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WO2020016492A1 - Procede et système de freinage dotes d'un embrayage multidisque magnetique - Google Patents

Procede et système de freinage dotes d'un embrayage multidisque magnetique Download PDF

Info

Publication number
WO2020016492A1
WO2020016492A1 PCT/FR2019/051364 FR2019051364W WO2020016492A1 WO 2020016492 A1 WO2020016492 A1 WO 2020016492A1 FR 2019051364 W FR2019051364 W FR 2019051364W WO 2020016492 A1 WO2020016492 A1 WO 2020016492A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuating
braking
friction lining
vehicle
coil
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/051364
Other languages
English (en)
Inventor
Adrien GIROD A PETIT LOUIS
Tom BRELET
Original Assignee
Psa Automobiles Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Psa Automobiles Sa filed Critical Psa Automobiles Sa
Publication of WO2020016492A1 publication Critical patent/WO2020016492A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive
    • F16D37/02—Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive the particles being magnetisable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/24—Electric or magnetic using motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/40—Screw-and-nut
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/44—Mechanical mechanisms transmitting rotation
    • F16D2125/46—Rotating members in mutual engagement
    • F16D2125/50—Rotating members in mutual engagement with parallel non-stationary axes, e.g. planetary gearing

Definitions

  • the invention relates to motor vehicle braking devices and methods comprising electrically actuated braking mechanisms, called "brake by wire”.
  • the invention relates more precisely to the actuation mechanisms of these braking devices.
  • the service brake function consists mainly of slowing the vehicle down and getting it to a stop.
  • the service brake is provided by drum brakes or disc brakes, or disc brakes at the front of the vehicle and drum brakes at the rear of the vehicle.
  • the parking brake function consists in keeping a vehicle immobilized continuously for long periods of time.
  • the emergency brake function consists in slowing down a moving vehicle in an exceptional way, for example in the event of a failure of the service brake control circuit. Very often, this operation is achieved by the same mechanism as the parking brake, and most often only on the rear brakes.
  • the brakes were generally actuated by hydraulic pressure for the service brakes, and for the parking brakes by pulling a cable in general using a ratchet lever.
  • the brake by wire technologies present on the market today are direct drive electrical solutions, which use a motor actuating a reduction gear, which actuates itself a screw-nut mechanism capable of producing a pressure on the brake linings.
  • the inertia being a power of the reduction ratio
  • the apparent inertia on the side of the stirrup (which is deformed, and therefore elastic) is important. Consequently, powerful motors are sought in order to ensure a reversal of the direction of rotation in the desired time intervals.
  • the present invention proposes to use a magnetic clutch to decouple the screw-nut mechanisms from their drive if necessary, and to control in linear mode the service brake function in an emergency situation.
  • a device for actuating at least one friction lining against a friction track of a vehicle braking system comprising a control unit, an electric drive mechanism, including a group geared motor with planetary gear train coupled to a screw-nut mechanism for transforming a rotational movement into a translational movement, an electric motor driving the motor-reducing unit in rotation along an axis of rotation, the device further comprising a clutch multi-disc magnetic powder disposed between the electric motor and the screw-nut mechanism of the electrically driven mechanism, so as to couple or decouple said electric motor from said screw-nut mechanism.
  • the screw-nut mechanism can be decoupled from the planetary gear unit by cutting the power supply to the coil.
  • the multi-plate magnetic powder clutch can be provided between the planetary gear unit of the electrically driven mechanism, and the screw-nut mechanism.
  • the multi-plate magnetic powder clutch can comprise a set of driving discs, a set of driven discs, each driving disc being spaced from a disc driven by an air gap filled with ferrite powder and controlled by a coil.
  • the surface of all of the driving discs and of all of the driven discs has radial grooves and / or through holes, so as to catch the particles of ferrite powder.
  • the multi-plate magnetic powder clutch further comprises a magnet, the magnet and the coil producing a magnetic field of the same direction, but of opposite polarities.
