Brevet FR2049145A1 — publié le 19710326

i 20491-45 La présente invention est relative aux dispositifs de freinage refroidis par un fluide, pour les roues d'un véhicule automobile , et plus particulièrement à ceux dans lesquels les différentes parties du dispositif sont montées en série0 Cet 5 agencement permet l'utilisation d'une pompe dans une roue seulement, l'expansion du fluide lorsqu'il est chauffé et sa contraction lorsqu'il est refroidi, tout en maintenant la circulation du fluide dans le dispositif, et ne nécessite pas de soupapes pour la régulation du refroidissement. La pompe est de préférence 10 montée sur le frein équipant une roue gauche dans les véhicules circulant normalement sur le côté droit de la chaussée, ou sur le frein équipant une roue droite lorsqu'il s'agit de véhicules qui circulent normalement sur le côté gauche de la chaussée. Une telle disposition est préférable parce que la roue située plus 15 près du centre de la chaussée a moins tendance à glisser ou à déraper pendant le freinage et, lorsqu'un tel dérapage se produit, sa durée est normalement plus courte que pour une roue située du côté opposé du véhicule, de sorte que la pompe est entraînée par line roue dont la rotation s'arrête habituellement en dernier, 20 et qui recommence à tourner en premier après un dérapage. Par suite du montage en série des différentes parties du dispositif, on obtient une réduction d'environ 50 % de la capacité de pompage nécessaire, ce qui diminue considérablement l'énergie nécessaire pour l'entraînement d'une pompe. Le circuit d'huile 25 est agencé de telle manière que le fluide de refroidissement chaud venant d'un des freins n'est pas amené directement à l'autre frein. Le dispositif permet une commande à circuit ouvert, de sorte que des soupapes de* régulation de refroidissement de type quelconque ne sont pas nécessaires. L'élimination de telles 30 soupapes diminue la probabilité d'une défaillance inopportune du refroidissement du frein par suite d'une cavitation de la pompe et d'une réponse lente. Il est souhaitable d'utiliser, comme fluide de refroidissement, une huile à faible viscosité contenant des additifs de friction appropriés et ayant une caractéristique 35 de cisaillement très faible. Une telle huile maintient la perte par patinage au niveau des plaquettes de freinage et la perte de pompage dans le circuit de refroidissement à une valeur minimale. Une telle huile fournit également tin coefficient de frottement statique relativement faible et une caractéristique dynamique qui 40 est indépendante de la vitesse pu de la pression dans l'intervalle 70 20184 2 2049145 d'utilisation. L'échangeur de chaleur est de préférence un dispositif de refroidissement huile-eau qui est disposé dans le réservoir froid du radiateur du véhicule. Bien que des réfrigérants pour radiateurs autres que de l'eau ou de l'eau avec 5 des préparations de glycol soient généralement connus, la présente description se réfère à un refroidissement à eau pour des raisons de simplicité. Le dispositif suivant l'invention apporte également l'avantage que les freins du véhicule améliorent l'effet de refroidis-10 sement du circuit de refroidissement du moteur du véhicule. Des essais par temps chaud et à des vitesses élevées pendant dés périodes prolongées ont démontré que la "température d'ébullition corrigée" est de 10 % plus élevée grâce à l'effet de refroidissement des freins. Cette "température d'ébullition corrigée" 15 est définie comme étant la température d'ébullition du fluide réfrigérant du radiateur, moins la température du réservoir chaud, plus la température de l'air admis dans le radiateur. Le circuit de refroidissement à eau du moteur, avec radiateur, maintient également le circuit de refroidissement des freins à 20 une température de fonctionnement qui est légèrement supérieure à celle obtenue avec un dispositif de refroidissement à air par temps froid, ce qui diminue les pertes par patinage des freins. L'ensemble du dispositif est agencé de telle manière que, lorsque les freins chauffent leur dispositif de refroidissement, 25 le réfrigérant du radiateur du véhicule devient surchauffé ou commence même à bouillir avant que les freins soient endommagés par la chaleur et avant que le fluide de refroidissement des freins commence à perdre ses propriétés sous l'effet de la chaleur. Par conséquent, l'indicateur- de surchauffe du radiateur 30 du véhicule devient un indicateur de l'imptitude du circuit de refroidissement des freins à refroidi? oes derniers lorsque, pour une raison quelconque, le circuit de refroidissement des freins n'est pas en mesure de dissiper suffisaniffierxt de chaleur dans un laps de temps