Brevet FR2800821A1 — publié le 20010511

La présente invention concerne de façon générale un dispositif de freinage hydraulique, tel qu'un frein à disque, pour un véhicule terrestre doté d'au moins une première roue montée sur un support non rotatif. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de freinage comprenant au moins un actionneur hydraulique, tel qu'un cylindre de roue, qui est relié au support, un organe de transmission cinetique, tel qui disque ou un tambour, qui est lié en rotation à la première roue, et un organe de friction, tel 'un patin ou segment, qui est sélectivement mobile en translation par rapport au support, l'actionneur étant sélectivement commandé par un fluide hydraulique sous pression délivré à un premier orifice de raccordement de cet ionneur, pour appliquer corrélativement l'organe de friction sur l'organe de transmission cinétique. est bien connu que les freins hydrauliques d'un véhicule automobile s'échauffent en fonctionnement et que échauffement, bien qu'inévitable puisqu'il résulte de la conversion de l'énergie cinetique du véhicule en énergie thermique, est un effet indésirable notamment en ce qu'il fait naître le risque d'une vaporisation du fluide hydraulique de freinage, dont résulte un dysfonctionnement grave du frein. C'est pourquoi il est traditionnellement reconnu que les organes de transmission cinétique, tels que disques ou tambours, qui jouent le rôle de tampons thermiques dans les freins hydrauliques, doivent être dimensionnés pour pouvoir assurer un freinage normal y compris dans des conditions de freinage extrêmes. Parallèlement, 'des mesures particulières doivent être prises pour ventiler les freins de façon à évacuer dans l'atmosphère, aussi rapidement que possible, l'énergie thermique qui s'accumule dans le disque ou le tambour au cours du freinage, ces mesures conduisant par exemple à prévoir des oules de forme étudiée dans le bouclier avant du véhicule, et des déflecteurs ou conduits pour canaliser les flux d'air. En outre, il est nécessaire de prévoir une isolation thermique particulière du fluide hydraulique vis-à-vis des pièces métalliques du frein pour imiter l'élévation de la température de ce fluide dont l'ébullition risquerait de rendre impossible, pour le conducteur du véhicule, l'application d'une pression de freinage satisfaisante à l'actionneur, même en ut isant course maximale de la pédale de frein. Compte tenu de ces impératifs, et bien les exigences de tenue en température des fluides hydrauliques de freinage soient de plus en plus sevères, moyens à mettre en oeuvre pour éviter une surchauffe fluide hydraulique de freinage sont spécifiques à chaque véhicule et sont même remis en cause à chaque modification de ce véhicule, y compris à chaque modification de la carrosserie de ce véhicule qui modifie la ventilation des freins. Dans ce contexte, l'invention a pour but de reduire les contraintes auxquelles est soumise la conception des dispositifs de freinage hydraulique, en proposant une solution qui permet de réduire la température du fluide hydraulique de freinage, et dont l'application présente une plus grande indépendance vis- à-vis des paramètres de construction spécifiques des véhicules qui en bénéficient. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu' donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que l'actionneur présente un second 'f ice de raccordement et en ce que ce dispositif comprend des moyens de circulation pour faire circuler le fluide hydraulique dans l'actionneur entre les premier et second orifices de raccordement. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de circulation comprennent un circuit hydraulique externe à l'actionneur et incluant des première et seconde sections de circuit communiquant l'une avec l'autre, ces première et seconde sections se terminant respectivement par des première et seconde extremités de circuit respectivement raccordées aux premier et second orifices de raccordement. La seconde section du circuit hydraulique peut inclure une première électrovalve, éventuellement disposée à la seconde extrémité de circuit, tandis que la première section du circuit hydraulique peut inclure un générateur de pression hydraulique, notamment une pompe électrique, ainsi qu'une seconde électrovalve placee dans un état passant au moins lorsque la première électrovalve est placée dans un état non passant. De préférence, le dispositif de l'invention comporte en outre des moyens pour commander au moins la première électrovalve et/ou la pompe en fonction d'un signal de température par exemple délivre par un capteur ou élaboré par un calculateur produisant, en tant que signal de température, un signal de temperature estimé. Si la pompe présente un débit de fluide hydraulique suffisant, elle peut être utilisée non seulement pour éviter un échauffement anormal du fluide hydraulique, mais aussi pour permettre un refroidissement de l'actionneur lui-même par circulation du fluide hydraulique dans cet actionneur, le fluide hydraulique