  • the invention also relates to a braking system comprising a device for actuating at least one friction lining against a friction track, in accordance with an embodiment of the invention.
  • the invention also relates to a motor vehicle provided with a braking system comprising a device for actuating at least one friction lining against a friction track, in accordance with an embodiment of the invention.
  • the invention also relates to a first method of braking a vehicle provided with a braking system comprising a device for actuating at least one friction lining against a friction track, in accordance with one embodiment of the invention, the multi-plate magnetic powder clutch comprising a set of driving discs, a set of driven discs, each driving disc being spaced from a disc driven by an air gap filled with ferrite powder and controlled by a coil , in which the coil is supplied when the "braking" mode is required and that the supply to the coil is cut off when an abnormality of the vehicle trajectory is noted during the "braking" mode.
  • the invention also relates to a second method of braking a vehicle provided with a braking system comprising a device for actuating at least one friction lining against a friction track, according to one embodiment of the invention, the multi-plate magnetic powder clutch comprising a set of driving discs, a set of driven discs, each driving disc being spaced from a disc driven by an air gap filled with ferrite powder and controlled by a coil and a magnet, in which the coil is energized only when an abnormality in the trajectory of the vehicle is observed during the "braking" mode.
  • trajectory anomaly means driving situations in which the vehicle risks losing its stability and escaping the control of its driver. These situations are now corrected by the ESP and ABS systems which make it possible to correct the trajectory by acting on the braking system as well as on the engine torque. They act when the vehicle takes a turn at too high a speed or when there is a sudden change of course (obstacle avoidance).
  • ESP systems can then understeer when the front axle drifts more than the rear axle and the vehicle tends to go straight instead of following the curve.
  • ESP systems restore the vehicle by giving the order to brake the inner rear wheel. In the event of a strong turn, the ESP also brakes the front wheels.
  • FIG. 1 represents a schematic view of the magnetic fields obtained with a device for actuating at least one friction lining, according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows a detail of Figure 1 when the device for actuation is decoupled.
  • Figure 3 shows a detail of Figure 1 when the device for actuation is coupled.
  • FIG. 4 represents a device for actuating at least one friction lining, according to an embodiment of the invention.
  • variants of the invention comprising only a selection of described characteristics, isolated from the other described characteristics (even if this selection is isolated within a sentence including these other features), if this selection of features is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • This selection includes at least one characteristic, preferably functional, without structural details, or with only part of the structural details if this part only is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art. .
  • FIG. 4 describes an electrically driven mechanism 3, including a planetary gear motor-reduction unit coupled to a screw-nut mechanism to transform a rotational movement in a translational movement.
  • the electric motor 2 drives in rotation along an axis of rotation A the geared motor group.
  • An ECU unit controls the electric motor.
  • the device further comprises a multi-plate magnetic powder clutch 1 disposed between the electric motor 2 and the screw-nut mechanism of the electrically driven mechanism 3, so as to couple or decouple said electric motor from said screw mechanism. nut.
  • the ECU also controls the multi-disc magnetic powder clutch.
  • the planetary gear may include a group of satellites in rotation along the axis around a planetary gear and inside a circular ring coaxial with said planetary gear. Said satellites are carried by a planet carrier and mesh both with an external toothing of said planetary pinion and with an internal toothing, formed in said circular ring in a first pattern having a first determined orientation.
  • the planetary gear train then drives a male threaded element which is coaxial with it, which cooperates with a female thread formed in the inner surface of said crown in a second pattern having a second orientation different from the first orientation.
  • the crown thus forms a threaded crown which cooperates with said male threaded element to form the screw-nut mechanism.
  • the crown thus has reliefs of female thread intersecting with reliefs of internal toothing to form a crossed toothing which is capable of functioning as well in toothing of a planetary gear crown as in nut threading.
  • the threaded crown can be integral with or else form a brake piston which is kept fixed in rotation and is arranged so that its movement exerts a clamping force by linear movement of the friction lining towards the friction track.
