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Title:
PISTON FOR ELECTRIC BRAKE ACTUATOR, DRUM BRAKE OR DISC BRAKE AND METHOD OF ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/097410
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an elastic piston (2, 3) intended to be inserted within a pressure sequence (81, 82, 83) intended for applying and maintaining parking braking within a vehicle brake system. This elasticity allows it, in the thermal deformations that occur during parking: - to absorb any additional compressive mechanical energy within the pressure system; or - to store such energy during initial application of the brake in order to release it to compensate for a potential reduction in the brake application force. This elastic piston comprises a piston end (22, 23) and a piston crown (32, 33) which are separated by an elastic metallic element (21, 31) according to the direction of pressure (A8). According to the invention, this elastic piston comprises a helical spring with non-contiguous turns and a radially constant thickness. Also proposed is an embodiment with a multi-helix one-piece spring machined within a piston, preferably, a one-piece piston, or a piston assembled around a body of several interlaced helical springs. The invention also relates to an actuator (8) or to a brake (9) including this piston and to the method of assembling same.

More Like This:
Inventors:
LUU, Gérard (8 allée des Hautes Tiges, Noisy Le Grand, 93160, FR)
DUPAS, Christophe (36 avenue Jean Jaurès, Palaiseau, 91120, FR)
MOLINARO, Alberto (12 rue de la République, Noisy Le Grand, 93160, FR)
GUIGNON, Cédric (8 bis rue Sadi Carnot, Noiseau, 94880, FR)
Application Number:
EP2015/080816
Publication Date:
June 23, 2016
Filing Date:
December 21, 2015
Export Citation:
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Assignee:
FOUNDATION BRAKES FRANCE (126 rue de Stalingrad, Drancy, 93700, FR)
International Classes:
B60T11/06; B60T13/04; B60T13/74; B61H13/00; F16D65/097; F16D65/14; F16D65/44
Domestic Patent References:
WO2014189089A12014-11-27
WO2010000468A12010-01-07
Foreign References:
EP0864772A11998-09-16
FR2879543A12006-06-23
EP0864772A11998-09-16
FR1363706A1964-06-12
Attorney, Agent or Firm:
PONTET ALLANO & ASSOCIES (Parc Les Algorithmes, Bâtiment PlatonCS 70003 Saint-Aubin, Gif sur Yvette cedex, 91192, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Piston élastique (2, 3) destiné à être inséré au sein d'une chaîne d'appui prévue pour transmettre, par compression selon une direction d'appui (A8), un effort d'appui (F2, F3) provoquant un serrage entre d'une part un ou plusieurs organes de frottement (923, 933) et d'autre part au moins une piste de frottement (96), réalisant ainsi une fonction de frein de stationnement au sein d'un frein (9) d'un véhicule,

ledit piston élastique étant ainsi apte à absorber par compression une énergie mécanique lui permettant, de façon passive au cours d'une durée de maintien pendant laquelle ledit serrage est maintenu sans actionnement complémentaire :

- d'absorber un supplément d'énergie mécanique de compression apparaissant par déformation thermique de ladite chaîne d'appui ; ou

- de restituer une énergie mécanique de compression, emmagasinée lors d'une application initiale dudit effort de serrage, de façon à compenser une diminution de l'effort de serrage causé par déformation thermique de ladite chaîne d'appui ; ou

- une combinaison de ces deux effets ;

ledit piston élastique comprenant au moins une partie dite fond de piston (22, 32) et une partie dite tête de piston (23, 33) qui sont séparées selon la direction d'appui (A8) par au moins un élément élastique métallique dont la géométrie produit une élasticité selon ladite direction d'appui,

caractérisé en ce que

ledit au moins un élément élastique comprend un ressort hélicoïdal (21, 311, 312, 313) à spires non jointives dont les spires présentent une épaisseur (E) radialement constante autour d'un axe (A8) parallèle à la direction d'appui.

2. Piston élastique (2, 3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le ressort hélicoïdal (21, ou 311, 312, 313) présente une géométrie combinant plusieurs hélices (211, 212, 213, ou respectivement 311, 312, 313) coaxiales entrelacées entre elles.

3. Piston élastique (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de piston (21) monopièce, intercalé selon la direction d'appui (A8) entre le fond de piston (22) et la tête de piston (23), ledit corps de piston présentant :

- un percement dit axial (20), parallèle à ladite direction d'appui, et

- une ou respectivement plusieurs rainures (RI, r2, r3) formées de façon hélicoïdale sur sa surface extérieure entourant ledit percement axial, et dont la profondeur est suffisante pour qu'elle communique avec ledit percement axial ;

ledit corps de piston (21) formant ainsi un ressort monopièce à spires non jointives, à géométrie monohélice ou respectivement multihélices (211, 212, 213). 4. Piston élastique (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond de piston (22) et la tête de piston (23) sont formés par les extrémités opposées du corps de piston (21), réalisant ainsi un piston élastique monopièce. 5. Piston élastique (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de piston (31) intercalé selon la direction d'appui (A8) entre le fond de piston (32) et la tête de piston (33), ledit corps de piston comprenant une pluralité de ressorts hélicoïdaux dits individuels (311, 312, 313) de même pas, qui sont imbriqués axialement les uns dans les autres autour de ladite direction, et qui sont formés chacun par un cylindre présentant :

