Brevet FR2626830A1 — publié le 19890811

DISPOSITIF ASSURANT LA GESTION DE L'ADHERENCE EN FREINAGE Le freinage des véhicules, en particulier celui des automobiles, est principalement assuré par les roues : les freins ralentissent puis arrêtent la rotation des roues. La limitation de l'efficacité de ce freinage dans les cas d'urgence peut être due à une insuffisance de la puissance du frein lui-même ou (ce qui est généralement le cas des automobiles) être limitée par l'adhérence des roues au sol : le freinage provoque le blocage d'une ou plusieurs roues et réduit alors la force de ralentissement (certaines catégories de terrain ou d'équipements spéciaux font exception à ce phénomène). De nombreuses variantes de dispositifs antibloquants sont apparues depuis quelques années, principalement sur des véhicules de haut de gamme. Le fonctionnement de ces dispositifs repose sur une coupure brève de la force de freinage sur une roue ou un train de roues lorsque l'amorce de blocage. d'une roue est détectée et jugée anormale. Ces dispositifs permettent par une suite rapide d'arrêt et d'application du freinage d'obtenir pendant toute la durée du freinage un ralentissement proche à chaque instant de la limite permise par l'adhérence des roues au sol. Le contrôle du blocage des roues permet également au conducteur de conserver la stabilité et la manoeuvrabilité du véhicule pendant le freinage, permettant par exemple une manoeuvre d'évitement d'un obstacle. Ces caractéristiques sont tout particulièrement intéressantes lorsque le conducteur est peu expérimenté ou lorsque les conditions d'adhérence des roues au sol sont notablement réduites (pluie) et limitent les possibilités de freinage bien en deçà de ce que la puissance des freins permet d'ordinaire.Ces dispositifs sont dans l'ensemble performants (avec une qualité qui varie selon leur complexité) mais ils représentent en général un coût supplémentaire non négligeable, surtout pour les plus performants d'entre eux. Le dispositif objet de la présente invention est également destiné à mieux exploiter l'adhérence disponible, mais sans recourir à une détection du blocage des roues et å un relâchement du freinage. Le dispositif recherche une gestion de la répartition de la force de freinage en fonction de l'adhérence disponible pour chaque roue, en laissant. au conducteur le choix de la force de freinage globale L'idée du dispositif trouve son origine dans la constatation suivante : l'effort de freinage d'un véhicule actuel est réparti entre les roues avant et les roues arrière uniquement en fonction d'une approximation de l'adhérence relative avant/arrière dont elles disposent, du fait de la masse du véhicule et de sa repartition (correcteur de charge) et du fait de l'accélération longitudinale (correcteur à inertie ou correcteur arrière). L'invention cherche une meilleure adéquation de la force de freinage de chaque roue à son adhérence disponible, par exemple dans une situation de virage qui modifie de façon importante la répartition de l'adhérence disponible entre les roues intérieures et les roues extérieures au virage , elle peut ensuite etre utilisée dans plusieurs variantes, jusqu'à permettre une véritable gestion roue par roue de l'adhérence disponible, mais aussi sous forme simplifiée, être utilisée seulement pour moduler la répartition du freinage entre les roues droite et gauche-d'un des essieux (par exemple, l'essieu non moteur d'une voiture à traction avant ou propulsion arriere) pour tenir compte de la situation du virage.Un système classique symétrique limite le potentiel de freinage à deux fois l'adhérence de la roue intérieure r au-delb il y a blocage de la roue intérieure et perte partielle de la manoeuvrabilité (cas des roues avant1 ou de la stabilité (cas des roues arrière). Certains véhicules disposent déjà d'une correction de la répartition de l'effort de freinage entre les roues avant et les roues arrière en fonction de l'accélération transversale, mais il n'y a pas différentiation de lJeffort entre roues droite et gauche d' un même essieu. Le principe de l'invention consiste donc à différentier l'effort de freinage entre les roues droite et gauche du véhicule, en plus des corrections avant/arrière mentionnées ci-dessus, afin de rendre le couple de freinage sur chaque roue dépendant de l'adbérence dont cette roue dispose. Un exemple de situation qui illustre l'intérêt de l'invention est celui du freinage d'une voiture en virage.Dans une telle situation, que montre la figure 1, l'accélération transversale symbolisée par la flèche (5) subie par le véhicule (1) réduit la charge verticale sur les roues (3,3') intérieures au virage et accroît la charge sur les roues (2,2') extérieures au virage: ce transfert est d'un ordre de grandeur élevé qui peut être du même ordre de grandeur que la charge statique (ce que montre le soulèvement de la roue intérieure au virage) et conduit à un potentiel d'adhérence des roues axtérieures très élevé et inexploité car les roues intérieures, au contraire, sont en situation de blocage pour un faible effort de freinage. Un véhicule équipé