  • the screw-nut mechanism can be a self-locking mechanism in the sense that, when the electric motor drives the nut in an axial thrust from back to front, the nut remains in its position after the engine has stopped.
  • the screw-nut mechanism can be a mechanism by which the nut returns to its initial position after the engine has stopped.
  • the multi-plate magnetic powder clutch 1 is formed between the planetary gear motor group and the screw-nut mechanism. It is indeed at this location that the inertia of the geared motor group is most reduced.
  • the magnetic powder multi-plate clutch 1 comprises a set of driving discs 11 and a set of driven discs 12. Each driving disc 11a is spaced from a driven disc 12a by an air gap filled with 'a ferrite powder 15.
  • a coil 14 makes it possible to create a magnetic field as visible in FIG. 1.
  • the shear strength of the powder increases, and the ferromagnetic elements of the clutch are secured.
  • the powder no longer offers shear resistance, and is capable of being evacuated from the air gaps, in order to separate the ferromagnetic elements (the driving and driven discs) from the clutch.
  • the surface of the set of driving discs 11 and of the set of driven discs 12 has radial grooves and / or through bores, so as to catch the particles of ferrite powder.
  • the transmissible torque depends in fact on the intensity of the magnetic field, there is relative sliding by shearing as soon as the lines formed by the particles break, which is very dependent on the chemical composition of the powder, its particle size and of its temperature.
  • the multi-plate magnetic powder clutch 1 further comprises a magnet 13, the magnet 13 and the coil 14 producing a magnetic field of the same direction, but of opposite polarities.
  • the magnet 13 excites the magnetic circuit, the magnetic circuit conducts magnetic flux lines, which pass through the discs in the direction of their axis of rotation. The magnetic particles present between the discs will line up on the field lines.
  • the field lines produced by the magnet are repelled outside the magnetic circuit.
  • the magnetic powder behaves more and more like a fluid, a relative sliding between the driving discs 11 and driven 12 is possible. The closer the magnetic excitation of the coil to the magnetic excitation produced by the magnet, the lower the transmitted torque.
  • the magnetic field created by the magnet increases the shear strength of the powder, and the ferromagnetic elements of the clutch are secured.
  • the magnet 13 and the coil 14 each produce a magnetic field of the same direction but of opposite polarities, these magnetic fields cancel each other out. In the absence of a magnetic field, the powder then no longer offers shear strength.
  • these devices for actuating at least one friction lining can be implemented on the service brake and parking brake functions of motor vehicles. It then follows a first braking method applicable to a device for actuating at least one friction lining against a friction track comprising a multi-plate clutch with magnetic powder provided with a set of driving discs and a set of driven discs, as well as a coil.
  • the coil is supplied when the "braking" mode is required and the supply to the coil is cut off when an abnormality of the vehicle trajectory is noted during the "braking" mode.
  • the shear strength of the powder increases, and the ferromagnetic elements of the clutch are secured.
  • the powder no longer offers shear resistance, and is capable of being evacuated from the air gaps, in order to separate the ferromagnetic elements (the driving and driven discs) from the clutch.
  • a second braking method applicable to a device for actuating at least one friction lining against a friction track comprising a multi-plate clutch with magnetic powder provided with a set of driving discs and a set of driven discs, as well as a coil and a magnet.
  • the coil is only supplied when an abnormality in the trajectory of the vehicle is observed during the "braking" mode.
  • the magnetic field created by the magnet increases the shear strength of the powder, and the ferromagnetic elements of the clutch are secured.
  • the electrical excitation of the coil as the magnet and the coil each produce a magnetic field of the same direction but of opposite polarities, these magnetic fields cancel each other out.
  • the powder then no longer offers any shear strength.