- un percement dit axial (30) parallèle à la direction d'appui, et

- une rainure (RI) formées de façon hélicoïdale sur sa surface extérieure entourant ledit percement axial, dont la profondeur est suffisante pour qu'elle communique avec ledit percement axial, et dont la largeur (ER1) est suffisante pour accueillir une spire de chacun des autres ressorts sans contact entre lesdites spires ;

ledit corps de piston (31) formant ainsi un ressort multihélices (311, 312, 313) à spires non jointives.

6. Piston élastique (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le fond de piston (32) et/ou la tête de piston (33) présentent, du côté du corps de piston (31), une face dite d'appui comprenant :

- un téton axial (320, 330) s'insérant dans le percement axial (30) du corps de piston, et

- pour chaque ressort hélicoïdal individuel (311, respectivement 312, respectivement 313) au sein du corps de piston (31), une rainure (321, 331, respectivement 322, 332, respectivement 323, 333) présentant une trajectoire radiale dans laquelle (321, 331) est insérée l'extrémité (3112, 3113) correspondante dudit ressort hélicoïdal individuel (311).

7. Dispositif (8) d'actionnement de frein de stationnement, caractérisé en ce qu'il comprend un piston élastique (2, 3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel forme un élément (83) au sein d'une chaîne d'appui (81, 82, 83) entraîné par un actionneur électrique (85) pour produire un effort d'appui (F2, F3) sur au moins un élément de serrage (92, 93) de façon à l'appliquer contre une piste de frottement (96) d'un frein (9) de véhicule.

8. Frein à tambour (9) comprenant un dispositif d'actionnement (8) selon la revendication 7 agencé pour écarter des segments de freinage (92, 93) portés par un plateau (90), de façon à les mettre (D2, D3) et à les maintenir en appui contre une piste de frottement (96) formée à l'intérieur d'un tambour (95) mobile en rotation par rapport audit plateau autour d'un axe de roue (A9).

9. Frein à tambour (9) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un autre actionneur (91) distinct agencé pour réaliser la fonction de frein de service.

10. Frein à tambour selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que le tambour est formé par un logement ménagé à l'intérieur d'un disque de frein à disque.

11. Frein à disque comprenant un disque de frein mobile en rotation autour d'un axe de roue par rapport à un étrier chevauchant la périphérie dudit disque, ledit étrier portant au moins une garniture de frottement sur laquelle appuie un actionneur électrique par l'intermédiaire d'au moins un piston élastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour l'appliquer et la maintenir serrer contre une piste de frottement annulaire portée par ledit disque de frein lors d'un actionnement en frein de stationnement et/ou de secours.

12. Procédé de montage d'un frein de véhicule (9) ou d'un sous-ensemble de véhicule comprenant un tel frein (9), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de montage d'un piston élastique (2, 3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 au sein d'un actionneur de frein (8) selon la revendication 7 ou d'un frein (9) selon l'une quelconque des revendications 8 à 11.

13. Procédé pour maintenir immobile un véhicule en stationnement, pendant la totalité d'une phase de stationnement définie entre deux phases de roulement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :

- application d'un serrage (F2, F3) entre d'une part un ou plusieurs organes de frottement (923, 933) et d'autre part au moins une piste de frottement (96), par une chaîne d'appui incluant au moins un élément élastique (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou par un actionneur selon la revendication 7, ou par un frein selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, par un actionnement déclenché à l'issue d'une phase de roulement et marquant le début d'une phase de stationnement,

- maintien sans actionnement dudit serrage, avec un effort supérieur à une valeur prédéterminée, lors d'une variation spontanée de dimensions au sein de ladite chaîne d'appui, par restitution ou absorption d'énergie élastique au sein dudit élément élastique (3).

Description:
« Piston élastique pour actionneur électrique de frein, frein à tambour ou à disque et procédé de montage »

L'invention se rapporte à un piston élastique destiné à être inséré au sein d'une chaîne d'appui prévue pour appliquer et maintenir un freinage de stationnement au sein d'un frein d'un véhicule. Cette élasticité lui permet, lors de déformations thermiques de apparaissant en cours de stationnement :

- d'absorber un éventuel supplément d'énergie mécanique de compression au sein de la chaîne d'appui ; ou

- d'emmagasiner une telle énergie lors du serrage initial pour la restituer en compensation d'une éventuelle diminution du serrage.

Ce piston élastique comprend un fond de piston et une tête de piston séparées par un élément métallique élastique selon la direction d'appui. Selon l'invention, ce piston élastique comprend un ressort hélicoïdal à spires non jointives et d'épaisseur radialement constante. Il est proposé un mode de réalisation à ressort monopièce multihélices usiné au sein d'un piston de préférence monopièce, ou un piston assemblé autour d'un corps de plusieurs ressort hélicoïdaux entrelacés.