étant alors utilisé comme fluide caloporteur pour véhiculer et dissiper hors l'actionneur l'énergie thermique reçue par ce dernier. Dans une application privilégiée l'invention, le spositif comprend un modulateur de pression hydraulique évitant sélectivement un blocage de la premiere roue et incluant les électrovalves, la pompe électrique et/ou le calculateur. Le dispositif de l'invention peut notamment utiliser, en tant qu'actionneur, un actionneur de frein à disque à étrier fixe, cette solution permettant d'éviter les déplacements des première et seconde extrémités du circuit hydraulique en fonctionnement. L'invention ainsi définie permet l'utilisation, en tant fluide hydraulique de freinage, d'un liquide plus ordinaire, donc moins coi2teux, que les liquides actuellement utilisés, dans la mesure où ce liquide n'est plus soumis à des températures aussi élevées. plus, ce dispositif est plus simple, donc plus économique, que ceux dans lesquels on prévoit, par exemple, un circuit supplémentaire uniquement pour refroidissement. D'autres buts, caractéristiques et avantages l'invention ressortiront clairement de la description détaillée qui en est faite ci-après, a titre indicati et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples, et dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en coupe dl dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 est un schéma représentant premier mode de réalisation possible du dispositif de l'invention; et - la figure 3 est un schéma représentant un second mode de réalisation possible du dispositif de l'invention. Comme le montre la figure 1, l'invention concerne un dispositif de freinage destiné à équiper un véhicule terrestre, lui-même doté de plusieurs roues telles que la roue 1, cette roue étant montée, par l'intermédiaire d'un moyeu 100 et d'un roulement 101, sur un support rotatif tel qu'un bras de suspension 2. Ce dispositif comprend essentiellement actionneur hydraulique 3, un organe de transmission cinétique 4, et des organes de friction 51, 52. Dans le cas, illustré à la figure 1, où le dispositif 1 comprend un frein à disque, llactionneur hydraulique 3 est constitué par un vérin comprenant un piston 33 mobi suivant une direction transversale D dans un cylindre 34, et commandé en translation suivant la direction D un fluide hydraulique sous pression délivré à un premier orifice de raccordement 31 du cylindre 34, ce indre étant par exemple fixe par rapport au support 2. L'organe de transmission cinétique 4 est alors constitué par disque lié en rotation à la roue 1 et par exemple monté flottant, suivant la direction transversale D, le moyeu 100. Enfin, les organes de friction 51, 52 sont alors respectivement constitués par un patin externe et par un patin interne sélectivement appliqués contre le disque 4, de part et autre de ce dernier, par déplacement du piston 33 dans le cylindre 34 sous l'effet d'une élévation de pression du fluide hydraulique présent dans le cylindre 34, cette élévation de pression résultant el meme de l'injection, dans ce cylindre 34, d'un volume de fluide supplémentaire à travers l'orifice de raccordement Selon l'invention, l'actionneur 3 présente un second orifice raccordement 32 et le dispositif comprend des moyens de circulation pour faire circuler le fluide hydraulique, dans l'actionneur 3, entre le premier orifice de raccordement 31 et le second 32. Bien qu'il soit aussi possible d'imaginer des moyens de circulation internes à l'actionneur 3, ces moyens de circulation comprennent de préférence un circuit hydraulique 6 externe à l'actionneur 3 (figure 2), ce circuit incluant deux sections de circuit 61, 62 qui communiquent l'une avec l'autre, par exemple à travers un réservoir ou un accumulateur basse pression de fluide hydraulique 13. Plus précisément, ces sections 61, 62 de circuit se terminent par des extrémités de circuit respectives 610, 620, lesquelles sont respectivement raccordées aux premier et second orifices de raccordement 31 32 de l'actionneur 3. Pour simplifier la structure du dispositif il est preférable de faire en sorte que le fluide hydraulique soit toujours envoyé vers l'actionneur 3 par la même section de circuit, par exemple la section de circuit 61 et ressorte de l'actionneur en empruntant toujours l'autre section de circuit, en l'occurrence la section de circuit 62. La section de circuit 61, qui constitue alors une voie d'alimentation pour l'actionneur, inclut un générateur de pression hydraulique qui peut comprendre pompe électrique 71 et/ou un maÎtre-cylindre 72 susceptible d'être commandé par une pédale de frein P. La section de circuit 62, qui constitue alors une voie de vidange pour l'actionneur, inclut de preférence électrovalve, telle que 81 ou 82 (figures et 3), commandée pour ne relier l'actionneur 3 au réservoir 13 qu en dehors des périodes où l'actionneur doit appliquer les patins 51 et 52 sur le disque 4. De façon générale, la circulation fluide hydraulique selon l'invention peut être directement corrélée aux actions de freinage, et