  • This configuration demonstrated a particularly high reactivity (less than 20 ms for a setpoint of 100 bar), and the possibility of also eliminating the time required to set in motion the rotor of the electric motor and the gear motor group, by disengaging the clutch. magnetic when actuating ESP systems.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un procédé et à un système de freinage incluant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement pour le freinage d'un véhicule, le dispositif comprenant une unité de commande (ECU), un mécanisme à entraînement électrique (3), incluant un groupe moto-réducteur à train épicycloïdal couplé à un mécanisme de vis-écrou, un moteur électrique (2) entraînant en rotation suivant un axe de rotation (A) le groupe moto-réducteur, le dispositif comportant en outre un embrayage multidisques à poudre magnétique (1) disposé entre le moteur électrique (2) et le mécanisme de vis-écrou du mécanisme à entraînement électrique (3), de manière à coupler ou à découpler ledit moteur électrique d'avec ledit mécanisme de vis-écrou.

Description

PROCEDE ET SYSTÈME DE FREINAGE DOTES D'UN
EMBRAYAGE MULTIDISQUE MAGNETIQUE
L'invention a trait aux dispositifs et aux procédés de freinage de véhicules automobiles comportant des mécanismes de freinage à actionnement électrique, dits «brake by wire». L'invention concerne plus précisément les mécanismes d'actionnement de ces dispositifs de freinage.
Dans de tels véhicules, la fonction de frein de service consiste principalement à ralentir le véhicule et obtenir son arrêt. Dans la plupart des automobiles actuelles, le frein de service est assuré par des freins à tambour ou des freins à disque, ou à disques à l’avant du véhicule et à tambours à l’arrière à véhicule.
En revanche, la fonction de frein de stationnement consiste à maintenir un véhicule immobilisé de façon continue pendant de longues durées. La fonction de frein de secours consiste à ralentir un véhicule en mouvement de façon exceptionnelle, par exemple en cas de défaillance du circuit de commande du frein de service. Très souvent, ce fonctionnement est réalisé par le même mécanisme que le frein de stationnement, et le plus souvent uniquement sur les freins arrière.
Jusqu'à une dizaine d'année, les freins étaient en général actionnés par une pression hydraulique pour les freins de service, et pour les freins de stationnement par traction d’un câble en général à l’aide d’un levier à cliquet.
Depuis, il est devenu courant de prévoir un système motorisé voire automatisé de gestion du frein de stationnement, en commandant un actionneur électrique. L’actionneur électrique est souvent situé à l’extérieur du frein lui-même, et fonctionne par exemple en exerçant une traction sur un câble en lieu et place de la commande manuelle. Une telle gestion extérieure présente différents inconvénients, par exemple complexité et coût de fabrication et de maintenance. Dans le même temps, il est depuis recherché aussi de réaliser des freins à fonctionnement purement électrique, c'est à dire y compris la fonction de frein de service.
Afin de gagner en compacité et de réduire le nombre de pièces, l'intégration complète des mécanismes d'actionnement, et plus particulièrement des groupes motoréducteurs, dans le mécanisme de base du frein, c’est à dire la partie qui est directement située sur ou autour de la roue, est aujourd'hui un axe de développement très prometteur.
Qu’il s'agisse de freins à disque ou de freins à tambour, la cinématique de ces mécanismes utilise un déplacement assez faible mais nécessite un effort de serrage assez important. Pour cette raison, les motorisations électriques sont souvent choisies à vitesse de rotation élevée, ce qui permet de limiter leur taille et leur poids pour une puissance donnée, mais oblige à prévoir une très grande démultiplication.
De manière classique, les technologies de frein «brake by wire» présentes aujourd'hui sur le marché sont des solutions électriques en entrainement direct, qui utilisent un moteur actionnant un réducteur, qui actionne lui-même un mécanisme vis-écrou apte à produire une pression sur les garnitures de freinage.
Toutefois, ces technologies ne sont pas toujours à la hauteur du cahier des charges dans le cas de la fonction de frein de stationnement et dans le cas de la fonction de frein de service en situation d'urgence (ABS, ESP par exemple), ces fonctions de freinage imposant des cycles de pression d'environ 50bar en 25ms.