L'invention porte aussi sur un actionneur ou un frein incluant ce piston, et sur leur procédé de montage.

Etat de la technique

Dans un véhicule, la fonction de frein de stationnement consiste à appliquer et maintenir un serrage entre une partie solidaire du châssis et une partie mobile en rotation qui est liée à une ou plusieurs roues.

Ce serrage doit être maintenu de façon fiable sur des durées continues pouvant être très longues, pouvant aller de quelques minutes à plusieurs années.

Pour des raisons de fiabilité, et potentiellement d'obligations réglementaires, il est souvent recherché à ce que ce serrage soit maintenu après son application initiale sans apport d'énergie extérieure au système et/ou sans action supplémentaire. Or, au-delà de quelques minutes, il se produit fréquemment dans le système des variations de géométries qui risquent d'augmenter ou de diminuer l'effort de serrage initialement appliqué. Il s'agit en général de variations thermiques qui produisent une dilatation ou une rétraction des éléments mécanique concourant à maintenir cet effort, appelés ici "chaîne d'appui". Ces variations thermiques se produisent en particulier lors du refroidissement des freins se produisant naturellement au cours du stationnement de freins, alors qu'ils avaient été échauffés lors de l'utilisation du véhicule. Des variations de la température extérieure peuvent aussi se produire au cours d'un stationnement, dans un sens ou dans l'autre.

En plus des pièces qui pressent les garnitures de freinage contre la surface de frottement, par exemple les éléments d'un actionneur, la surface de frottement présente elle-même une variation de géométrie significative due aux changements de température. D'autant que c'est elle qui subit le plus d'échauffement au freinage.

Par exemple pour un frein à tambour bloqué en position serrée, le refroidissement du tambour pendant la durée du stationnement crée ainsi une rétractation de la piste de frottement. Comme celle-ci entoure les segments, cette rétraction augmente donc l'effort d'appui contre les segments, et augmente ainsi l'énergie mécanique accumulée en compression dans le système.

Par exemple dans un frein à disque bloqué en position serrée, le refroidissement du disque pendant la durée du stationnement crée par rétractation une diminution de l'épaisseur du disque. Les garnitures qui l'enserrent sur ses deux faces peuvent ainsi se rapprocher, diminuant ainsi l'énergie mécanique accumulée en compression dans le système.

De façon générale, une diminution de l'énergie mécanique accumulée en compression dans le système diminue l'effort de serrage, avec le risque qu'il devienne insuffisant pour assurer l'immobilisation du véhicule. Dans l'autre sens, l'augmentation de cette énergie mécanique accumuler augmente les efforts entre les éléments de la chaîne d'appui, ce qui risque de détériorer le système. Dans les systèmes classiques actionnés par un câble mis en traction à l'intérieur d'une gaine flexible, l'élasticité mécanique de cet ensemble suffit pour emmagasiner au serrage initial une énergie suffisante pour maintenir un serrage suffisant, d'une part, et pour absorber une énergie supplémentaire provoquée par un serrage supplémentaire, d'autre part.

Dans le cas d'un blocage situé très près du frein, par exemple une transmission mécanique entraînée directement un actionneur électrique, et qui est bloquée mécaniquement ou comporte un élément irréversible, il est connu d'insérer dans la chaîne d'appui un élément élastique.

Comme illustré en FIGURE 1, un tel élément élastique connu est formé par un piston élastique en compression selon une direction d'appui A8. Ce piston est réalisé par un cylindre creux 11 qui est rempli de rondelles coniques, ou "Belleville", empilées axialement et adossées les unes aux autres. Ces rondelles, ici douze rondelles 14-1 à 14-12 groupées par paires, s'appuient d'un côté sur un fond de piston 12 et de l'autre côté reçoivent la poussée axiale d'une tête de piston 13 coulissante, fournissant ainsi en charge une course Dl .

Ce dispositif présente cependant des inconvénients, et par exemple :

- un nombre de pièces important (ici 15 pièces), d'où une complexité et un coût d'assemblage.

- une marge d'erreur totale importante dans la raideur obtenue, de l'ordre de d'environ 10%, par exemple du fait du mode de travail des rondelles mais aussi de l'utilisation d'éléments standards basiques, et non pas de haute précision, et dont la marge d'erreur individuelle est multipliée par le nombre de rondelles.

- une conservation de la raideur pendant un nombre de cycles relativement faible par rapport aux besoins de cette application, et une perte de raideur dans le temps, et donc de la charge pouvant être emmagasinée ou absorbée.

