Brevet FR2372705A1 — publié le 19780630

La présente invention concerne un dispositif complémentaire aux organes classiques de freinage de véhicule ayant pour mission de créer de meilleures conditions d'adhérence au sol pour rendre ainsi la conduite moins dépendante de l'état de la chaussée et plus particulièrement éviter les dérapages sur route glissante. Considérant que les moyens de freinage équipant les voitures autcmobiles modernes ont atteint un stade proche de la perfection dans i 'efficacité du ralentissement du véhicule et que la qualité du pneumatique a également atteint un niveau élevé, les améliorations notables de freinage ne peuvent etre obtenues que par voies différentes de celles classiques des perfectionnements des freins et des pneumatiques. Le freinage d'arrêt - seul concerné par ce brevet - présent sur tous les véhicules est utilisé chaque fois qu'un obstacle imprévu se présente ou qu'une condition particulière de la circulation l'exige. Le rôle des freins d'arrêt consiste à ralentir ou stopper le véhicule sur la distance la plus réduite possible. les limites du freinage, exprimées en durée de la phase de décélération jusqu'à la vitesse nulle ou en distance parcourue avant l'arrêt complet du véhicule se déduisent de l'équation générale du freinage. Celle-ci est F = Mgf dans laquelle F est 1 'effort manEdnal de freinage applicable à un véhicule de masse M g étant l'accélération de la pesanteur et f le coefficient d'adhérence à la chaussée. La valeur pratique de ce coefficient varie de 0,85 pour une chaussée d'excellente adhérence à 0,1 pour une chassée verglacée. Pour arrêter un véhicule lancé à la vitesse V il - faudra absorber toute son énergie cinétique soit 1/2 MV2.En appelant S la distance de freinage minimale et en appliquant le théorème des forces vives, on a :1/2 MV2 = MgfS ,d'où on tire que S = V2 / 2gf ,en posant V2 / 2g = C pour simplifier l'équation celle ci devient :S = Cf . La distance S ne dépend pas de la masse du véhicule mais uniquement de sa vitesse et du coefficient d'adhérence. les mesures de sécurité routière prises concernent les limitations de vitesse sur route et autoroute permettent de considérer que V ne peut dépasser une valeur maximale Vm et il en découle que C aura une valeur limite Cn et enfin que S ne dépendra que du coefficient d'adhérence f. De la formule S = Cm.f ou de l'usage de l'abaque de Devilliers, on constate que la durée du freinage pour les vitesses limitées de 90 kilométrez heure sur route et 110 kilométres heure sur- autoroute peut varier dans les limites regroupées dans le tableau 1. L'écart constaté entre les résultats sur sol sec et sur sol mouillé est suffisament significatif pour expliquer l'origine des accidents par temps depluie freinage à coefficient 90 km/h 110 km/h Nature de la chaussée d'adhèrenoe distance durée distanoe durée en en en en f mettes secondes n'ètres secondes asphalte-propre/sec 0,77 41 3 1/2 61 4 macadam sec Os 50 64 5 95 6 1/2 chaussée mouillée 0,30 106 8 156 10 chaussée boueuse 0,17 187 14 279 17 chaussée trés bouse 0,11 il 289 21 430 25 tableau 1 Du fait que la conduite d'un véhicule en ville, sur route ou autoroute implique l'usage répété des freins il est reconnu souhaitable pour améliorer le trafic et réduire le nombre des accidents d'obtenir un résultat de freinage indépendant de l'état de la chaussée. Il a été proposé divers moyens pour améliorer le résultat de freinage, tel des freins à action directe sur la chaussée se présentant sous forme de sabots devant au miment opportun hêtre glissés sous les roues du véhicule, tel autre utilisant l'augmentation de la résistance de pénétration dans l'air par l'usage de volets deployés au moment opportun sous le véhicule, ou encore projeter sur la chaussée des matériaux augmentant L'adhérence des pneumatiques au sol tels le sable ou le gravier. Ces moyens dont ltefficacité n' est pas niable ne sont utilisables qu'en catastrophe, les uns du fait de leur manque de souplesse: cas des volets. modifiant négativement l'aérodynamisme du véhicule, les autres du fait de leur caractère dégradant de la chaussée: cas des sabots et des projections de sable ou gravier. Pour ce dernier cas les inconvénients peuvent avoir un effet retardé par exempte des bris de parebrise résultant de projection de gravier issue de freinage précédents. Un second aspect des difficultés du freinage sur sol mouillé ou glissant se trouve dans le blocage prématuré d'une des roues du véhicule. Il est reconnu trés difficile d'éviter cet inconvénient jusqu'à présent sans recourir à des dispositifs compliqués et onéreux, tel les antipatineurs électroniques dont le principe d'action consiste à moduler la pression de freinage sur chaque roue de manière à éviter leur blocage. Un dernier aspect du freinage sur sol mouillé concerne le phénomène décrit sous les termes de "hydroplanage" ou "aquaplanage", il s'agit de la perte de contact entre le pneumatique et le sol; le film d'eau se comportant comme un liquide de lubrification: les couches de molécules d'eau glissant les unes sur les autres. Pratiquement un véhicule en état d'hydroplanage n'est plus controlable en direction et les freins n'agissent plus. La présente invention a pour objet de remédier globalement à ces divers incon- vénients par un nsyen - non dégradant pour la chaussée et pour le véhicule consistant essentiellement à chasser le film d'eau présent sur la chaussée hors de la zone de contact pneumatique/sol, ce qui abouti à améliorer instantanément le coéfficient d'adhérence. Le déplacement du film d'eau est obtenu par l'utilisation d'un jet de gaz dirigé judicieusement vers le sol et devant les roues de façon à dégager une surface de chaussée au minimum correspondant à la zone de contact pneumatique/sol.La violence du jet provoque un déplacement brutal du film d'eau qui grâce à un péénomène d'hystérésie lié à la viscocité de l'eau ne se reformera qu'aprés le passage de la roue dans la zone dégagée. le dispositif étant solidaire du véhicule le déplacement du film se fait à la même vitesse que celle du véhicule d'où un dégagement continu de la chaussée pendant toute la période de freinage. Pour le cas particulier du dérapage ou patinage, l'amélioration du potentiel de friction pneumatique/sol provoque le déblocage de la roue et ceci sans intervention sur le dispositif de freinage prcprement dit Tous les gaz non toxique et ininflammables sont utilisables. Pour des raisons écologiques, il est préférentiellement préconisé l'usage de l'air ou des gaz contenus normalement et naturellement dans 1' air, notamment l'azote ou le gaz carbonique. Pour ce dernier gaz un avantage complémentaire se trouve dans le fait que la présence d'une source de celui-ci abord d'un véhicule permet d'intervenir rapidement lors d'un début d'incendie du véhicule. A 1 exoeption de l'air utilisé sous la forme d'air comprimé pour lequel la production peut hêtre totalement autonomie, les autres gaz proviennent de bouteilles où ils sont stockés comprimés ou liquides. Egalement les gaz d'échappement du moteur peuvent etre utilisés tels quels ou en mélange avec de l'air atmosphérique. Suivant le type de véhicule et l'ampleur de l'assistance au freinage désirée le dispositif sera monté sur toutes les roues du véhicule ou seulement sur deux avant ou arrière. Dents le cas des véhicules tractés l'ensemble des roues doivent etre équipées y caqpris les semi-remorques. Par simplification de la description d'un dispositif répondant à la présente invention, il a été choisi l'équipement limité aux roues arrière d'un véhicule automobile pour illustrer les variantes et un exemple sur les quatre roues. Le dispositif vu du dessus, figure 1 Planche I ccnEcorte les organes suivants et disposés comme suit: au voisinage de chaque roue (1) et solidaire du chassis (2) se trouve une buse (3) positionnée de façon à balayer l'aire à l'aide du jet de gaz située devant la roue. Un déflecteur (4) disposé en aval de la buse permet quelque soit la vitesse du véhicule de conserver l'angle choisi du jet de gaz. Les deux buses alimentées simultanément sont reliees par une double tubulure (5) symétrique raccordées à une tubulure unique (6) reliée à la source de gaz (7). Sur cette tubulure est disposée l'organe de distribution du gaz, il s'agit d'une vanne (8) tout ou rien à ouverture totale instantanée. La commande de oelle-ci est conjointe à celle du frein d'arrêt. Par le but général du dispositif, la ccmmande de la vanne n'est déclenchée que lorsque la pression sur la pédale du frein atteint une valeur prouvant la nécessité impérieuse d'augmenter l'efficacité du freinage, par exemple le réglage de l'ouverture de la vanne peut être choisi à mi-curse du déplacement de la pédale. La figure 2 Planche I montre le dispositif équipé d'une source de gaz cc":primé ou liquéfié, bouteille (9). C'est la plus simple des variantes du dispositif mais elle a l'inconvénient de nécessiter périodiquement ia recharge ou le changement de la bouteille. La figure 3 Planche I montre le dispositif équipé d'un générateur autonome d'air camp rimé 10) alimentant un réservoir (11) toujours sous pression maximum et d'une capacité suffisante pour répondre au durée maximum de freinage du véhi- cule avant arret complet. La figure 4 Planche I montre le dispositif équipé pour utiliser les gaz. d'échapiment captés par une tuyère (12) mélangé à de l'air atmosphérique prélevé à l'avant du véhicule et amené par une tuyère (13) à l'entrée de la turbine (14) entrainée elle-même par le moteur du véhicule suivant un moyen connu non precisé sur la figure. Le mélange refoulé sous pression dans la canalisation (15) est utilisé de même manière que l'air comprimé comte décrit précédemment. Lans ce dernier mode de réalisation