donné. Par exemple, s'il se produit une perte 35 d'une partie du fluide de refroidissement des freins, ou bien un échauffement trop intense des freins en raison d'un freinage violent, ceci est indiqué par un "surchauffage" du réfrigérant du radiateur du véhicule. Le conducteur du véhicule est alors rapidement averti d'un tel surehauffage par le voyant de tempé-40 rature, bien avant qu'un endommagement- du moteur ou du dispo 70 20184 3 2049145 sitif de freinage puisse se produire. D'autres caractéristiques et avantages de 1'invention ressor-tiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, ainsi que des dessins annexés dans 5 lesquels : la Pig. 1 est une représentation schématique d'un dispositif de refroidissement de freins suivant l'invention ; la Pig. 2 est une représentation schématique, d'un "dispositif de refroidissement de freins, suivant une variante de réalisa-10 tion de l'invention. Le véhicule, dans lequel le dispositif de freinage représenté est installé, est un véhicule classique avec volant à gauche. Le frein 10 de l'une des roues du véhicule est par conséquent monté sur le coté gauche de celui-ci et peut être par 15 exemple, le frein de la roue avant gauche. Ce frein 10 est équipé d'une pompe 12 qui est entraînée par la roue. Dans les pays où l'on utilise des véhicules avec volant à droite, le frein comprenant la pompe est de préférence monté sur une roue droite du véhicule. Une telle disposition est préférable puisque la roue avant, se 20 trouvant normalement près du milieu de la chaussée, et non pas près du bord de celle-ci est la roue qui est le moins susceptible de déraper lors d'un freinage violent. Pendant un tel freinage, le coté extérieur du véhicule peut en effet rouler sur le bas-côté de la route qui est fréquemment formé de terre meuble 25 ou de gravier. La bande extérieure de la chaussée peut également être couverte de gravier, ou le conducteur peut être obligé de se déporter sur le bas-coté de la route pendant le frèinage. L'autre frein de roue, 14, est donc monté sur la roue avant droite du véhicule, comme représenté. 30 Le dispositif de refroidissement comporte : un réservoir 16 pour le fluide de refroidissement ; un échangeur de chaleur 18 qui est de préférence un dispositif huile-eau utilisant le réservoir froid du radiateur 20 du véhicule ; un réservoir tampon ou compensateur 22, et des conduits appropriés reliant ces 35 divers éléments et les freins. La pompe 12 est entraînée par la roue, par l'intermédiaire d'un engrenage, de telle manière que sa vitesse de rotation est supérieure à celle d© la roue 24. , La pompe fait circuler le fluide de refroidissement à travers le frein 10, puis à travers le conduit 26 jusqu'à l'entrée du 40 réservoir tampon 22. La sortie de ce dernier est reliée par le 70 20184 4 2049145 conduit 28 à l'entrée du frein 14. Le fluide de refroidissement traverse ce frein, et entre ensuite à travers le conduit 30 dans l'échangeur de chaleur 18. Le fluide de refroidissement passe de l'échangeur 18 dans le réservoir. 16 à travers le conduit 32. 5 Le conduit 34 amène du fluide de refroidissement des freins du réservoir 16 à l'entrée du frein 10. Le réservoir tampon 22 est prévu pour des freinages à des vitesses très élevées, afin d'éviter que le fluide de refroidissement ne fasse plus d'un cycle complet dans le circuit lors 10 d'un freinage quelconque, et d'empêcher ainsi que de l'huile ayant déjà été chauffée pénètre une nouvelle fois dans les freins pendant le même freinage. Le réservoir tampon constitue par conséquent une enceinte pour un puits de chaleur formé par du fluide de refroidissement. De cette façon, l'huile est portée 15 à une température comprise entre 35 et 50°C, et peut être refroidie entre les freinages avant d'être remise en circuit à travers le dispositif. La variante de réalisation représentée à la Pig. 2 comporte les freins de roue 10 et 14, le premier étant équipé de la pompe 20 12 entraînée par la roue. Ce dispositif comporte également un échangeur de chaleur 18 qui est conjugué avec le radiat«ur 20 contenant le réfrigérant du moteur du véhicule. Le frein 10 est monté sur la roue 24. Le dispositif comporte également un réservoir 16. Le conduit 26 relie la sortie du frein 10 à l'échan-25 geur 18, le conduit 28 relie une sortie de cet échangeur à l'entrée du frein de roue 14, la sortie de ce dernier est reliée par un conduit 30 à une entrée de 1*échangeur 18, et le conduit 34 relie une sortie de ce dernier à l'entrée du frein de roue 10. L'échangeur de chaleur 18 de ce dispositif est représenté 30 schématiquement sous forme de deux tuyaux 40 et 42 qui traversent la partie froide du radiateur 20. Le tuyau 40 relie les conduits 26 et 28, tandis que le tuyau 42 relie les conduits 30 et 34. Le réservoir 16 comporte une entrée 44 qui est reliée par un conduit 46 au conduit 26 entre le frein 10 et le tuyau 40 de 35 1'échangeur de chaleur. Le conduit 46 a encore une autre fonction : il constitue en effet un conduit de purge de sorte que tout l'air pouvant être enfermé dans le circuit peut parvenir au réservoir 16 et s'échapper à travers le bouchon 48 du réservoir qui est muni d'un évent ou orifice de purge. La section de passage du 40 conduit 46 est inférieure à celle du conduit 26 ou du tuyau 40. 