Un but de l'invention est de fournir un élément élastique pour une telle application qui permette une meilleure précision, stabilité et fiabilité, mais aussi un meilleur coût et plus de simplicité dans la fabrication, tout en répondant aux contraintes techniques propres à cette application. Exposé de l'invention

L'invention propose un piston élastique destiné à être inséré au sein d'une chaîne d'appui prévue pour transmettre, par compression selon une direction d'appui, un effort d'appui provoquant un serrage entre d'une part un ou plusieurs organes de frottement et d'autre part au moins une piste de frottement, réalisant ainsi une fonction de frein de stationnement au sein d'un frein d'un véhicule. Dans une telle chaîne d'appui, ce piston élastique est ainsi apte à absorber par compression une énergie mécanique lui permettant, de façon passive (sans apport d'énergie extérieure ni de commande d'actionnement) au cours d'une durée de maintien pendant laquelle ledit serrage est maintenu sans actionnement complémentaire :

- d'absorber un supplément d'énergie mécanique de compression apparaissant par déformation thermique de ladite chaîne d'appui ; ou - de restituer une énergie mécanique de compression, emmagasinée lors d'une application initiale dudit effort de serrage, de façon à compenser une diminution de l'effort de serrage causé par déformation thermique de ladite chaîne d'appui ; ou

- une combinaison ou une succession de ces deux effets.

Ce piston élastique est du type comprenant au moins une partie dite fond de piston et une partie dite tête de piston qui sont séparées selon la direction d'appui par au moins un élément élastique métallique dont la géométrie produit une élasticité selon ladite direction d'appui. Typiquement, un tel piston présente une forme globale de révolution, par exemple sensible cylindrique autour de la direction d'appui.

Selon l'invention, ce piston élastique comprend au moins un élément élastique qui inclue un ressort hélicoïdal à spires non jointives dont les spires présentent une épaisseur radialement constante autour d'un axe parallèle à la direction d'appui.

C'est-à-dire que l'épaisseur de chacune des spires du ressort, mesurée dans leur section transversale, selon une direction perpendiculaire à l'axe de compression du ressort, présente une épaisseur constante sur toute sa section. Typiquement, il en découle pour ces spires une section rectangulaire ou carrée. Cette caractéristique se différentie de la structure classique d'un ressort hélicoïdal classique "à boudin", où les spires sont formées par un fil de section circulaire.

Bien que nécessitant un mode de fabrication différent, elle permet de nouveaux avantages comme par exemple d'augmenter la charge admissible et la raideur du ressort pour un encombrement donné, ce qui est particulièrement utile pour ce type d'application.

Dans l'art antérieur, le document EP 0 864 772 Al de 1998 présente un étrier de frein à disque dans lequel la garniture est maintenue en appui contre le disque par un ressort agissant en compression entre la garniture et le piston de frein. Ce ressort est d'un type classique à boudin hélicoïdal à section circulaire, réalisé à partir d'un fil rond. Ce ressort est recouvert par un capuchon maintenu dans un logement du piston et prenant appui au fond de ce logement. Ce ressort déplace la garniture vers le disque maintient d'une course déterminée, maintenant ainsi la garniture en contact avec le disque avec un appui prédéterminé même quand le frein n'est pas actionné. L'objectif de ce document est de garder la garniture en contact avec le disque en permanence, pour éviter l'introduction de terre, sable ou eau boueuse qui pourrait coller au disque en terrain non goudronné. Il s'agit ainsi éviter une usure irrégulière lors du retour sur route goudronnée, ou une mauvais freinage du à la présence d'eau.

Dans ce document, on notera que le ressort présente des spires qui sont de section circulaire, et donc n'ont pas une épaisseur radialement constante. Cette différence est cohérente avec le fait que le document poursuit un objectif différent dans une phase de fonctionnement différente, et pour lesquels les contraintes et nécessités sont différentes. En particulier, l'objectif de ce document étant de maintenir un contact permanent hors freinage, l'effort à appliquer par le ressort doit nécessairement être très faible pour permettre le roulement et ne pas augmenter inconsidérément la consommation de carburant. En cela, les critères de réalisation du ressort de ce document vont dans le sens inverse de celui de l'invention. Selon une particularité de l'invention, le ressort hélicoïdal présente une géométrie combinant plusieurs hélices coaxiales entrelacées entre elles, par exemple deux ou trois hélices, permettant ainsi une plus grande charge admissible pour la même course, et/ou une fabrication plus facile.

Premier mode de réalisation

Dans un premier exemple de mode de réalisation de l'invention, le piston comprend un corps de piston monopièce incluant la partie élastique. Ce corps de piston est de préférence formé par un cylindre parallèle ou coaxial à la direction d'appui, par exemple un cylindre circulaire mais non obligatoirement.

Ce corps de piston forme un ressort monopièce à spires non jointives, de préférence à géométrie multihélices. Ses spires sont enroulées autour d'un percement axial et sont séparées entre elles par une ou plusieurs rainures hélicoïdales, de préférence à parois perpendiculaires à la surface extérieure du cylindre circulaire.

De préférence, le fond de piston et la tête de piston sont formés par les extrémités opposées du corps de piston, réalisant ainsi un piston élastique monopièce.