En effet, lorsqu'on actionne un étrier à l'aide d'un moteur électrique, il faut inverser le sens de rotation du moteur électrique afin d'avoir un relâchement de l'effort.
Or, l'inertie étant une puissance du rapport de réduction, l'inertie apparente du côté de l'étrier (qui est déformé, et donc élastique) est importante. Par conséquent, il est recherché des moteurs puissants afin d'assurer une inversion de sens de rotation dans les intervalles de temps souhaitées.
Ceci entre toutefois en contradiction avec le gain de volume recherché pour la taille des moteurs électriques (qui ont leur meilleur rendement à environ 15% de couple et leur puissance maximale à 50% de leur vitesse maximale).
C'est pourquoi, la présente invention propose d'utiliser un embrayage magnétique pour découpler les mécanismes vis-écrou de leur entraînement si nécessaire, et commander en régime linéaire la fonction de frein de service en situation d'urgence.
Elle propose à cet effet un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement d'un système de freinage de véhicule, le dispositif comprenant une unité de commande, un mécanisme à entraînement électrique, incluant un groupe moto-réducteur à train épicycloïdal couplé à un mécanisme de vis-écrou pour transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation, un moteur électrique entraînant en rotation suivant un axe de rotation le groupe moto- réducteur, le dispositif comportant en outre un embrayage multidisques à poudre magnétique disposé entre le moteur électrique et le mécanisme de vis-écrou du mécanisme à entraînement électrique, de manière à coupler ou à découpler ledit moteur électrique d'avec ledit mécanisme de vis-écrou.
De cette façon, le mécanisme vis-écrou peut être découplé du groupe moto-réducteur à train épicycloïdal en coupant l'alimentation de la bobine.
Des caractéristiques optionnelles de l’invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
Selon certaines caractéristiques additionnelles, l'embrayage multidisque à poudre magnétique peut être ménagé entre le groupe moto- réducteur à train épicycloïdal du mécanisme à entraînement électrique, et le mécanisme de vis-écrou. Selon d'autres caractéristiques additionnelles, l'embrayage multidisque à poudre magnétique peut comporter un ensemble de disques menants, un ensemble de disques menés, chaque disque menant étant espacé d'un disque mené par un entrefer rempli d'une poudre de ferrite et commandé par une bobine.
Selon d'autres caractéristiques additionnelles, la surface de l'ensemble des disques menants et de l'ensemble des disques menés comporte des stries radiales et/ou des perçages traversants, de manière à accrocher les particules de poudre de ferrite.
Selon d'autres caractéristiques additionnelles, l'embrayage multidisque à poudre magnétique comporte en outre un aimant, l'aimant et la bobine produisant un champ magnétique de même sens, mais de polarités opposées.
L'invention a également pour objet un système de freinage comportant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement, conforme à un mode de réalisation de l'invention.
L'invention a également pour objet un véhicule automobile doté d'un système de freinage comportant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement, conforme à un mode de réalisation de l'invention.
L'invention a également pour objet un premier procédé de freinage d'un véhicule doté d'un système de freinage comportant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement, conforme à un mode de réalisation de l'invention, l'embrayage multidisque à poudre magnétique comportant un ensemble de disques menants, un ensemble de disques menés, chaque disque menant étant espacé d'un disque mené par un entrefer rempli d'une poudre de ferrite et commandé par une bobine, dans lequel la bobine est alimentée lorsque le mode « freinage » est requis et que l'alimentation de la bobine est coupée lorsqu'une anomalie de trajectoire du véhicule est constatée durant le mode « freinage ».
L'invention a également pour objet un second procédé de freinage d'un véhicule doté d'un système de freinage comportant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement, conforme à un mode de réalisation de l'invention, l'embrayage multidisque à poudre magnétique comportant un ensemble de disques menants, un ensemble de disques menés, chaque disque menant étant espacé d'un disque mené par un entrefer rempli d'une poudre de ferrite et commandé par une bobine et un aimant, dans lequel la bobine n'est alimentée que lorsqu'une anomalie de trajectoire du véhicule est constatée durant le mode « freinage ».
