisième zone Z3 est bordée à l'avant par une gorge GZ3 pour coo- pérer avec la cavité torique 66c du manchon 65 ou avec son segment d'alésage 66b pour assurer l'étanchéité par le joint 92b. Les figures 3A, B, C montrent de manière plus détaillée la structure du manchon distributeur 65 et de son piston amplificateur 62 et celle du tiroir de transmission 90. La figure 3A permet de mieux repérer les différentes parties des composants et leur coopération. La figure 3B montre le manchon distributeur 65 coulis- sant dans le cylindre secondaire 22 pour y délimiter la chambre secon- daire 22a. Un alésage 66 suivant l'axe XX commun est formé de deux segments 66a, 66b séparés par un perçage 67 traversant le manchon 65 près du piston amplificateur 62. L'entrée du perçage 67 côté extérieur est suffisamment large dans la direction XX pour rester en communication avec la cavité résiduelle au fond de la chambre principale 13, même lorsque le piston de frein 20 est enfoncé dans le cylindre 11 et ainsi la communication reste établie avec le conduit de liquide de frein 15 de l'étrier 10, quelle que soit la position de translation du manchon 65 (et du piston 62). Cette communication peut être réalisée par une rainure longitudinale (direction XX) non représentée dans le cy- lindre 22 ou par une cavité équivalente dans la surface extérieure du manchon 65. La zone 66c séparant les deux segments d'alésage 66a,b est une surface torique, concave, ouverte vers l'alésage 66 formant une couronne de distribution dont la longueur axiale est définie pour coopé- rer avec le tiroir de transmission 90 dans les conditions de fonctionnement décrites ultérieurement. La surface extérieure du manchon 65 comporte deux rai- nures 651, 652 garnies chacune d'un joint torique pour assurer l'étanchéité dans le cylindre secondaire 22 et dans l'alésage 121 de la paroi 12. L'alésage 66 reçoit le tiroir de transmission 90 représenté en coupe à la figure 3C mettant en évidence les zones Z1, Z2, Z3 dans la partie intermédiaire 92.

Selon les figures 1-3C, le mouvement de translation du tiroir de transmission 90, commandé par le vissage de l'écrou 72 entraîné en rotation par le moteur électrique 43, assure la distribution du liquide de frein sous pression arrivant par le conduit 15 selon ses différentes positions par rapport au manchon 65, lui-même mobile : A. Le tiroir 90 est en position arrière, sa face arrière 92b étant appli- quée contre le palier tournant 83. - L'arrivée de liquide de frein sous pression vers la chambre principale 13 est dégagée et libre quelle que soit la position du tiroir 90. - Le liquide de frein arrive dans la chambre secondaire 22a par la gorge GZ1 sous le segment d'alésage 66a. - Le joint 92b coupe l'arrivée de liquide de frein vers la chambre auxiliaire 61. B. Tiroir de distribution 90 est avancé : - Le joint 92a est en contact avec le segment 66a fermant la chambre secondaire 22a. - Le joint 92b est en contact avec le segment d'alésage 66b et coupe la chambre auxiliaire 61. - Seule la chambre principale 13 est alimentée en liquide sous pression.

C. Le tiroir distributeur 90 est complètement avancé : - Le joint 92a ferme toujours la chambre secondaire 22a. - Le joint 92b n'est plus en contact avec le segment 66b et le liquide sous pression arrive dans la chambre auxiliaire 61 en passant entre le tiroir 90 et le segment 66b de l'alésage 66. Le fonctionnement découlant de ces différentes positions du tiroir 90 sera explicité à l'aide des figures 4-8. La figure 4 montre le frein à disque 1 fonctionnant comme frein de service. Le tiroir de transmission 90 n'est pas comman- dé. Il est en appui arrière contre le palier tournant 83 et sa zone Z3 avec le joint 92b est en contact avec le segment d'alésage 66b coupant l'arrivée du liquide de frein sous pression vers la chambre auxiliaire 61. Le piston amplificateur 62 est simplement maintenu en place par son ressort de rappel 63. Le liquide de frein sous pression qui arrive directement dans la chambre principale 13 passe également par le perçage 67 dans la chambre secondaire 22a qui est neutre, si bien que toute la section du piston de frein 20 est soumise au liquide de frein sous pression générant la poussée du frein de service (flèche FS). Lorsque l'action de freinage se termine, le liquide de frein n'est plus sous pression et le piston de frein 20 est rappelé. Au cours de cette opération, le manchon distributeur 65 n'est pas intervenu ; il est resté en place. Les figures 5-8 montrent le fonctionnement du frein à disque en mode de frein de stationnement.