On obtient ainsi un élément à très peu de composants, donc peu de références à fabriquer et approvisionner, et qui est facile à manipuler et à monter au sein de l'actionneur

Deuxième mode de réalisation

Dans un deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention, le corps de piston comprend une pluralité de ressorts hélicoïdaux dits individuels formant des pièces distinctes.

Ces ressorts sont imbriqués axialement les uns dans les autres avec leurs spires successivement intercalées entre elles.

Ces différents ressorts sont typiquement de même pas, et de préférence identiques entre eux. Ils forment chacun une monohélice enroulée autour d'un percement axial qui est parallèle ou coaxial à la direction d'appui. Dans chaque ressort, les spires sont inscrites à l'intérieur d'un cylindre (de préférence circulaire), et sont séparées entre elles par un espace formant une rainure (de préférence à parois perpendiculaires à la surface extérieure du cylindre circulaire) dont la largeur est suffisante pour accueillir une spire de chacun des autres ressorts sans contact entre lesdites spires.

Une fois qu'ils sont imbriqués ensemble, l'assemblage de ces ressorts individuels forme ainsi un ressort multihélices à spires non jointives. Cet assemblage constitue ainsi un corps de piston sur lequel s'appuient à chaque extrémité deux pièces séparées formant un fond de piston et une tête de piston. Les deux extrémités de chaque ressort individuel sont de préférence fixées à la tête et au fond de piston, ou au moins bloquées dans une position angulaire assurant une répartition uniforme de l'espace entre les spires.

Exemples d'avantages

Ainsi qu'on le comprend, l'invention fournit un piston élastique répondant spécifiquement aux contraintes de la chaîne d'appui d'un actionneur de frein de stationnement, avec différents avantages par rapport au piston connu de la FIGURE 1. Ces avantages comprennent en particulier :

- une réduction significative du nombre de pièces, et donc de la complexité est de tous les problèmes de gestion et de montage qui en découlent ;

- une raideur axiale importante pour un faible encombrement, et donc une meilleur compacité voire de meilleures performances, avec une charge admissible importante sans que les spires n'arrivent en butée entre elles;

- une réalisation pouvant être de plus grande précision, adaptable en fonction des besoins, dans la géométrie comme dans la stabilité des caractéristiques au sein de la production ;

- une plus grande souplesse de choix des matériaux et des dimensions ; et

- une meilleure fiabilité dans le temps.

Exemples d'applications

Un tel piston élastique est applicable à de nombreux type ou variantes de freins de véhicules routiers, et en particulier les véhicules automobiles légers ou utilitaires, par exemple de moins de 3,5t en charge. Le piston selon l'invention est particulièrement intéressant à mettre en œuvre dans les freins à tambour de différents types de fonctionnement (simplex, duo-servo, etc.) :

- dans le ou les actionneurs de stationnement et/ou de frein de service au sein d'un frein à tambour avec actionnement uniquement électrique ;

- dans l'actionneur électrique de stationnement au sein d'un frein à tambour "hybride" avec frein de service hydraulique,

- dans le frein à tambour réalisant le stationnement à l'intérieur d'un disque de frein à disque dans la configuration dite "Drum In hat".

Ce piston peut aussi être utilisé dans un actionneur électrique agissant sur l'étrier d'un frein à disque, qu'il s'agisse de frein de service et/ou de stationnement.

Actionneur de frein

Ainsi, selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif d'actionnement de frein de stationnement comprenant un piston élastique tel qu'exposé ici, lequel forme un élément au sein d'une chaîne d'appui entraîné par un actionneur électrique (par exemple un moteur ou un motoréducteur électrique) pour produire un effort d'appui sur au moins un élément de serrage de façon à l'appliquer contre une piste de frottement d'un frein de véhicule.

Frein utilisant un tel actionneur

Plus particulièrement, selon un autre aspect de l'invention, il est aussi proposé un frein à tambour comprenant un tel dispositif d'actionnement

Selon certains modes de réalisation de l'invention, il s'agit d'un frein à tambour dans lequel ce dispositif d'actionnement est implanté et agencé pour écarter des segments de freinage portés par un plateau, de façon à les mettre et à les maintenir en appui contre une piste de frottement formée à l'intérieur d'un tambour mobile en rotation par rapport audit plateau autour d'un axe de roue.