par exemple être obtenue par la succession d'une opération de freinage, au cours de laquelle le fluide est admis dans Ji ionneur 3 par la voie 61, et d'une opération de défreinage, au cours de laquelle le fluide présent dans Ji ionneur 3 retourne au réservoir 13 par la voie 62. Néanmoins, cette circulation de fluide hydraulique peut avantageusement être assurée également ou exclusivement entre deux actions de freinage, l'electrovalve installée sur la section 62 du circuit hydraulique étant alors ouverte. Comme le montre la figure 2, cette électrovalve 81 peut être disposée à l'extrémité 620 de la section de circuit 62, de manière à éviter que cette section puisse se trouver, sur une grande partie de sa longueur, soumise a la pression hydraulique élevée qui règne sélectivement dans l'actionneur 3 lors de l'application des freins. La section 61 du circuit hydraulique peut aussi inclure seconde électrovalve 83, commandée pour permettre, en cas de freinage, la circulation de fluide hydraulique du maître-cylindre 72 vers 11actionneur 3 et pour interdire, en cas d'actionnement de la pompe 71, la circulation de fluide hydraulique de la pompe vers le maÎtre-cylindre. Le mode de réalisation illustré à la figure 2 comprend en fait deux variantes, la première variante n'incluant que ce qui est représenté en traits pleins et excluant donc la pompe 7la et l'accumulateur 9, et la seconde variante incluant la pompe 7la et l'accumulateur 9 mais excluant la pompe 71 et le raccordement correspondant de la section de circuit 61. Dans la première variante, le freinage est assuré de façon habituelle avec la pédale P et le maître- cylindre 72, l'électrovalve 83 étant normalement ouverte, et l'électrovalve 81 normalement fermée. Pour mettre en oeuvre l'enseignement de l'invention et faire circuler le fluide hydraulique en dehors des opérations de freinage, la pompe 71 est mise en marche, tandis que l'électrovalve 83 est fermée, et 11électrovalve 81 ouverte. Dans la seconde variante illustrée à la figure 2, le dispositif comprend, de façon connue en soi, un modulateur de pression hydraulique permettant d'éviter sélectivement un blocage intempestif de la roue 3, l'expression "modulateur" étant ici prise dans une acception très large et incluant tout module électro- hydraulique globalement connu sous des dénominations diverses telles que "système ABSII, "système ASR#l, "système FDRII, etc. Dans ce cas, les électrovalves 81 et 83 sont celles du système ABS, et la section de circuit 62 inclut la pompe 7la et l'accumulateur 9, ce dernier jouant le râle d'un volume tampon pour le fluide hydraulique lorsque le débit sortant de l'actionneur 3 à travers l'électrovalve 81 est supérieur au débit maximal admissible de la pompe. Dans cette seconde variante, le système ABS pilote les électrovalves en fonction des besoins. En particulier, s'il est nécessaire de décharger l'actionneur 3, l'électrovalve 83 est fermée, 11électrovalve 81 est ouverte, et la pompe 7la est mise en marche, ces opérations étant également celles qui sont mises en oeuvre pour assurer, conformément à l'invention, la circulation du fluide hydraulique en dehors des périodes de freinage. La figure 3 représente un circuit de freinage dépourvu de maître-cylindre mais doté lui aussi d'un modulateur 12, ce modulateur incluant des composants électroniques, hydrauliques et électro-hydrauliques, et notamment un calculateur 10, la pompe électrique 71, un accumulateur haute pression 16 à la sortie de la pompe et des électrovalves telles que les électrovalves 82 et 83, le calculateur 10 commandant le fonctionnement de la pompe 71 et des électrovalves 82 et 83 aussi bien pour assurer un freinage optimal, de façon connue en soi, que pour assurer, selon l'invention, une circulation de fluide hydraulique dans l'actionneur 3, depuis l'orifice 31 vers l'orifice 32. De façon connue en soi, l'accumulateur haute pression 16 a pour fonction de fournir instantanément une pression de freinage suffisante dès l'ouverture de l'électrovalve 83 et de masquer ainsi les effets de l'inertie de mise en marche de la pompe 71. Comme il est dit précédemment, le dispositif de l'invention tel qu'illustré à la figure 3 est dépourvu de maître-cylindre. En cas de freinage, l'ordre de freinage prend la forme d'un signal électrique, par exemple engendré par un potentiomètre 14 sensible à toute action exercée sur la pédale P à l'encontre d'un ressort 15. Cet ordre de freinage est transmis au calculateur 10, qui, en fonction des besoins, pilote notamment la pompe et les électrovalves 82 et 83, les électrovalves 82 et 83 étant respectivement ouverte et fermée au repos, et respectivement fermée et ouverte pour faire monter la pression dans l'actionneur 3. Pour mettre en oeuvre l'enseignement de l'invention et faire circuler le liquide en dehors des périodes de freinage, la pompe 71 est mise en marche, les électrovalves 82 et 83 étant toutes deux ouvertes. Pour éviter d'avoir à assurer une circulation du fluide hydraulique en dehors des périodes où elle est