Le serrage du frein de stationnement et sa libération se font par la commande du tiroir de transmission 90 qui met en oeuvre l'actionneur hydraulique 60 pour assurer le serrage hydraulique du frein puis son verrouillage mécanique par l'actionneur mécanique 70. La commande du frein de stationnement active le moteur électrique 43 qui fait avancer le tiroir de transmission 90 par la vis hélicoïdale 73, l'écrou 72, le filetage 93a de l'extrémité 93 du tiroir de transmission 90. Lorsque le manchon distributeur 65 avance, le perçage 67 reste en communication avec la chambre hydraulique 13 du piston de frein 20 et avec l'entrée du conduit de liquide de frein 15.

Le tiroir de transmission 90 avance (flèche FST) et son joint avant 92a s'appuie contre le segment d'alésage 66a du manchon distributeur 65 et sépare de manière étanche la zone Z1 et toute la partie de la chambre secondaire 22a par rapport au perçage 67. La chambre secondaire 22a constitue alors un volume fermé, rempli par du liquide de frein. Comme le montre la figure 5, le liquide hydraulique occupe tout le volume de la chambre secondaire 22a puisque le piston intermédiaire 31 n'assure pas l'étanchéité par rapport aux surfaces avec lesquelles il est en contact (cylindre secondaire 22, partie avant 91 du tiroir de transmission 90 ou surface intérieure du manchon distributeur 65). Lorsque le tiroir de transmission 90 est avancé dans la position représentée à la figure 6, la chambre secondaire 22a est ainsi fermée de manière étanche par le premier joint périphérique 92a sépa- rant les zones Z1, Z2 du tiroir de transmission 90. En revanche, le se- cond joint 92b séparant les zones Z2, Z3 n'est plus appliqué de manière étanche contre le segment d'alésage 66b du manchon distributeur 65, sensiblement au niveau du piston amplificateur 62, de sorte que le liquide hydraulique sous pression peut passer le long de la zone Z3 entre le tiroir de transmission 65 et l'alésage du piston 62 et arriver dans la chambre hydraulique auxiliaire 61 du piston amplificateur 62. Cette situation est représentée à la figure 7. Dans cette position, le liquide hydraulique sous pression génère une poussée sur le piston amplificateur 62 et sur le piston de frein 20. Ces deux poussées s'ajoutent puisque le volume de la chambre secondaire 22a est fermé et qu'elle contient du liquide. Ce volume est incompressible si bien que, dans cet état de fonctionnement, le manchon distributeur 65 avec le piston amplificateur 62 et le piston de frein 20 constituent un ensemble hydraulique unique, dont les deux surfaces, celle du piston de frein 20 et celle du piston amplificateur 62, sont soumises à la même pression hydrau- lique générant une poussée dans la même direction. Les deux poussées s'ajoutent. Le mouvement du tiroir de transmission 65 est commandé par le vissage de l'écrou 72 sur la partie filetée 93b du tiroir 90. Ce vissage fait avancer ou reculer le tiroir de transmission 90 pour établir les communications de liquide hydraulique sous pression décrites ci-dessus. Au cours de ce mouvement d'avancée, l'écrou 72 vissé par la vis 73 entrainée par le moteur électrique 43 s'appuie contre le fond 81 de l'étrier 10, par une couronne d'appui représentée par deux petits cercles 72c. Aussi longtemps que du liquide hydraulique sous pression est fourni à la chambre hydraulique 13 du piston de frein 20 et à la chambre auxiliaire 61, les efforts de serrage du frein (efforts exercés par le piston de frein) sont engendrés uniquement par la pression hydrau- lique s'exerçant sur le piston amplificateur 62 et le piston de frein 20, le tiroir de transmission 90 n'étant pas concerné par cet effort. En fin d'avancée (figure 7) de l'ensemble constitué par le piston de frein 20 et le piston amplificateur 62 sont sous l'action du li- guide de frein sous pression ; la vis 73 tournant l'écrou 72, maintient la position, par vissage de l'écrou 72 sur l'extrémité filetée 93a du tiroir de transmission 90 et met l'écrou 72 en appui contre le fond 81 de la chambre mécanique 70. Le tiroir de transmission 90 avance jusqu'à ce que le pis- ton intermédiaire 31 du mécanisme 30 soit en appui contre le fond du piston de frein 20. Le mécanisme 70 peut à ce moment exercer une certaine poussée complémentaire, indépendante toujours de la poussée hydraulique sur le piston de frein 20 et le piston amplificateur 62 pour bien mettre en appui le piston intermédiaire 31, le tiroir de transmis- sion 90 et l'écrou 72 entre le piston de frein 20 et le fond 81 de la chambre mécanique 70. A ce moment, on annule la pression du liquide hydraulique et les composants du frein restent en position serrée, les efforts se transmettant, comme l'indique le schéma de la figure 8, entre le piston de frein 20 à travers le piston intermédiaire 31, le tiroir de transmission 90, l'écrou 72, son appui 72b et le fond 81 de l'étrier 10. Les phases de fonctionnement du frein à disque dont la structure a été décrite ci-dessus seront résumées ci-après à l'aide des différentes figures les schématisant.