Selon une particularité, ce frein à tambour est implanté pour effectuer un serrage contre un tambour qui est formé par un logement ménagé à l'intérieur d'un disque de frein à disque. Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, un tel frein est un frein à disque comprenant un disque de frein mobile en rotation autour d'un axe de roue par rapport à un étrier chevauchant la périphérie dudit disque. Cet étrier porte au moins une garniture de frottement sur laquelle appuie un actionneur électrique par l'intermédiaire d'au moins un piston élastique tel qu'exposé ici, pour l'appliquer et la maintenir serrer contre une piste de frottement annulaire portée par ledit disque de frein lors d'un actionnement en frein de stationnement et/ou de secours. Procédé de maintien en stationnement

Encore selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour maintenir immobile un véhicule en stationnement, pendant la totalité d'une phase de stationnement définie entre deux phases de roulement, ou définie au moins pendant deux actions volontaires d'un conducteur (humain ou à base d'intelligence artificielle). Ce procédé comprend les étapes suivantes :

- application d'un serrage entre d'une part un ou plusieurs organes de frottement et d'autre part au moins une piste de frottement, par une chaîne d'appui incluant au moins un élément élastique ou un actionneur ou un frein tel qu'exposé ici, par un actionnement déclenché à l'issue d'une phase de roulement et marquant le début d'une phase de stationnement,

- maintien dudit serrage sans actionnement pendant tout ledit stationnement, avec un effort supérieur à une valeur prédéterminée, lors d'une variation spontanée de dimensions au sein de ladite chaîne d'appui, par restitution ou absorption d'énergie élastique au sein dudit élément élastique.

Il est ainsi possible de laisser le véhicule désactivé et sans énergie pour un stationnement en sécurité pendant toute cette phase de stationnement.

Procédé de montage

Selon encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un Procédé de montage d'un frein de véhicule ou d'un sous-ensemble de véhicule comprenant un tel frein, dans lequel il est mis en œuvre au moins une étape de montage d'un piston élastique tel qu'exposé ici, au sein d'un actionneur de frein tel qu'exposé ici ou d'un frein de véhicule tel qu'exposé ici.

Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus intégrant, selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles, les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.

Liste des figures

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels :

- la FIGURE 1 illustre un piston élastique connu du type à cylindre creux rempli de rondelles Belleville ;

- les FIGURE 2a à c illustrent à l'échelle un exemple de mise en œuvre du premier mode de réalisation de l'invention, à ressort tri-hélices et piston monopièce :

o FIGURE 2a, en vue longitudinale de côté,

o FIGURE 2b, en coupe longitudinale,

o FIGURE 2c, en coupe transversale vue depuis la gauche de la

FIGURE 2b ;

- la FIGURE 3 est une vue longitudinale de côté à l'échelle qui illustre un exemple de mise en œuvre du deuxième mode de réalisation, dans une version à trois ressorts distincts entrelacés ;

- les FIGURE 4a à c sont des vues de côté illustrant plusieurs éléments du piston de la FIGURE 3, respectivement la tête de piston, l'un des ressorts et le fond de piston ;

- la FIGURE 5 illustre la surface d'appui de la tête de piston de la FIGURE 3 ;

- la FIGURE 6 illustre la surface d'appui du fond de piston de la FIGURE 3 ;

- les FIGURE 7a et FIGURE 7b illustrent, le tambour enlevé, un frein à tambour muni d'un actionneur électrique de stationnement utilisant un piston élastique selon l'invention, o FIGURE 7a, en perspective à l'échelle, et

o FIGURE 7b, en schéma non à l'échelle vu de face.

Description d'exemples de mode de réalisation

Premier mode de réalisation

Les FIGURE 2a à FIGURE 2c illustrent un exemple de mise en œuvre du premier mode de réalisation de l'invention, c'est-à-dire avec un corps de piston monopièce.

Ce piston élastique 2 comprend un corps de piston 21 monopièce, intercalé selon la direction d'appui A8 entre le fond de piston 22 et la tête de piston 23.

Dans l'exemple illustré ici, le piston 2 est formé d'une seule pièce de révolution (dans sa forme générale) autour de la direction d'appui A8. La partie centrale 21 forme le corps de piston et incluse la partie élastique, et les deux extrémités forment d'un côté la tête de piston 23 et de l'autre côté le fond de piston 22.

Comme on le voit sur la coupe longitudinale, le corps 21 présente une enveloppe extérieure cylindrique entourant de façon coaxiale un percement axial 20, parallèle à la direction d'appui A8.

La partie élastique forme ici un ressort monopièce à trois hélices 211, 212 et 213 d'épaisseur E, identiques et entrelacées entre elles. A leurs extrémités, ces trois hélices se réunissent entre elles et avec le reste du corps 21. Dans la partie élastique, elles sont séparées par trois rainures RI, r2, r3 hélicoïdales, ici dont les parois sont perpendiculaires à la surface extérieure du cylindre.

Ces rainures sont par exemple obtenues par un usinage à faces parallèles réalisé selon une trajectoire hélicoïdale sur la surface extérieure du cylindre, avec une profondeur suffisante pour déboucher dans le percement axial 20.

A titre d'illustration, le corps de piston 21 de la FIGURE 2 présente par exemple les caractéristiques suivantes :

- acier à ressort, - diamètre extérieur du corps de piston 21 : entre 15 et 25mm, notamment 20mm

- largeur radiale des spires : entre 5 et 10mm, notamment 7mm

- nombre de spires : entre 4 et 8 spires, notamment 7 spires sur trois hélices avec un pas entre 6 et 7mm,

- écartement entre spires : entre 0,4 et 0,8mm, notamment 0,6mm

Deuxième mode de réalisation

Les FIGURE 3 à FIGURE 6 illustrent un exemple de mise en œuvre du deuxième mode de réalisation, dans une version à trois ressorts distincts entrelacés et décalés angulairement.

