Brevet FR2771984A1 — publié le 19990611

DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT D'UN SYSTEME DE FREINAGE D'UN VEHICULE L'invention se rattache au secteur technique des systèmes de freinage en général, applicables a tout type de véhicule, notamment automobile, camion, moto... Dans la plupart des cas, les freins fonctionnent sur le principe du frottement, c'est-à-dire la transmission de l'énergie cinétique en une énergie calorifique. Ainsi, si on applique avec une certaine force une surface sur un solide animé d'un mouvement rectiligne ou rotatif, une partie de ce mouvement se transforme en chaleur, laquelle est dissipée dans l'atmosphère. Il en résulte une perte d'énergie qui se traduit par un ralentissement de la vitesse. Les freins d'un véhicule agissent donc par frottement. On rappelle à cet égard, sur un plan purement physique, que la valeur du frottement limite est directement proportionnelle à la composante perpendiculaire au plan de contact ,de la force nécessaire à assurer un tel contact. Le facteur de proportionnalité entre cette composante et la valeur du frottement limite constitue le coefficient de frottement en tant que tel. De manière parfaitement connue, un organe de freinage est donc constitué essentiellement par des éléments de friction, sous forme par exemple de segments, de mâchoires... fixé sur une partie du véhicule en étant conçus pour s'appliquer en frottant sur des éléments de type tambours, disques... solidaires directement de la roue ou portés par l'arbre de commande de cette dernière. Le tambour et le disque sont donc en rotation, de sorte que le frottement transforme, comme indiqué, l'énergie cinétique du véhicule en chaleur. Au fur et à mesure de la transformation de l'énergie, c'est-à-dire de l'effort de freinage, le véhicule ralentit, jusqu'à obtenir l'arrêt complet si le conducteur le désire. L'opération de freinage est délicate. On sait que l'effort de freinage est maximal lorsque les roues sont à la limite du blocage prêtes d'être bloquées mais tournent encore. Pour tenter d'améliorer le freinage, on a proposé des systèmes évitant par exemple, le blocage des roues. Pour l'essentiel, ces systèmes d'anti-blocage utilisent des moyens assujettis à des signaux liés à la vitesse ou à la décélération de la roue. Par exemple, des capteurs placés sur chaque roue transmettent à une centrale électronique de commande, des indications liées à la vitesse de la roue. Lorsque cette vitesse devient nulle ou sensiblement nulle, cette centrale délivre un signal de commande apte à assurer un relâchement de la pression hydraulique, du ou des freins concernés. Toutefois, ces différents systèmes ne tiennent pas compte des variations du coefficient de frottement. Or, comme indiqué précédemment, ce coefficient de frottement intervient directement dans l'équation physique du freinage. Il apparaît en réalité que ce coefficient de frottement subit d'importantes variations susceptibles de dépendre de plusieurs facteurs tels que la pression, la température, la présence ou non d'eau, le vieillissement du disque, des plaquettes, de l'étirer... il en résulte que la sensation de freinage et le résultat obtenu ne correspondent pas toujours à ce qui est réellement souhaité par le conducteur. En effet, ce dernier, afin d'obtenir un ralentissement désiré en fonction des circonstances, après avoir appliqué une pression donnée sur les moyens de commande de l'organe de freinage, aura une décélération différente, suivant le coefficient de frottement, à l'instant considéré. Le résultat obtenu sera donc sensiblement différent de celui escompté avec des conséquences non négligeables sur la sécurité. Par exemple, si la roue s'arrête de tourner, il n'y aura plus sur le plan physique, un effet de frottement mais un effet d'adhérence pour remettre la roue en rotation, obligeant ainsi le conducteur à relâcher totalement son effort de freinage. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients de manière simple, sure, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention, est de pouvoir doser avec précision la décélération, c'est-à-dire d'avoir une décélération proportionnelle à l'effort appliqué sur le moyen de commande de l'organe de freinage, en s'affranchissant des variations éventuelles du coefficient de frottement. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif d'asservissement d'un système de freinage de véhicule, qui comprend des moyens aptes à réguler la pression envoyée au niveau de l'organe de freinage sous un effort déterminé, en fonction du couple de freinage mesuré sur ledit organe de manière à maintenir constant, à une valeur déterminée, le coefficient résultant du rapport entre l'effort de freinage commandé par le conducteur et couple de freinage, afin d'avoir une décélération strictement proportionnelle audit effort de freinage. Pour résoudre le problème posé d'obtenir une décélération proportionnelle à l'effort de freinage, commandé par le conducteur les moyens aptes à réguler la pression sont sélectionnés pour détecter les variations du coefficient de frottement. Pour résoudre le problème posé de réguler la pression au niveau de l'organe de freinage, de manière à maintenir un rapport déterminé entre l'effort appliqué sur les moyens de commande dudit organe et le couple de freinage, les moyens sont assujettis à un système apte à réguler temporairement la pression envoyée au niveau de l'organe de freinage pour retrouver l'équilibre avec le couple de freinage. Dans une forme de réalisation, les moyens sont constitués par un support recevant l'organe de freinage, ledit support étant monté avec capacité de déplacement sous l'effet d'une augmentation du couple de freinage à l'encontre du système apte à réguler temporairement, la pression envoyée au niveau de l'organe de freinage pour retrouver l'équilibre avec l'effort de freinage commandé par le conducteur. Dans cette forme de réalisation, le support est monté soit avec capacité de déplacement angulaire soit avec capacité de déplacement en translation, par rapport au système de coupure qui est monté fixement sur une partie du véhicule et connecté au circuit de freinage en tant que tel. Pour résoudre le problème posé de réguler momentanément l'alimentation de la pression de l'organe de freinage, le système de coupure comprend au moins un élément mobile actionnable sous l'effet de déplacement de l'organe de freinage, pour réguler temporairement la pression exercée au niveau dudit organe. L'organe mobile est constitué par un piston apte à obturer la canalisation d'amenée du fluide au niveau de l'organe de freinage, ladite canalisation étant assujetti à un clapet retour de pression. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une courbe montrant la décélération (D)en fonction de l'effort (E) appliqué sur le moyen de commande de l'organe de freinage selon l'état de la technique, et dans les cas d'une variation du coefficient de frottement. La figure 2 est une vue correspondant à la figure 1, montrant la courbe de décélération obtenue avec le dispositif d'asservissement selon l'invention. La figure 3 est une vue en coupe à caractère purement schématique montrant un exemple de réalisation du dispositif d'asservissement, dans le cas d'une application à une moto. La figure 4 est une vue correspondant à la figure 3 montrant le fonctionnement du dispositif lorsque le couple de freinage devient supérieur à l'effort de pression appliqué sur le moyen de commande de l'organe de freinage, suite à une augmentation du coefficient de frottement. La figure 5 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne 5.5 de la figure 3. Pour une meilleure compréhension de la suite de la description, on désigne par (pu), la pression exercée sur le moyen de commande de l'organe de freinage. Par exemple, (Pl) correspond à l'effort exercé sur la pédale ou autre qui va agir sur la commande mécanique, hydraulique, électrique ou autre, du dispositif de freinage en tant que tel. (P2) correspond à la pression exercée au niveau de l'organe de freinage (disque, tambour). Dans la courbe illustrée figure 1, on voit que pendant la phase de décélération, tant que la valeur du coefficient de frottement n'est pas modifié, la décélération (D) est proportionnelle à l'effort appliqué (E). Autrement dit, les deux pressions (Pl) et (P2) sont égales (partie (a) de la courbe). Par contre, en cas d'augmentation du coefficient de frottement la décélération n'est plus proportionnelle à l'effort exercé sur la pédale (partie (b) de la courbe). Selon l'invention, le but recherché est d'obtenir une décélération qui soit strictement proportionnelle à l'effort appliqué, en s'affranchissant des éventuelles variations de coefficient de frottement (Figure 2). Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif d'asservissement d'un système de freinage de véhicule, qui comprend des moyens aptes à réguler la pression envoyée au niveau de l'organe de freinage sous un effort déterminé, en fonction du couple de freinage mesuré sur ledit organe pour maintenir constant à une valeur déterminée le coefficient résultant du rapport entre ledit effort de freinage commandé par le conducteur et ledit couple de freinage. Le problème posé reste donc d'avoir une décélération strictement proportionnelle à l'effort de freinage commandé par le conducteur Les figures 3 et 4 des dessins montrent un exemple de réalisation nullement limitatif de l'application du dispositif à un système de freinage du véhicule mettant en oeuvre, de manière parfaitement connue, un disque (1) monté tournant à l'intérieur d'un étrier (2). Une pression hydraulique ou autre agit sur un piston (3) qui applique des plaquettes (4) contre le disque de frein La commande du système de freinage n'est pas décrite en détail car parfaitement connue pour un homme du métier. Le dispositif s'applique à tout système de freinage. Les moyens de régulation de la pression sont sélectionnés pour détecter les variations du coefficient de frottement, en régulant temporairement la pression hydraulique, ou autre, envoyée dans l'étrier. Cette régulation de pression a pour effet de maintenir un rapport déterminé entre l'effort appliqué sur la pédale et le couple de freinage. Le rapport est donc déterminé pour être constant, tout en étant défini en tenant compte du plus faible coefficient de frottement, que peut présenter le système de freinage. Dans l'exemple illustré aux figures 3, 4 et 5 qui correspond à une forme de réalisation technique donnée à titre indicatif nullement limitatif, l'étrier (2) est assujetti à un support (5) monté avec capacité de déplacement, à l'encontre d'un système (6) apte à couper temporairement la pression (P2) envoyée dans l'étrier. L'étrier (2) est déplacé en direction du système de coupure (6) sous l'effet d'augmentation du couple de freinage résultant du dépassement de la valeur de seuil du coefficient de frottement déterminé en fonction de l'effort appliqué sur la pédale. Le support (5) peut être monté avec capacité de déplacement angulaire ou de déplacement en translation par rapport au système de coupure (6). Dans l'exemple illustré, le support (5) est articulé en (5a) sur une partie fixe du véhicule. Le système de coupure (6)est monté avec une position angulaire fixe, sur une partie du véhicule. L'ensemble de l'étrier (2) et de son support (5), ainsi que le système de coupure (6) peuvent constituer deux éléments indépendants ou bien un ensemble compact unitaire. Le système de coupure (6) est relié au circuit de freinage en tant que tel, par exemple à une commande hydraulique (7). Le système (6) présente un corps (6a) agencé intérieurement en (6b) afin de constituer des conduites pour la circulation du fluide. A l'intérieur du corps (6a), est monté un piston (8) qui débouche dans un chambrage (6c) relié à l'alimentation en fluide (7). Le chambrage (6c) est également en communication avec la conduite (6b) du passage du fluide, en direction de l'étrier (2), en vue de la commande du piston. Le piston (8) est monté avec capacité de coulissement étanche, sous l'effet de déplacement du support (5), recevant l'étrier (2). Par exemple, le piston (8) peut présenter un agencement (8a) d'accouplement temporaire ou permanent avec une partie déterminée de l'étrier (2). Le piston (8) est disposé en regard de l'entrée de la canalisation (6b) en vue de l'obturer sous un effet de coulissement dudit piston, résultant du déplacement de l'étrier (2) provoqué par le couple de freinage, comme indiqué ci-après. Lorsqu'aucun effort n'est exercé sur la pédale, le piston (8) est en appui dans le fond de son siège, de sorte que l'entrée de la canalisation (6b) n'est pas obturée. Lorsqu'on exerce un effort sur la pédale ou autre, il apparaît un équilibre entre les pressions (Pl) et (P2) à un coefficient de frottement déterminé. Si le coefficient de frottement augmente, entraînant une augmentation du couple de freinage, tout en ayant le même effort exercé sur la pédale, un tel couple de freinage provoque le pivotement de l'étrier (2), et de manière