il est obtenu une économie d'énergie et la possibilité d'utiliser pour le balayage un gaz à une température supérieure à cille de l'ambiance, Lorsque les quatre roues du véhicule sont équipées figure 5 Planche Il, - le dispositif pour les roues avant (16) nécessite certaines adaptations notainmt- il faut que les buses (17) soient disposées à l'extrémité de tubulure articulée (18) permettant de conserver lors des virages la position adéquate pour le balayage du sol. Plus que pour les roues arrière la présence des déflecteurs (19) est indispensable. L'adaptation du présent dispositif ou d'un dispositif analogue entrant dans le cadre général de 1' invention est possible sur tous les véhicules actuels. lorsque le procédé sera envisagé sur un nouveau véhicule, il devra etre tenu compte de la position des buses par rapport aux autres organes du véhicule et plus particulièrement il devra être recherché à supprimer les turbulenoes préjudiciables à l'action du jet de gaz. Il est bien entendu que tout procédé utilisant un gaz engendré ou non abord du véhicule, comprimé ou simplement pulsé, avec comme but de l'utiliser à déga- ger la surface du sol devant le dit véhicule entre dans le\cadre de la présente invention. les exemples choisi et non limitatif de l'invention ont porté sur l'application aux véhicules automobiles, mais il est clair que la présente invention concerne tous les véhicules pour lesquels le freinage doit etre amélioré dans un but de sécurité. Sans que la présente liste soi exhaustive le procédé peut hêtre appliqué aux camions avec ou sans remorque, aux cars, aux autobus, aux motos, aux trains sur pneus et aux avions pour faciliter leur arrêt aprés attérissage sur piste fortement mouillée. REVENDICATIONS 1 - Procédé permettant d'augmenter mcmentanenent l'adhérence au sol des véhicules de tous types amenés à user de leurs freins sur une chaussée mouillée ou boueuse. le procédé consiste essentiellement à chasser l'eau ou la boue aqueuse sur une aire limitée au cheein de roulement de chaque roue et plus précisément dans la zone de contact pneumatique/sol. 2 - Procédé selon la revendication 1, essentiellement caractérisé par ce fait que le moyen de chasser l'eau ou la boue est un jet de gaz. 3 - Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, essentiellement caractérisé par ce fait que le gaz est de l'air comprime. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, essentiellement caractérisé par ce fait que le gaz est de l'azote comprimé et stocké en bouteille. 5 - Disp ositif selon llune quelconque des revendications 1 et2, essentiellement caractérisé par ce fait que le gaz est du gaz carbonique comprimé et stocké en bouteille 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, essentiellement caractérisé par ce fait que l'air comprimé est issu d'une bouteille remplie d'air sous pression. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,3 et 6, essentiellement caractérisé par ce fait que l'air comprimé provenant d'un générateur monté sur le véhicule est accumulé dans un réservoir solidaire du dit véhicule. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,6, et 7, essen tellement caractérisé par ce fait que l'air comprimé est obtenu par prélévement atmosphèrique par turbine aspirante et pulsé sans stockage directement vers la zone d'utilisation. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,6,7,8 et 9 essentiellement caractérisé par oe fait qu'il est utilisé les gaz d'échapement du véhicule. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,6,7,8 et 9, essentiellement caractérisé par ce fait qu'aux gaz d'échapemant il est mélangé de 1'air atmosphérique. li - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, essentielle ment caractérisé par oe fait qu'un réseau de tubulures conduit le gaz de la zone de production ou de stockage jusqu ' aux buses disposées au voisinage des roues. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, essentiellement caractérisé par ce fait que 1 organe de distribution du gaz dans le réseau d'utilisation est ommdé par la pédale de frein. 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, essentiellement caractérisé par ce fait que les buses utilisées pour les roues arrière ont une position fixe par rapport au chassis du véhicule. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, essentiellement caractérisé par ce fait que les buses utilisées pour les roues avant sont montées mobiles par rapport au chassis du véhicule afin de conserver dans les virages la ineT'e efficacité de résultat qu'en ligne droite. 15 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1-à 14, essentiellement caractérisé par ce fait qu'un déflecteur de forme approprié est disposé devant les buses des roues avant et arrière afin de réduire les turbulences engendrées par le déplacement du véhicule et préjudiciable à l'efficacité du jet de gaz.