d'un dispositif de freinage selon l'invention pourra accroïtre l'effort de freinage sur les roues extérieures et réduire celui-ci sur les roues intérieures de façon à profiter au mieux de l'adhérence disponible sur chaque roue.Le blocage de roue est notablement retardé : il ne se produit que. lorsque la décélération a atteint un niveau plus élevé et, tout au long de cette phase de freinage plus puissant, le blocage de roue est évité et la manoeuvrabilité conssrvée. Un effet secondaire bénéfique qui se produit dans cette situation est que les efforts de freinage plus élevés sur les roues extérieures que sur les roues intérieures créent ainsi un couple de lacet tendant à inscrire le véhicule sur une trajectoire plus droite, ce qui contre la tendance naturelle à l'instabilité (survirage) en freinage. Une telle tendance à l'instabilité lors des freinages en virage est illustrée par l'existence des correcteurs de répartition avant/arrière en fonction de l'accélération transversale qui sont parfois utilisés afin de réduire le freinage sur l'arrière lorsqu'on est en virage. Notre dispositif apporte alors une augmentation de la stabilité qui peut être soit conservée comme telle au bénéfice de la facilité de conduite, au bien convertie en efficacité supplémentaire de freinage par augmentation de la proportion du freinage sur l'arrière Un dispositif selon l'invention peut être réalisée de plusieurs façons différentes avec des niveaux de complexité variables avec la finesse de prise en compte des phénomènes L'invention peut être réalisée comme le montre la figure 1 en limitant l'effort de ireinaWge sur les roues intérieures (313') du véhicule (l) déchargées par l'accélération transversale ;; cette limitation étant obtenue en installant un correcteur (7) pilote par cette accélération transversale et agissant sur les dispositifs de freinage (4) placés habituellement dans les roues. Dans le cas, qui n'est qu'un exemple, d'un freinage actionné par un dispositif hydraulique, le correcteur (7) peut etre un simple limiteur de pression commandé par un détecteur inertiel à bille analogue a ceux utilisé pour la répartition avant/arrière. Le détecteur peut être unique et commander les correcteurs des roues intérieures avant et arrière. Deux détecteurs peuvent être utilisés pour mesurer l'accélération sur chacun des essieux et commander le correcteur de la roue intérieure.Quatre détecteurs unilatéraux intégrés aux correcteurs peuvent également etre utilisés Le correcteur (7) et le détecteur (6) peuvent être réunis ou-non dans un même composant. L'invention peut également etre réalisée en limitant l'effort de freinage sur chaque roue en fonction des mouvements QU des contraintes de la suspension correspondant à cette roue. L'invention, comme le montre la figure 2, est alors constituée pour chacune des roues (8) d'un dispositif (6) mesurant le niveau de charge de la roue et d'un dispositif correcteur (7) limitant la force de freinage sur la roue (8) en fonction de la mesure effectuée par le dispositif (6). Le dispositif de mesure (6) peut Btre réalise de nombreuses façons, par exemple en mesurant le déplacement de la suspension (9) par un levier articule au encore en mesurant le niveau de contrainte subi par le ressort ou une autre pièce de la suspension.Dans le cas, qui n'est qu'un exemple, d'un freinage actionné par un dispositif hydraulique, les dispositifs (6) et (7) sont réalisés par un simple limiteur de pression commandé mécaniquement par le débattement de la roue, comme il en existe sur la suspension arriere de nombreux véhicules pour adapter le freinage aux roues arrière au cas de charge du véhicule (passagers, bagages etc.*.)* Dans le même exemple d'un dispositif hydraulique, le limiteur de pression peut être d'un type plus évolué présentant une modification de la pente de coupure, en fonction de cette information mesurée (débattement de roue ou contrainte). L'invention peut également être réalisée, comme le montre la figure 3 en pilotant les dispositifs correcteurs (7) à partir d'un système logique (10) analysant des informations mesurées en différents points de la voiture. Ces informations peuvent provenir de mesures effectuées par des dispositifs tels que les détecteurs (6) montrés par la figure 2, par des capteurs d'accélération ou encore par diverses autres mesures pouvant concerner le freinage. Des informations en provenance du conducteur peuvent également être communiquées au système logique (nature du sol, existence d'une charge tractée...). L'invention est destinée aux véhicules, en particulier aux automobiles, dans les cas où les dispositifs antibloquants présentent des inconvénients : véhicules de bas de gamme pour lesquels le coût d'un dispositif- antibloquant est 3ugé trop élevé (il s' agira alors de versions simples de l'invention), ou au contraire véhicules à vocation sportive ou l'invention peut remplacer un dispositif antibloquant (volonté du pilote de gérer lui-même le freinage} ou encore etre combinée avec un dispositif antibloquant (l'invention permet des performances élevées au freinage, en particulier en virage, en