Dans la phase initiale de la figure 2, du liquide hydraulique remplit les conduits et la chambre secondaire 22a. Mais ce liquide hydraulique est à la pression ambiante. Pour le serrage de frein de service (figure 4), on alimente en liquide hydraulique sous pression la chambre hydraulique 13 du piston de frein 20. Dans cette position, la chambre hydraulique 13 comprend la chambre secondaire 22a. La poussée engendrée est donnée par la surface globale de la section du piston de frein 20 multipliée par la pression du liquide de frein. Les éléments dans la chambre secondaire 22a, c'est-à-dire le manchon dis- tributeur 65, l'avant 91 du tiroir de transmission 90 et le piston inter- médiaire 31 du mécanisme de pré-positionnement 30, sont hydrauliquement neutres. Le freinage de stationnement est représenté dans le schéma des figures 5 et 6. Cette phase peut venir à la suite de la phase de la figure 4 ou à partir de la position neutre avec remplissage hydrau- lique à la pression ambiante représentée à la figure 2. A ce moment, la commande du frein de stationnement actionne le moteur 43 de la vis 73 qui déplace (flèche FST) le tiroir de transmission 90 dans la position représentée à la figure 5 : la chambre secondaire 22a est isolée de manière étanche. Comme elle est remplie de liquide hydraulique, elle est incompressible et le manchon distributeur 65 ainsi positionné par rapport au piston de frein 20 constitue un ensemble mécaniquement solidaire. Mais dans cette position, le second joint 92b ne sépare pas de manière étanche la troisième zone Z3 du tiroir de transmission 90 par rapport au conduit d'alimentation 67 de la chambre hydraulique 13 et ainsi le liquide hydraulique sous pression passe le long du tiroir de transmission 90 pour arriver dans la chambre auxiliaire 61 du piston amplificateur 62.

Le piston amplificateur 62 avance (figure 6) sous l'effet de la poussée hydraulique à laquelle il est soumis et comprime le ressort de retenue 63. Comme le manchon distributeur 65 est solidaire hydrauliquement du piston de frein 20, l'ensemble ainsi constitué avance et glisse sur le tiroir de transmission 90 qui reste immobile.