concomitante, l'enfoncement du piston (8) qui obture l'entrée de l'alimentation (6b) et par conséquent l'arrivée de pression du fluide au niveau dudit étrier. L'étrier (2) n'étant plus alimenté sous la même pression hydraulique, l'effort tangentiel va aussitôt diminuer, afin de retrouver immédiatement l'équilibre entre l'effort sur le piston (8) appliqué par la pression (Pl) et l'effort tangent appliqué sur ce même piston (8) Autrement dit, le couple de freinage s'équilibre avec la pression exercée au niveau de la pédale. On obtient donc une proportionnalité parfaite entre la pression exercée sur la pédale et le couple de freinage, le dispositif permettant de réguler la pression exercée sur le disque pour maintenir ce résultat et s'affranchir des variations de coefficient de frottement. A noter qu'entre le chambrage (6c) relié à la commande hydraulique (7) et la conduite d'alimentation (6b), est monté un clapet retour de pression (9). A partir de ces dispositions, il apparaît donc que l'effort exercé sur la pédale commande le couple de freinage tangent et non plus l'effort normal appliqué sur les plaquettes de freins par exemple, le dispositif agit sur les conséquences du freinage et non plus sur les moyens qui permettent le freinage en tant que tel. La détection des variations du coefficient de frottement s'effectue par tout moyen (jauges de contrainte, contact électrique,...) Le dispositif d'asservissement selon l'invention, peut également être combiné par tout système de blocage et de freinage. Les avantages ressortent bien de la description en particulier on souligne que le dispositif d'asservissement permet au conducteur d'obtenir une décélération proportionnelle à l'effort appliqué sur la pédale en s'affranchissant des variations habituelles du coefficient de frottement entre les plaquettes et le disques ou les mâchoires et le tambour. REVENDICATIONS -1- Dispositif d'asservissement d'un système de freinage d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (5-6) aptes à réguler la pression envoyée au niveau de l'organe de freinage (2), en fonction du couple de freinage mesuré sur ledit organe, de manière à maintenir constant à une valeur déterminée le coefficient résultant du rapport entre l'effort de freinage commandé par le conducteur et le couple de freinage, afin d'avoir une décélération strictement proportionnelle audit effort de freinage. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes à réguler la pression sont sélectionnés pour détecter les variations du coefficient de frottement. -3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (5) sont assujettis à un système (6) apte à réguler temporairement la pression envoyée au niveau de l'organe de freinage (2) pour retrouver l'équilibre entre le couple de freinage et l'effort de freinage commandé par le conducteur -4- Dispositif selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que les moyens sont constitués par un support (5) recevant l'organe de freinage (2) ledit support (5) étant monté avec capacité de déplacement, sous l'effet d'une augmentation du couple de freinage; à l'encontre du système (6) apte à réguler temporairement la pression envoyée au niveau dudit organe (2) pour retrouver l'équilibre entre le couple de freinage, et l'effort de freinage commandé par le conducteur. -5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (5) est monté avec capacité de déplacement angulaire par rapport au système de coupure (6) qui est monté fixement sur une partie du véhicule et connecté au circuit de freinage en tant que tel. -6- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (5) est monté avec capacité de déplacement en translation, par rapport au système de coupure (6) qui est monté fixement sur une partie du véhicule et connecté au circuit de freinage en tant que tel. -7- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de coupure (6) comprend au moins un élément mobile (8) actionnable sous l'effet de déplacement de l'organe de freinage (2), pour réguler temporairement la pression exercée au niveau dudit organe. -8- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans le cas d'un système hydraulique, l'organe mobile est constitué par un piston (8) apte à obturer la canalisation d'amenée du fluide au niveau de l'organe de freinage, ladite canalisation étant assujettie à un clapet retour de pression.