70 20184 5 2049145 S Par conséquent, une faible partie seulement du fluide circulant à travers le conduit 26 passe à travers le conduit 46, tandis que la majeure partie du fluide du conduit 26 est transmise au tuyau 40. 5 Le réservoir 16 comporte une sortie 52 à laquelle est relié le conduit 54. Ce dernier est divisé en deux conduits 56 et 58 ; le conduit 56 est relié au point 60 au conduit 54 du circuit principal, tandis que le conduit 58 est relié au point 62 au conduit 28 du circuit principal. Les points 60 et 62 sont désignés 10 comme "points zéro". Les points zéro sont des points où la pression est pratiquement nulle et, dans le cas idéal-, ils se trouvent aux endroits où la pression de refoulement transmise depuis la sortie de la pompe s'équilibre avec la pression d'aspiration transmise depuis l'entrée de la pompe. Afin d éviter la cavitation de la pompe, une arrivée de fluide de refroidissement se trouverait, 15 dans le cas idéal, directement dans l'entrée de la pompe. Des essais effectués su» de tels dispositifs ont démontré que la pompe peut atteindre des vitesses très élevées avant qu'une cavitation se produise. La vitesse de la roue de la pompe peut être de l'ordre de 5 000 t/mn. La vitesse maximale requise pour 20 une pompe entraînée par la roue du véhicule est nettement moindre, bien que le rapport de transmission de l'engrenage soit tel qu'elle tourne plus rapidement que la roue. Pour des raisons pratiques, le conduit d'alimentation de fluide de refroidissement prévu pour éviter la cavitation est généralement branché plus 25 loin de la pompe que l'entrée proprement dite. De tels dispositifs hydrauliques ont la particularité que plus la distance entre le conduit d'alimentation et l'entrée de la pompe est grande, plus la vitesse de la pompe à laquelle se produit la cavitation est faible. Pour des raisons pratiques, les points de connexion 30 60 et 62 se trouvent à une certaine distance de l'entrée de la pompe, mais néanmoins suffisamment près pour permettre, sans cavitation, une vitesse de la pompe qui est supérieure à celle obtenue à la vitesse maximale du véhicule. On considère donc, pour la présente description, que les conduits 56 et 58 sont 35 branchés aux points zéro ou à proximité immédiate des points zéro du dispositif. Par conséquent, si une pompe était prévue comme faisant partie du frein de roue 14, le branchement au point zéro 62 constituerait une arrivée de fluide de refroidissement depuis le réservoir 16 à travers les conduits 54 et 58. De façon ana-40 logue, le branchement au point zéro 60 constitue une arrivée de 70 20184 6 2049145 fluide de refroidissement depuis le réservoir 16 à travers les conduits 54 et 56. Le réservoir 16 peut également être équipé d'un détecteur de niveau huile 64 qui est monté à la partie inférieure du ré-5 servoir et qui est relié à un voyant ou fournit un signal d'alarme lorsque le niveau du fluide de refroidissement est suffisamment bas pour nécessiter un tel avertissement. Le conduit 46 qui, comme mentionné précédemment, fait partie du circuit de fluide, agit également comme un conduit de détente. Donc, 10 si le fluide de refroidissement dans le circuit principal se dilate sous l'effet de la chaleur, le réservoir peut absorber cette dilatation. Le conduit 46 peut également comporter un filtre pour le fluide de refroidissement. En fonctionnement, le débit de fluide de refroidissement à travers le réservoir est 15 relativement faible, mais ce débit permet néanmoins de filtrer la totalité du liquide après une période de fonctionnement suffisamment longue. Le filtrage de la totalité du liquide peut nécessiter bO à 160 ion de parcours du véhicule. Un tel filtrage en dérivation donne néanmoins entière satisfaction. 