Lorsque la position de serrage du disque de frein en mode de frein de stationnement est atteinte (figure 7), le piston de frein 20 et le manchon distributeur 65 avec le piston amplificateur 62 s'immobilisent. Entre temps, la vis 73 a fait tourner l'écrou 72 pour l'appliquer contre la paroi arrière 81. Cet appui déplace de manière ré- ciproque le tiroir de transmission 90 qui pousse le piston intermédiaire 31 et le met en appui contre le fond du piston de frein 20. L'écrou 72 peut continuer à se visser sur le tiroir de transmission 90 qui reçoit et transmet la réaction du disque de frein 20 sur le patin de frein puis le piston de frein 20, le piston intermédiaire 31, le tiroir de transmission 90, l'écrou 72 et son appui contre le fond 15 de l'étrier 10. On peut alors faire chuter la pression du liquide hydrau- lique jusqu'à la pression ambiante, la position des éléments reste con- servée et le frein de stationnement est serré et le reste par cette liaison mécanique. La figure 8 montre la transmission des efforts par appui mécanique en l'absence de liquide hydraulique sous pression dans la chambre auxiliaire 61 et la chambre principale 13, alors que la chambre secondaire 22a reste fermée emprisonnant le liquide. A la fin d'une action de freinage, le tiroir de transmission 90 recule, tiré par l'écrou 72 entraîné par l'actionneur mécanique 70 et son moteur électrique 43. Le recul se poursuit jusqu'à ce que la surface d'appui 93b de l'extrémité arrière 93 du tiroir 90 soit en appui contre le palier tour- nant. Le piston 20 est ainsi reculé de manière précise à partir de sa position de freinage jusqu'à cette position de recul. Le mouvement de retour du moteur électrique 43 est mesuré à partir de son actionnement lorsque le piston 20 quitte sa position de freinage.

Ensuite, on repositionne mécaniquement le piston 20 par l'intermédiaire de l'écrou 72 poussant le piston intermédiaire 31 qui pousse lui-même le piston 20 jusque dans sa position d'attente. Le frein est ainsi pré-positionné pour une nouvelle action de freinage comme celle décrite ci-dessus.

Pour cette avancée du piston de frein 20 en position d'attente, le circuit de commande 40 a tenu compte de la distance de recul (enregistrée sous la forme d'un nombre de tours exécutés par le moteur électrique 43) pour ensuite faire avancer le piston de frein 20 en tenant compte de la course libre que le tiroir 90 doit d'abord effectuer par rapport au piston intermédiaire puis une fois le contact établi, la course que le piston intermédiaire doit parcourir dans le piston de frein 20 à partir de la butée 31 et enfin la course que le piston 20 doit ensuite parcourir jusqu'à sa position d'attente. io En fait, la course du piston de frein 20 vers sa position d'attente est égale à sa course de recul à partir de sa position de freinage, diminuée de l'écart qui sépare la position de freinage et la position d'attente. Cet écart est enregistré dans le circuit de commande et il est défini par le concepteur du frein ou le constructeur qui installe le frein 15 dans le véhicule. En variante, l'entraînement entre le tiroir 90 et le piston de frein s'effectue directement, ou par l'intervention de pièce de liaison, par frottement dans le sens du recul du piston 20.

20 NOMENCLATURE 1 Frein à disque lE Etrier PM Patin mobile 2 Disque de frein 3 Maître-cylindre 4 Pédale de frein 5 Module de commande 5H Circuit hydraulique 5E Circuit électrique 6 Bouton de commande de frein de stationnement 10 Etrier 11 Cylindre 12 Fond 120 Alésage 13 Chambre hydraulique principale 14 Cavité arrière 15 Conduit de liquide de frein Piston de frein 20 21 Fond du piston de frein 22 Cylindre secondaire 22a Chambre secondaire 23 Manchon de guidage 24 Perçage du fond 30 Mécanisme de pré-positionnement 31 Piston intermédiaire 31a Extrémité conique 31b Manchon 32 Butée de positionnement 33 Liaison coulissante 40 Module de commande / Circuit de commande 41 Batterie 42 Servofrein 43 Moteur électrique 50 Dispositif d'actionnement du frein de stationnement 60 Actionneur hydraulique 61 Chambre hydraulique auxiliaire 62 Piston amplificateur 63 Ressort de rappel 65 Manchon distributeur 66 Alésage 66a Segment de l'alimentation 66b Segment de l'alimentation 66c Couronne de distribution 67 Perçage 70 Actionneur mécanique 71 Chambre mécanique 72 Ecrou 72a Filetage intérieur 72b Denture extérieure 73 Vis hélicoïdale 80 Cloison d'appui 81 Fond 82 Bord du fond 83 Palier tournant 90 Tiroir de transmission 91 Avant du tiroir 92 Partie intermédiaire du tiroir 92a, 92b Joint périphérique 93 Extrémité arrière du tiroir 93a Partie filetée 93b Surface d'appui 100 Etrier 101 Piston 101A Partie du piston 101B Partie de piston 102 Plaquette de frein 103 Disque de frein 104 Chambre hydraulique 105 Moteur électrique 106 Transmission 107 Pignon 108 Vis de commande 109 Piston auxiliaire 110 Ressort de retenue 141 Bord de l'étrier ABS Système antiblocage ASR Système antipatinage ESP Correcteur électronique de trajectoire10