On entend par « anomalie de trajectoire », des situations de roulage dans lesquelles le véhicule risque de perdre sa stabilité et d'échapper au contrôle de son conducteur. Ces situations sont corriger désormais par les systèmes ESP et ABS qui permettent de corriger la trajectoire en agissant sur le système de freinage ainsi que sur le couple moteur. Ils agissent lorsque le véhicule prend un virage à trop grande vitesse ou lors d’un changement brutal de trajectoire (évitement d’obstacle).
Les systèmes ESP peuvent alors sous-virer lorsque le train avant dérive davantage que le train arrière et que le véhicule a tendance à aller tout droit au lieu de suivre la courbe. Les systèmes ESP rétablissent le véhicule en donnant l’ordre de freiner la roue arrière intérieure. En cas de fort sous virage, l’ESP freine aussi les roues avant.
Les systèmes ESP peuvent alors sur-virer lorsque le train arrière dérive davantage que le train avant (la voiture part en tête-à-queue). L’ESP rétablit le véhicule en donnant l’ordre de freiner la roue avant extérieure. D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
La figure 1 représente une vue schématique des champs magnétiques obtenus avec un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement, selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 représente un détail de la figure 1 lorsque le dispositif pour l'actionnement est découplé.
La figure 3 représente un détail de la figure 1 lorsque le dispositif pour l'actionnement est couplé.
La figure 4 représente un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement, selon un mode de réalisation de l'invention.
A des fins de clarté et de concision, les références sur les figures correspondent aux mêmes éléments. Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d’une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.
Plus précisément, la figure 4 décrit un mécanisme à entraînement électrique 3, incluant un groupe moto-réducteur à train épicycloïdal couplé à un mécanisme de vis-écrou pour transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation. Le moteur électrique 2 entraîne en rotation suivant un axe de rotation A le groupe moto-réducteur. Une unité ECU commande le moteur électrique.
Le dispositif comporte en outre un embrayage multidisques à poudre magnétique 1 disposé entre le moteur électrique 2 et le mécanisme de vis- écrou du mécanisme à entraînement électrique 3, de manière à coupler ou à découpler ledit moteur électrique d'avec ledit mécanisme de vis-écrou.
L'unité ECU commande également l'embrayage multi-disques à poudre magnétique.
A titre indicatif et non représenté sur les figures, le train épicycloïdal peut inclure un groupe de satellites en rotation selon l'axe autour d’un pignon planétaire et à l’intérieur d’une couronne circulaire coaxiale audit train planétaire. Lesdits satellites sont portés par un porte-satellites et engrènent à la fois avec une denture extérieure dudit pignon planétaire et avec une denture intérieure, formée dans ladite couronne circulaire selon un premier motif présentant une première orientation déterminée.
Le train épicycloïdal entraîne alors un élément fileté mâle qui lui est coaxial, lequel coopère avec un filetage femelle formé dans la surface intérieure de ladite couronne selon un deuxième motif présentant une deuxième orientation différente de la première orientation.
La couronne forme ainsi une couronne filetée qui coopère avec ledit élément fileté mâle pour former le mécanisme vis-écrou.
La couronne présente ainsi des reliefs de filetage femelle entrecroisés avec des reliefs de denture intérieure pour former une denture croisée qui est apte à fonctionner aussi bien en denture de couronne de train épicycloïdal qu’en filetage d'écrou.
A titre indicatif, la couronne filetée peut être solidaire de ou bien former un piston de frein qui est maintenu fixe en rotation et est agencé pour que son déplacement exerce un effort de serrage par déplacement linéaire de la garniture de frottement vers la piste de frottement.
A titre indicatif, le mécanisme vis-écrou peut être un mécanisme autobloquant en ce sens que, lorsque le moteur électrique entraîne suivant une poussée axiale d'arrière en avant l'écrou, ce dernier reste dans sa position après l'arrêt du moteur.