Comme on le voit en FIGURE 3, ce piston élastique 3 comprend un corps de piston 31 intercalé selon la direction d'appui A8 entre un fond de piston 32 monopièce et une tête de piston 33 monopièce.

Ce corps de piston 21 comprend trois ressorts hélicoïdaux distincts

311, 312 et 313 dits individuels, qui sont imbriqués axialement les uns dans les autres avec leurs spires intercalées, autour de la direction d'appui A8.

Ces trois ressorts sont ici identiques et formés chacun par une spire de forme extérieure cylindrique présentant un percement axial 30 parallèle à la direction d'appui.

Comme on le voit en FIGURE 4b, chaque ressort (ici 311) présente une hélice d'épaisseur E constante et dont les spires sont séparées entre elles par une rainure RI formée de façon hélicoïdale sur sa surface extérieure, dont la largeur ER1 est suffisante pour accueillir sans contact une spire de chacun des autres ressorts 312 et 313. Leur assemblage 31 forme ainsi un ressort multihélices 311, 312, 313 à spires non jointives.

L'ensemble du piston élastique ainsi obtenu présente donc seulement cinq pièces, dont trois identiques et interchangeables.

Comme illustré en FIGURE 5 et FIGURE 6, le fond de piston 32 et la tête de piston 33 présentent, du côté du corps de piston 31, une face d'appui comprenant un téton axial 320, 330 qui dépasse pour venir s'insérant dans le percement axial 30 des ressorts formant le corps de piston 31. En outre, chacune de ces faces d'appui présente trois rainures : 321, 322 et 323 pour le fond de piston 32 et 331, 332 et 333 pour la tête de piston 33.

Ces rainures présentent de préférence une trajectoire radiale autour de l'axe A8 des ressorts, ou possiblement un angle de moins de 20° avec une telle direction radiale.

Les deux extrémités 3112, 3113 de chaque ressort hélicoïdal individuel (ici 311) sont recourbées de façon à terminer dans une direction parallèle à l'axe A8 du piston. Chacune de ces extrémités vient s'insérer dans la rainure correspondante de la face d'appui qui lui fait face, ici l'extrémité 3112 dans la rainure 321 du fond de piston 32, et l'extrémité 3113 dans la rainure 331 de la tête de piston 33.

Chaque ressort individuel est ainsi maintenu dans sa position angulaire par les deux rainures qui reçoivent ses deux extrémités, ici selon une répartition uniforme selon trois angles de 120°. Ce maintien concoure à répartir uniformément l'espace entre les spires et à optimiser les possibilités de déformation du piston ainsi formé.

A titre d'illustration, le ressort individuel 311 de la FIGURE 4b présente par exemple les caractéristiques suivantes :

- acier à ressort,

- diamètre extérieur du ressort 311 : entre 15 et 25mm, notamment 20mm

- largeur radiale des spires : entre 5 et 10mm, notamment 7mm

- nombre de spires : 1,5 et 3 spires par ressort, notamment 2 spires avec un pas entre 6 et 7mm,

- écartement entre spires : entre 0,4 et 0,8mm, notamment 0,6mm

Exemple de frein à tambour hybride bistable

les FIGURE 7a et FIGURE 7b illustrent un exemple de frein 9 muni d'un actionneur 8 incluant un tel piston élastique 83, ici dans un frein à tambour pouvant être qualifié d'hybride "bistable" ou "bi-mode", par exemple tel que décrit dans la demande FR 1363706 non encore publiée, et qui est ici incorporée par référence. Ce frein à tambour 9 comprend un tambour coaxial avec la roue et monté solidaire de celle-ci. Ce tambour comprend une jupe 95 qui porte une piste intérieure de frottement 96 et coiffe un mécanisme monté sur un plateau 90 coaxial avec l'axe A9 du moyeu de la roue. Le plateau est solidaire du demi-train portant le moyeu de la roue.

Ce mécanisme comprend deux segments 92, 93 en arcs de cercle, montés face à face autour de l'axe de rotation A9 du tambour. Sur leur surface extérieure, des garnitures de frottement 923, 933 viennent appuyer sur la piste 96 du tambour lorsqu'ils sont écartés vers l'extérieur.

En frein de service, un cylindre de roue formant un premier actionneur hydraulique 91 déplace Dl deux pistons hydraulique 911 et 912 qui écartent l'une de l'autre deux extrémités 921 et 931, dites mobiles, des segments. Dans le même temps, les extrémités 922 et 932 opposées de ces segments, ou extrémités de butée, viennent toutes deux en butée sur le boîtier 80 d'un deuxième actionneur 8, qui est solidaire du plateau 90.