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1°) Frein à disque électro-hydraulique à fonctions de frein de service et de frein de stationnement, comportant des composants alignés sur l'axe XX du frein dans un étrier (10) recevant dans un cylindre principal (11), le piston de frein (20) portant le patin mobile coopérant avec le disque de frein, le patin fixe étant porté par la partie de l'étrier chevauchant le disque, ainsi qu'un dispositif de frein de stationnement agissant par l'intermédiaire d'un compensateur d'usure (30) sur le piston de frein (20) pour la fonction de frein de stationnement, le piston de frein (20) délimitant une chambre hydraulique (13) dans le cylindre principal (11) recevant du liquide hydraulique sous pression pour la fonction de frein de service, frein caractérisé en ce que le dispositif de frein de stationnement (50) comprend : A) un manchon distributeur (65) - logé dans une chambre secondaire (22a) formée dans le piston de frein (20), - portant un piston amplificateur (62) * logé dans une chambre hydraulique auxiliaire (61), et * soumis à l'action d'un ressort de rappel (63), B) un tiroir de transmission (90) - coulissant dans l'alésage (66) du manchon distributeur (65), - relié au compensateur d'usure (30) pour s'appuyer contre le piston de frein (20) et le pousser, - ayant un filetage d'actionnement (93a) à son extrémité arrière (93), - commandant l'alimentation hydraulique en liquide sous pression * de la chambre secondaire (22a) délimitée dans le cylindre se- condaire (22) par le manchon distributeur (65), et * de la chambre auxiliaire (61), et C) un actionneur électromécanique (70) ayant une chambre (71) * délimitée par un fond d'appui (81) dans l'axe XX de l'étrier et faisant partie de l'étrier,- traversée par l'extrémité filetée (93a) du tiroir de transmission (90), - logeant un écrou (72) vissé (72a) sur l'extrémité filetée (93a), * prenant appui contre le fond (81), * ayant une denture extérieure droite (72b) pour coopérer avec une vis hélicoïdale (73) actionnée par un moteur électrique (43) pour visser le tiroir (90) et le déplacer en translation le long de l'axe XX, et * reprendre l'effort de poussée du tiroir (90) poussant le piston de frein (20) par l'intermédiaire du compensateur d'usure (30) et transmettre cet effort au fond (81), D) un mécanisme de pré-positionnement entre le piston (20) et le tiroir de transmission (90) pour pré-positionner le piston de frein (20) à la fin d'une action de freinage dans une position d'attente pour une nouvelle action de freinage, E) un circuit de commande (40) détectant la position du piston de frein (20) au moment du freinage pour commander son rappel dans une position de rappel définie, puis après calcul de la position d'attente (pré-positionnement), tenant compte de l'usure du frein, commander l'avancée du piston de frein (20) dans la nouvelle posi- tion d'attente. 2°) Frein à disque électro-hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de pré-positionnement (30) comprend un piston intermé- diaire (31) relié par une liaison coulissante (33) au tiroir de transmission (90), ainsi qu'une butée (32) solidaire du piston (20) pour limiter le recul du piston intermédiaire (31) à une position définie à partir de laquelle il est avancé dans une position d'attente à proximité du disque de frein mais sans contact du ou des patins avec le disque pour préparer une nouvelle action de freinage, le pré-positionnement se faisant par la poussée du piston intermédiaire (31) sur le piston de frein (20) jusqu'à la position d'attente de celui-ci, le liquide de frein pré-remplissant la chambre secondaire (22a).353°) Frein à disque électro-hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (20) comporte un manchon de guidage (23), intérieur, recevant de manière étanche l'extrémité avant (91) du tiroir de transmission (90). 