Alternativement, le mécanisme vis-écrou peut être un mécanisme selon lequel l'écrou revient à sa position initiale après l'arrêt du moteur.
De manière préférentielle, l'embrayage multidisque à poudre magnétique 1 est ménagé entre le groupe moto-réducteur à train épicycloïdal et le mécanisme de vis-écrou. C'est en effet à cet emplacement que l'inertie du groupe moto-réducteur est le plus réduite.
Tel que représenté sur les figures 2 et 3, l'embrayage multidisque à poudre magnétique 1 comporte un ensemble de disques menants 11 et un ensemble de disques menés 12. Chaque disque menant lia est espacé d'un disque mené 12a par un entrefer rempli d'une poudre de ferrite 15. Une bobine 14 permet de créé un champ magnétique tel que visible sur la figure 1.
Selon cette configuration, lorsqu'un champ magnétique est créé par excitation électrique de la bobine, la résistance au cisaillement de la poudre augmente, et les éléments ferromagnétiques de l'embrayage sont solidarisés. En l'absence du champ magnétique, la poudre n'offre plus de résistance au cisaillement, et est susceptible d'être évacuée des entrefers, afin de désolidariser les éléments ferromagnétiques (les disques menants et menés) de l'embrayage.
De manière avantageuse, la surface de l'ensemble des disques menants 11 et de l'ensemble des disques menés 12 comporte des stries radiales et/ou des perçages traversants, de manière à accrocher les particules de poudre de ferrite. Le couple transmissible dépend en effet de l'intensité du champ magnétique, il y a glissement relatif par cisaillement dès lors que les lignes formées par les particules se brisent, ce qui est très dépendant de la composition chimique de la poudre, de sa granulométrie et de sa température.
Selon un perfectionnement, l'embrayage multidisque à poudre magnétique 1 comporte en outre un aimant 13, l'aimant 13 et la bobine 14 produisant un champ magnétique de même sens, mais de polarités opposées.
Selon cette configuration, lorsque la bobine 14 n'est pas alimentée, l'aimant 13 excite le circuit magnétique, le circuit magnétique conduit des lignes de flux magnétique, qui passent par les disques dans le sens de leur axe de rotation. Les particules magnétiques présentes entre les disques vont s'aligner sur les lignes de champ.
Lorsqu'on alimente la bobine 14, les lignes de champ produites par l'aimant se font repousser en dehors du circuit magnétique. La poudre magnétique se comporte de plus en plus comme un fluide, un glissement relatif entre les disques menants 11 et menés 12 est possible. Plus l'excitation magnétique de la bobine est proche de l'excitation magnétique produite par l'aimant, plus le couple transmis est faible.
En d'autres termes, le champ magnétique créé par l'aimant augmente la résistance au cisaillement de la poudre, et les éléments ferromagnétiques de l’embrayage sont solidarisés. Lors de l'excitation électrique de la bobine, comme l'aimant 13 et la bobine 14 produisent chacun un champ magnétique de même sens mais de polarités opposées, ces champs magnétiques s'annulent. En l’absence de champ magnétique, la poudre n’offre alors plus de résistance au cisaillement.
Conformément à l'invention, ces dispositifs pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement peuvent être implémentés sur les fonctions de frein de service et de frein de stationnement des véhicules automobiles. Il s'ensuit alors un premier procédé de freinage applicable à un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement comportant un embrayage multidisque à poudre magnétique doté d'un ensemble de disques menants et d'un ensemble de disques menés, ainsi que d'une bobine.
Selon ce procédé, la bobine est alimentée lorsque le mode « freinage » est requis et l'alimentation de la bobine est coupée lorsqu'une anomalie de trajectoire du véhicule est constatée durant le mode « freinage ».