En frein de stationnement, ce deuxième actionneur 8 écarte D2 et D3 les extrémités de butée des deux segments au moyen d'un mécanisme d'actionnement linéaire comprenant un système vis-écrou (de préférence irréversible) produisant un mouvement linéaire sous l'effet d'une rotation de l'un de ces éléments, ici un écrou cannelé 81, par rapport à l'autre de ces éléments, ici une vis 82, qui s'écartent ou se rapprochent l'un de l'autre selon le sens de la rotation.

Lorsqu'ils s'écartent, la vis 82 se déplace D2 vers l'extérieur et sa tête vient appuyer F3 sur l'extrémité 932 de l'un 93 des segments selon la direction d'appui A8. L'écrou cannelé 81 est libre en translation et se déplace dans le sens opposé, venant appuyer sur le piston élastique 83, lequel se déplace donc vers l'extérieur D2 et sa tête vient appuyer F2 sur l'extrémité 922 de l'autre 92 segment selon la même direction d'appui A8.

La chaîne d'appui comprend ici le piston élastique avec l'écrou 81 et la vis 82, dont l'écartement applique sur les segments un effort de serrage contre la piste 96 du tambour.

Comme expliqué plus haut, le comportement élastique du piston 83 permet d'absorber une énergie mécanique de compression lorsque le tambour se rétracte et augmente l'effort sur les segments. Il permet aussi d'emmagasiner une énergie mécanique de compression lors de l'action de serrage, qui permettra de maintenir un effort de serrage si le tambour se dilate au cours de la durée de stationnement.

Le mécanisme d'actionnement linéaire 81, 82 est entraîné par les cannelures externes de l'écrou 81, qui engrènent avec un groupe de plusieurs roues dentées à axes parallèles à la direction d'appui A8, non visibles ici, qui forment une transmission traversant une ouverture ménagée dans le plateau 90. De l'autre côté du plateau, cette transmission est entraînée par un motoréducteur électrique 85 parallèle au plateau, comprenant un réducteur à double train épicycloïdal partageant une même couronne formée dans le boîtier de réducteur.

Dans cet exemple, le fonctionnement de ce frein peut être qualifié de bi-modal car l'actionneur de stationnement produit un comportement de type duo-servo, alors que l'actionneur de frein produit un comportement de type simplex.

En effet, l'actionneur de stationnement 8 écarte les deux extrémités de butée 922 et 932 des segments l'une de l'autre, tandis que les extrémités mobiles 921 et 931 s'appuient l'une sur l'autre par l'intermédiaire d'un élément intercalaire flottant, ici formé par la biellette 94 de rattrapage d'usure qui est articulée 941, 943 sur ces deux extrémités mobiles. Tout couple de freinage ou de maintien est ainsi transmis au plateau par l'extrémité de butée d'un seul segment, par appui d'un seul côté sur le boîtier du deuxième actionneur. Les deux segments se comportent tous les deux en segments "comprimés", ce qui donnent un bien plus grande efficacité par rapport à l'énergie utilisée pour le serrage.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Nomenclature

Etat de la technique

1 piston élastique

11 corps de piston creux

12 fond de piston

13 tête de piston

1401 à 1412 rondelles Belleville de piston élastique

Piston élastique

2 piston élastique monopièce

3 piston élastique composite à ressorts séparés

20, 30 percement axial

21, 31 corps de piston

211, 212, 213 hélices du ressort du piston monopièce

22,32 fond de piston

23, 33 tête de piston

231, 331 rainure de tête de piston

311, 312, 313 ressorts séparés du piston composite

3112, 3113 extrémités de ressort séparé

321, 322, 323 rainures de fond de piston composite

331, 332, 333 rainures de tête de piston composite

320 téton central de fond de piston composite

330 téton central de tête de piston composite

A8 direction d'appui de I'actionneur de frein de stationnement

E épaisseur de spire

ER1 pas d'hélice de ressort

RI, R2, R3 rainures de séparation des spires de ressort(s)

Frein à tambour

8 actionneur de stationnement

9 frein à tambour bi-mode

80 boîtier d'actionneur de frein de stationnement

81 écrou cannelé de I'actionneur de frein de stationnement

82 vis-piston de I'actionneur de frein de stationnement

83 piston élastique de I'actionneur de frein de stationnement 85 motoréducteur de I'actionneur de frein de stationnement 90 plateau du frein à tambour

91 actionneur hydraulique de frein de service

94 biellette de rattrapage d'usure - biellette de réaction de frein de stationnement

95 jupe du tambour

96 piste de frottement du tambour

911, 912 pistons de l'actionneur hydraulique de frein de service

92, 93 segments de frein à tambour

921, 931 extrémités mobiles des segments

922, 932 extrémités de butée des segments

923, 933 garnitures de freinage des segments

942, 943 articulations de la biellette de rattrapage/réaction sur les segments

A9 axe de rotation de roue et tambour

Dl direction de déplacement des pistons de l'actionneur hydraulique de frein de service

D2, D3 déplacement des éléments d'appui de l'actionneur de frein de stationnement

F2, F3 poussées de l'actionneur de frein de stationnement