4°) Frein à disque électro-hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon distributeur (65) comporte un alésage (66) recevant le tiroir de transmission (90), l'alésage ayant deux segments (66a, 66b) séparés par une couronne de distribution (66c) reliée par un perçage (67) à travers la chambre principale (13) au conduit (15) d'alimentation en liquide hydraulique, les segments (66a, 66b, 66c) coopérant avec des zones (Z1, Z2, Z3) de la partie intermédiaire (92) du tiroir (90) pour la distribution de liquide hydraulique à partir de la couronne de distribution (66c). 5°) Frein à disque électro-hydraulique selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que le tiroir de transmission (90) comporte une partie intermédiaire (92a) pour coopérer avec le manchon distributeur (65) et ses segments (66a, 66b) par les zones (Z1, Z2, Z3) de la partie intermédiaire (92), ces zones étant séparées par deux joints (92, 92b), la zone (Z1) ayant une gorge (GZ1) pour assurer l'alimentation de la chambre intermédiaire (22) en liquide hydraulique à partir du perçage (67) et de la couronne distribution (66c) lorsque le tiroir de distribution (90) est en position de frein de service, coupant l'alimentation de la chambre hydraulique auxiliaire (61), une zone (Z2) compris entre les joints (92a, 92b), une zone (Z3) au-delà du joint (92b), muni d'une gorge (GZ3) pour assu- rer l'alimentation de la chambre auxiliaire (61) lorsque le tiroir de transmission (90) est en position de frein de stationnement, la zone intermédiaire (Z2) avec son joint (92a) coopérant avec le segment d'alésage (66a) du manchon pour fermer de manière étanche la chambre secondaire (22a) remplie de liquide de frein et libérer la communication entrela couronne de distribution (66c) et la chambre auxiliaire (61), le joint (92b) n'étant plus en contact étanche avec le segment d'alésage (66b). 6°) Frein à disque électro-hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tiroir (90) comporte une partie arrière (93) avec une partie périphérique filetée coopérant avec le filetage (72a) de l'écrou (72) et une surface d'appui (93b) destinée à coopérer avec un palier tournant (83) porté par le fond (81) délimitant la chambre (71) de l'actionneur électroméca- nique (70). 7°) Frein à disque électro-hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face arrière de l'écrou (72) comporte une couronne d'appui (72c) pour s'appuyer contre le fond (81) de l'actionneur électromécanique (70) pour le verrouillage du frein de stationnement. 8°) Frein à disque électro-hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre mécanique (71) de l'actionneur électromécanique (70) est formée par le fond (81) muni d'un bord (82) fixé contre la cloison d'appui (81) délimitant par ailleurs la chambre hydraulique auxiliaire (61) de l'actionneur hydraulique (60).25ABREGE DESCRIPTIF « Frein à disque électro-hydraulique à fonctions de frein de service et de frein de stationnement » Frein à disque électro-hydraulique à fonctions de frein de service et de frein de stationnement, comportant un étrier (10) avec un cylindre principal (11) pour le piston de frein (20) et un compensateur d'usure (30). Un manchon distributeur (65) logé dans le piston de frein (20) porte un piston amplificateur (62) et un tiroir de transmission (90) coulissant dans le manchon (65) commande l'alimentation hydraulique de la chambre secondaire dans le cylindre secondaire. Un actionneur électromécanique (70) traversé par l'extrémité filetée du tiroir loge un écrou (72) ayant une denture extérieure coopérant avec une vis (73) actionnée par un moteur (43). Un mécanisme entre le piston (20) et le tiroir (90) pré-positionne le piston (20) à la fin d'une action de freinage dans une position d'attente. - Figure2 -