20 Le dispositif suivant l'invention est en outre conçu de telle manière que le réfrigérant dans le radiateur 20 constitue le premier point d'écoulement, de sorte qu'en cas d'échauffement excessif, l'indicateur de température du réfrigérant du moteur donne une alarme et au besoin, le réfrigérant dans le radiateur 25 20 commence à bouillir avant que le fluide de refroidissement dans le circuit de refroidissement des freins ne soit endommagé ou avant que les freins des roues ne soienc eux-mêmes endommagés par une chaleur excessive. Comme dans le dispositif représenté à la Pig. 1, lorsque le véhicule roule et que les freins ne sont 30 pas serrés, le dispositif de refroidissement des freins augmente de façon considérable la capacité de refroidissement du circuit de refroidissement du véhicule.La .quantité de chaleur pouvant être dissipée par l'ensemble du dispositif dépend de la température d'ébullition corrigée. Des essais par temps chaud et à 35 grande vitesse du véhicule ont démontré que cette température est plus élevée grâce au dispositif suivant l'invention. La température d'ébullition corrigée est comme déjà précisé la température à laquelle le réfrigérant du radiateur est, en ébullition (par exemple, 123°C avec un bouchon à clapet taré), 40 moins la température du réservoir chaud (par exemple 121°C), 70 20184 7 2049145 plus la température de l'air à l'entrée du radiateur. Il est souhaitable d'avoir une température d'ébullition corrigée aussi élevée que possible puisque cette température détermine la quantité de chaleur pouvant être dissipée par unité de temps, 5 sans ébullition. Donc, si la température de -l'air ambiant est de 32,2°C, dans cet exemple, la température d'ébullition corrigée serait de 34,4°C. L'augmentation de la capacité qui résulte de la combinaison du circuit de refroidissement du véhicule et du circuit de refroidissement des freins se traduit pas une tempéra-10 ture plus faible du réservoir chaud, sous la même charge thermique, par rapport à un circuit de refroidissement d'un véhicule qui n'est pas combiné avec le circuit de refroidissement des freins, si bien que la température d'ébullition corrigée est augmentée. 70 20184 8 2049145 REVENDICATIONS 1/ Dispositif de freinage de roue de véhicule à refroidissement par liquide, dans lequel un ensemble de freinage reçoit une pompe de refroidissement entraînée par la rotation d'une roue 5 devant être freinée, et dans lequel le réfrigérant chauffé est amené depuis le carter de frein à un échangeur de chaleur et un réservoir de réfrigérant, et est ensuite ramené à une entrée de réfrigérant de l'ensemble de frein, caractérisé en ce qu'un second ensemble de freinage (14), comportant une entrée et une 10 sortie pour le liquide de refroidissement, mais ne comportant pas de pompe, est monté en série dans le dispositif. 2/ Dispositif de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir tampon (22) recevant du liquide de refroidissement du premier frein (10) et fournissant 15 du liquide de refroidissement au second frein (14), ledit échangeur de chaleur (18) étant branché entre les freins (10,14), le réservoir tampon 22 et des conduits de raccordement (26,28), le volume de ce réservoir tampon étant suffisant pour éviter que du liquide chauffé lors d'un freinage ne soit ramené à l'un 20 des freins pendant la même opération de freinage. 3/ Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pompe (12) est entraînée par la roue avant (24) du véhicule qui est le plus près du milieu de la chaussée pendant l'utilisation normale du 25 véhicule. 4/ Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3.» caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur.(18) utilise le réservoir froid (20) du radiateur du véhicule, la capacité de transfert de chaleur étant suffisante 30 pour surchauffer le réfrigérant du radiateur avant qu'il ne se produise un surchauffage nuisible des freins et du liquide de refroidissement des freins. 5/ Dispositif de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est branché par des con-35 duits (26, 40, 28 ; 30, 42, 34) pour refroidir le liquide s'é-coulant du premier frein (10) au second frein (14), et pour refroidir du liquide s'écoulant du second frein (14) au premier frein (10). 6/ Dispositif de freinage suivant la revendication 5, carac-4g térisé en ce que le réservoir de réfrigérant (16) comporte un 70 20184 9 2049145 conduit d'amenée de liquide (46) branché en un point élevé sur le conduit (26) reliant le premier frein (10) à 1'échangeur de chaleur (18), de sorte que ce conduit d'amenée (46) constitue également un conduit pour purger l'air et une capacité dans 5 laquelle du liquide de refroidissement peut se dilater lorsqu'il est chauffé, ce réservoir comportant un conduit de sortie (54) branché aux points nodaux (60, 62) de la pression dans les conduits (40, 42) qui relient 1'échangeur de chaleur aux freins (10, 14) ou suffisamment près de ces points nodaux pour éviter 10 une cavitation dans le dispositif dans la plage de vitesse de fonctionnement de la pompe (12).