limitant l'intervention du dispositif antibloquant). Ce dernier exemple d'application conduit à un autre champ d'application de l'inve'ntion qu est celui du freinage des véhicules de competition. Le freinage des véhicules de compétition ne recourt pas pour l'instant aux dispositifs antibloquants * la compétence des pilotes de tels vehicules leur permet de gérer directement la puissance de freinage de leur véhicule avec une efficacité suffisante pour que les éventuels gains complémentaires d'un dispositif antibloquant ne soient pas suffisants pour en compenser les inconvénients, t Le problème posé par l'optimisation du freinage en virage est, au contraire, très 'fort en compétition où le pilote dose son effort de freinage pour ne pas bloquer les roues intérieures au virage et ne peut alors pas exploiter le potentiel d'adhérence supplémentaire dont disposent les roues extérieures. Certaines catégories de voitures de compétition sont étudiées pour obtenir avec la vitesse des efforts aerodynamiques verticaux ("appuis aerodynamiques") très élevés (ordre de grandeur de la, masse statique). Ces appuis aérodynamiques très variables avec la vitesse conduisent à un optimum de répartition de freinage avant/arrière lui aussi variable avec la vitesse. Avec les dispositifs de, freinage utilisés pour l'instant en compétition1 une répartition de compromis est choisie qui n'est pas optimale à tout instant sur un tour de circuit t une partie de l'adhérence disponible n'est pas utilisée, L'invention permet de mieux exploiter l'adhérence disponible en adaptant à chaque instant l'effort de freinage sur une roue à la charge existant sur cette roue, en particulier du fait des efforts aérodynamiques de l'instant (lies à la vitesse et à l'attitude du véhicule par rapport au sol. REVENDICATIONS 1 - Un dispositif pour les véhicules possédant au moins trois roues non alignées et équipées de freins à commande hydraulique, pneumatique, électrique ou autre, lequel dispositif permet de différencier l'effort de freinage appliqué aux roues selon qu'elles sont du côté droit ou du côté gauche du véhicule, cette différentiation droite/gauche étant obtenue par l'action sur le système de freinage d'une partie correctrice (7) du dispositif en fonction de la situation du véhicule que détecte la partie détectrice (6) du dispositif, les dispositifs de régulation de la force de freinage en fonction de la vitesse angulaire de la roue (dits antibloquants) étant exclus de la présente revendication. 2 - Un dispositif selon la revendication 1 caractérisé en, ce que le dispositif pilote la différentiation droite/gauche de l'effort de freinage en fonction de l'accélération transversale subie par le véhicule, cette accélération étant mesurée par un ou plusieurs détecteurs (6). 3 - Un dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif pilote la différentiation droite/gauche de l'effort de freinage en fonction des mouvements de la suspension (9) ou de la contrainte masurée sur une ou plusieurs des pièces composant la suspension,cet écrasement ou cette contrainte étant mesurés par un ou plusieurs détecteurs (6). 4 - Un dispositif selon la revendication. i caractérisé en ce que le dispositif pilote la différenciation droite/gauche de l'effort de freinage en fonction d'une combinaison des solutions décrites par les revendications 2 et 3. 5 - Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce -que -le dispositif pilotant la répartition de freinage entre côté droit et côté gauche est constitué d' un détecteur (6) et d'un correcteur (7) par roue qui peuvent être réunis ou non dans un même composant. 6 - Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la fonction de détection est assurée par un détecteur par côté, par essieu ou par un détecteur unique. 7 - Un dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 6 caractérisé en ce que les. correcteurs de deux ou plusieurs roues d'un même côté sont réunis en un seul composant. 8 - Un dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 7 caractérisé en ce que le ou les détecteurs (6) et le ou les correcteurs (71 sont reliés à une logique (l0) qui effectue une analyse et un traitement des informations issues du ou des détecteurs avant de commander l'action du ou des correcteurs, 9 - Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 å 8 caractérise en ce que la logique reçoit et trait; ; également des informations issues directement du conducteur ou issues d'autres capteurs disposés sur le véhicule, l'accélération longitudinale du véhicule pouvant etre l'une de ces informations 10 - Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que, dans le cas d'un système de freinage à commande hydraulique, la détection de la situation du véhicule est réalisée par un ou plusieurs détecteurs inèrtiels à bille dont l'un au moins est transversal, le correcteur étant réalise par un limiteur de pression. 11 - Un dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 7 caractérisé en ce que le détecteur est réalisé pour chaque roue par un simple levier relie à la suspension et actionnant comme correcteur un limiteur de pression.