Selon cette configuration, lorsqu'un champ magnétique est créé par excitation électrique de la bobine, la résistance au cisaillement de la poudre augmente, et les éléments ferromagnétiques de l'embrayage sont solidarisés. En l'absence du champ magnétique, la poudre n'offre plus de résistance au cisaillement, et est susceptible d'être évacuée des entrefers, afin de désolidariser les éléments ferromagnétiques (les disques menants et menés) de l'embrayage.
Il s'ensuit également un second procédé de freinage applicable à un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement comportant un embrayage multidisque à poudre magnétique doté d'un ensemble de disques menants et d'un ensemble de disques menés, ainsi que d'une bobine et d'un aimant.
Selon ce procédé, la bobine n'est alimentée que lorsqu'une anomalie de trajectoire du véhicule est constatée durant le mode « freinage ».
Selon cette configuration, le champ magnétique créé par l'aimant augmente la résistance au cisaillement de la poudre, et les éléments ferromagnétiques de l’embrayage sont solidarisés. Lors de l'excitation électrique de la bobine, comme l'aimant et la bobine produisent chacun un champ magnétique de même sens mais de polarités opposées, ces champs magnétiques s'annulent. En l’absence de champ magnétique, la poudre n’offre alors plus de résistance au cisaillement. Cette configuration a démontré une réactivité particulièrement élevée (moins de 20ms pour une consigne de lOObar), et la possibilité de s'affranchir également du temps de mise en mouvement du rotor du moteur électrique et du groupe moto-réducteur, en débrayant l'embrayage magnétique lors de l'actionnement des systèmes ESP.
Cette configuration a démontré également un relâchement quasi instantané de l'effort par débrayage, qui est un avantage en termes de sécurité, étant donné qu'une roue en glissement peut faire dévier le véhicule. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.

Claims

REVENDICATIONS
1- Dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement d'un système de freinage de véhicule, le dispositif comprenant une unité de commande (ECU), un mécanisme à entraînement électrique (3), incluant un groupe moto-réducteur à train épicycloïdal couplé à un mécanisme de vis-écrou pour transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation, un moteur électrique (2) entraînant en rotation suivant un axe de rotation (A) le groupe moto-réducteur, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un embrayage multidisques à poudre magnétique (1) disposé entre le moteur électrique (2) et le mécanisme de vis-écrou du mécanisme à entraînement électrique (3), de manière à coupler ou à découpler ledit moteur électrique d'avec ledit mécanisme de vis-écrou.
2 Dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage multidisque à poudre magnétique (1) est ménagé entre le groupe moto-réducteur à train épicycloïdal du mécanisme à entraînement électrique (3), et le mécanisme de vis-écrou.
3 Dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'embrayage multidisque à poudre magnétique (1) comporte un ensemble de disques menants (11), un ensemble de disques menés (12), chaque disque menant (lia) étant espacé d'un disque mené (12a) par un entrefer rempli d'une poudre de ferrite (15), et commandé par une bobine (14). 4 Dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de l'ensemble des disques menants (11) et de l'ensemble des disques menés (12) comporte des stries radiales et/ou des perçages traversants, de manière à accrocher les particules de poudre de ferrite. 5 Dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'embrayage multidisque à poudre magnétique (1) comporte en outre un aimant (13), l'aimant (13) et la bobine (14) produisant un champ magnétique de même sens, mais de polarités opposées.
6 Système de freinage comportant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement, conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.
7 Véhicule automobile doté d'un système de freinage comportant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement, conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5.
8 Procédé de freinage d'un véhicule doté d'un système de freinage comportant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement, conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la bobine est alimentée lorsque le mode « freinage » est requis et que l'alimentation de la bobine est coupée lorsqu'une anomalie de trajectoire du véhicule est constatée durant le mode « freinage ». 9 Procédé de freinage d'un véhicule doté d'un système de freinage comportant un dispositif pour l'actionnement d'au moins une garniture de frottement contre une piste de frottement, conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la bobine (14) n'est alimentée que lorsqu'une anomalie de trajectoire du véhicule est constatée durant le mode « freinage ».
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