utile ou nécessaire, la commande des électrovalves 82 et 83 et de la pompe 71 par le calculateur 10 peut être notamment rendue dépendante d'un signal T représentatif de la température de l'actionneur 3 ou du fluide qu'il contient. Par exemple, ce signal de température T peut être fourni au calculateur 10 par un capteur de température 11, ou prendre la forme d'un signal estimé, élaboré par le calculateur lui-même en fonction de différents paramètres physiques susceptibles de rendre compte de l'énergie mise en jeu au cours d'un freinage. Dans le cas où la pompe 71 présente un débit de fluide hydraulique relativement important par rapport à la quantité d'énergie thermique à évacuer de l'actionneur, la circulation du fluide hydraulique dans l'actionneur peut être utilisée pour opérer un refroidissement de cet actionneur 3 lui-même. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage pour un véhicule terrestre dote d'au moins une première roue (1) montée sur un support non rotatif (2), ce dispositif comprenant au moins un actionneur hydraulique (3) relié au support (2), un organe de transmission cinétique (4) lié en rotation à première roue (1), et un organe de friction (51 52) sélectivement mobile en translation par rapport au support (2), l'actionneur (3) étant sélectivement commandé par un fluide hydraulique sous pression délivré à un premier orifice de raccordement (3 1) de cet actionneur, pour appliquer corrélativement l'organe de friction (51, 52) sur l'organe de transmission cinétique (4), caractérisé en ce que l'actionneur (3) présente un second orifice de raccordement ) et en ce que ce dispositif comprend des moyens circulation (6, 9, 71, 72, 81, 82) pour faire circuler fluide hydraulique dans l'actionneur (3) entre premier et second orifices de raccordement (31, 32). 2. Dispositif de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de circulation comprennent un circuit hydraulique (6) externe à 11actionneur (3) et incluant des première et seconde sections de circuit (61, 62) communiquant l'une avec l'autre, ces première et seconde sections (61, 62) se terminant respectivement par des première et seconde extrémités de circuit (610, 620) respectivement raccordées aux premier et second orifices de raccordement (31, 32). 3. Dispositif de freinage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la première section (61) du circuit hydraulique inclut un générateur (71, 72) de pression hydraulique. 4. Dispositif de freinage suivant revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la seconde section (62) du circuit hydraulique inclut une première électrovalve (81, 82). 5. Dispositif de freinage suivant revendication 4, caractérisé en ce que la première électrovalve (81) est disposée à la seconde extrémite (620) de circuit. 6. Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5 combinée à la revendication 4, caractérisé en ce que la première section (61) du circuit hydraulique inclut une seconde electrovalve (83) placée dans un état passant au moins lorsque la première électrovalve (81) est placée dans etat non passant. 7. Dispositif de freinage suivant Ji quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur 1, 72) de pression hydraulique comprend une pompe électrique (71). 8. Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (10) pour commander au moins la première électrovalve (82) en fonction d'un signal (T) de température. 9. Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (10) pour commander au moins la pompe (71) en fonction d'un signal (T) de température. 10. Dispositif de freinage suivant revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de température (11) délivrant le signal température (T). 11. Dispositif de freinage suivant revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur (10) produisant, en tant que signal de température (T), un signal de température estimé. . Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 7, caractérisé en ce la pompe (71) présente un débit de fluide hydraulique suffisant pour permettre un refroidissement de l'actionneur (3) par circulation du fluide dans l'actionneur. . Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée aux revendications 4 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend un modulateur (12) de pression hydraulique évitant sélectivement un blocage de la première roue (3) et incluant les première et seconde électrovalves 83). . Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinee à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un modulateur (12) de pression hydraulique évitant sélectivement un blocage de la première roue (3) et incluant la pompe électrique (71). . Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication il, caractérisé en ce qu'il comprend un modulateur (12) de pression hydraulique evitant sélectivement un blocage de la première roue (3) et incluant le calculateur (10). . Dispositif de freinage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce l'actionneur (3) est un actionneur de frein à disque à étrier fixe.