Brevet FR2841952A1 — publié le 20040109

i Système de refroidissement de disques de frein pour véhicule automobile. La présente invention concerne le domaine des systèmes de refroidissement de disques de frein pour véhicule automobile. En cas de freinage fort ou en cas de freinages répétitifs, il est connu que la température des disques de frein peut atteindre plusieurs centaines de degrés, diminuant par conséquent l'efficacité du freinage. Ceci est en particulier le cas lorsque la circulation d'air autour des disques de frein est faible, comme c'est le cas lorsque le véhicule circule en descente. Ces contraintes nécessitent souvent de surdimensionner les disques de frein afin de pouvoir assurer des échanges thermiques suffisants et sauvegarder ainsi les performances du système de freinage. A cet effet, il a été proposé de doter les véhicules automobiles de dispositifs de refroidissement passifs permettant de canaliser les flux d'air engendrés lors du roulage du véhicule vers les disques de frein, afin de favoriser leur refroidissement. Cette solution est cependant relativement complexe à mettre en oeuvre et à monter sur le véhicule. En outre, elle présente une efficacité relativement médiocre, en particulier lorsque le véhicule circule en pente et à faible vitesse, c'est-à-dire lorsque l'effort de freinage doit être relativement important et que la vitesse du véhicule n'est pas suffisamment élevée pour assurer un refroidissement efficace des disques de frein. Il a également été proposé de doter les systèmes de freinage d'un ventilateur électrique associé à des conduits canalisant l'air issu du ventilateur vers les disques. Cette solution permet le refroidissement des disques même lorsque le véhicule circule à faible vitesse et que l'effort de freinage est important. Elle nécessite cependant l'implantation d'un ou de plusieurs ventilateurs et de conduits appropriés, ce qui la rend relativement onéreuse. En outre, pour des raisons d'encombrement, l'intégration du ventilateur dans le véhicule n'est pas toujours possible. Au vu de ce qui précède, le but de l'invention est de pallier les inconvénients de l'état de la technique et de fournir un système de refroidissement de disques de frein pour véhicule automobile capable d'assurer un refroidissement efficace des disques en toutes circonstances et ce, avec un cot réduit, et permettant donc d'améliorer les performances du freinage et de réduire les dimensions des disques de frein. Selon l'invention, il est donc proposé un système de refroidissement des disques de frein pour véhicule automobile, comprenant des moyens pour créer un flux d'air de refroidissement des disques de frein. Selon une caractéristique générale de ce système de refroidissement, lesdits moyens pour créer le flux d'air comportent un groupe motocompresseur en communication avec un réservoir d'air comprimé, un ensemble de buses de refroidissement des disques alimentées en air sous pression par le réservoir, au moins un capteur de température des disques de frein, et une unité de commande à laquelle est raccordé le capteur de température et comprenant des moyens de comparaison de la température des disques de frein avec une première valeur maximale de seuil de température pour provoquer l'émission d'un flux d'air comprimé vers lesdites buses dès que la température des disques dépasse ladite valeur de seuil. Dans la mesure o on utilise de l'air comprimé pour le refroidissement des disques de frein, qui est issu de buses alimentées par un réservoir d'air comprimé, il est possible, grâce à cet agencement, de déporter les moyens d'alimentation des buses en air comprimé dans une zone du véhicule pour lesquelles les contraintes d'implantation sont moindres. Selon une autre caractéristique de ce système de refroidissement, lesdits moyens de comparaison sont adaptés pour comparer la température des disques de frein avec une deuxième valeur de seuil de température, inférieure à la première valeur de seuil, pour provoquer l'arrêt du flux d'air comprimé par lesdites buses dès que la température des disques est inférieure à la deuxième valeur de seuil. Dans un mode de réalisation, le système comporte en outre au moins une première électrovanne pilotée par l'unité de commande et disposée entre lesdites buses et le réservoir d'air comprimé. Selon une autre caractéristique, le système comporte en outre des moyens de mesure de la pression de l'air dans le réservoir d'air comprimé, l'unité de commande comportant en outre des moyens de pilotage du groupe moto-compresseur pour activer ce dernier ou augmenter son débit d'air comprimé dès que le niveau de pression dans le réservoir est inférieur à une première valeur minimale de seuil de pression. Selon encore une autre caractéristique, les moyens de pilotage du groupe moto-compresseur sont en outre adaptés pour inactiver le groupe motocompresseur ou réduire son débit d'air comprimé dès que le niveau de pression dans le réservoir est supérieur à une deuxième valeur de seuil de pression supérieure à la première valeur de seuil de pression. De préférence, le système comporte en outre une deuxième électrovanne interposée entre le groupe moto-compresseur et le réservoir d'air comprimé et pilotée par l'unité de commande en fonction du niveau de pression régnant dans le réservoir. Par exemple, lesdites buses sont portées chacune par un portefusée du véhicule. Selon un mode de réalisation avantageux, un cache-boue est disposé au voisinage de chaque buse pour canaliser l'air comprimé vers le disque de frein correspondant. On positionne de préférence les buses de manière qu'elles débouchent en regard de canaux internes de refroidissement ménagés dans les disques. Selon une application particulière de ce système de refroidissement, le moto-compresseur est un groupe moto-compresseur d'un système de traction de véhicule automobile à pile à combustible ou hybride, les moyens de pilotage du groupe moto-compresseur étant intégrés dans une unité de commande du système de traction du véhicule. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma général illustrant la structure d'un système de refroidissement de disques de frein pour véhicule automobile pourvu d'un groupe moto-propulseur à pile à combustible et - la figure 2 montre l'implantation des buses de refroidissement par rapport aux disques de frein. Sur la figure 1, on a représenté l'architecture générale d'un groupe motopropulseur d'un véhicule automobile à traction par pile à combustible ou hybride, désigné par la référence numérique générale , ainsi que le système de refroidissement 12 des moyens de freinage du véhicule. Comme on le voit sur cette figure 1, et comme cela est classique, le système de traction 10 du véhicule comporte essentiellement un groupe moto-compresseur 14 alimentant en air, par l'intermédiaire d'une électrovanne de sortie 16 à deux voies, une pile à combustible 18, laquelle est également alimentée en hydrogène par un réservoir 20 correspondant. La pile à combustible alimente, conjointement avec une batterie de puissance 22, un circuit électronique de puissance 24, lequel fournit de l'énergie électrique de puissance à un moteur électrique de traction 26 du véhicule. L'énergie mécanique de traction délivrée par le moteur 26 est alors délivrée aux roues motrices, telles que 28, du véhicule, par l'intermédiaire d'un système de transmission 30. Les éléments constitutifs du système de traction 10 sont pilotés par une unité de commande 100, comme cela est classique. En ce qui concerne le système 12 de refroidissement des moyens de freinage, celui-ci comporte un ensemble de buses, telles que 32, alimentées chacune en air comprimé par un réservoir 34 d'air comprimé embarqué à bord du véhicule, par exemple au voisinage du groupe motocompresseur 14. Les buses sont disposées en regard des disques de frein 35 du véhicule. Comme on le voit, le réservoir 34 est alimenté en air comprimé par le groupe moto-compresseur 14, par l'intermédiaire de l'électrovanne 16. Des électrovannes 36, 38, 40 et 42 sont interposées chacune entre le réservoir d'air comprimé 34 et une buse de refroidissement 32 correspondante. Enfin, des capteurs de température, tels que 44, mesurent la température des disques de frein 35 du véhicule, de manière à contrôler l'état de fonctionnement de ces derniers. Par exemple, les disques de frein avant et arrière du véhicule sont pourvus de tels capteurs. Cependant, afin de simplifier l'architecture du système, il est possible de ne prévoir qu'un seul capteur de température, situé au niveau de l'un des deux disques avant du véhicule, dans la mesure o les disques avant sont généralement plus sollicités thermiquement que les disques arrière. Enfin, une deuxième unité de commande, désignée par la référence numérique générale 46, qui est constituée par le calculateur de freinage du véhicule, gère le fonctionnement des principaux éléments du système de refroidissement, en particulier les électrovannes 36, 38, 40 et 42, mais également le fonctionnement du groupe moto-compresseur ainsi que l'électrovanne 16 d'alimentation de la pile à combustible en air, en fonction des conditions de fonctionnement des disques de frein et incorpore tous les moyens logiciels permettant d'effectuer cette gestion. En particulier, cette deuxième unité de commande 46 comporte, stockée en mémoire, une première valeur maximale de seuil de température, qui correspond à la valeur maximale autorisée pour les disques de frein, et comporte des moyens logiciels de comparaison de la température des disques de frein, délivrée par les capteurs 44 avec cette valeur maximale de seuil. Ainsi, dès que la température des disques de frein dépasse cette valeur de seuil, la deuxième unité de commande 46 pilote les électrovannes 36, 38, 40 et 42, de manière à alimenter les buses 32 en air comprimé, provoquant dès lors le refroidissement des disques de frein. Cette unité de commande 46 incorpore également, stockée en mémoire, une deuxième valeur de seuil de température, inférieure à la première valeur de seuil de température, et compare le niveau de température des disques de frein avec cette deuxième valeur de seuil pour provoquer la fermeture des électrovannes 36, 38, 40 et 42 dès que la température des disques est inférieure à cette deuxième valeur, traduisant le refroidissement des disques. Initialement, le contrôle de la pression est exercé par l'unité de commande 100 qui pilote le groupe moto-compresseur 14 et l'électrovanne 16. La deuxième unité de commande 46 n'a donc pas besoin d'être rattachée au groupe moto-compresseur 14 et à l'électrovanne 16. L'avantage est d'utiliser une architecture déjà en place dans le véhicule. Cependant, dans un mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1, particulièrement adapté à des véhicules hybrides, la deuxième unité centrale 46 est raccordée à un capteur de pression 47 équipant le réservoir d'air comprimé 34 pour contrôler le niveau de pression régnant dans ce dernier. En fonction de ce niveau de pression, elle pilote le groupe moto-compresseur 14 et l'électrovanne 16. Ainsi, cette unité de commande 46 incorpore également, stockée en mémoire, une première valeur minimale de seuil de pression et compare cette valeur de seuil avec le niveau de pression régnant dans le réservoir. Dès que la pression dans le réservoir est inférieure à cette première valeur de seuil, elle pilote le groupe motocompresseur et ouvre la voie de l'électrovanne raccordée au réservoir 34, de manière à augmenter la pression dans ce dernier. Elle incorpore également en mémoire une deuxième valeur de seuil, supérieure à la première valeur de seuil, et compare le niveau de pression régnant dans le réservoir 34 avec cette valeur de seuil. Dès que le niveau de pression dans le réservoir 34 est supérieur à cette deuxième valeur de seuil, la deuxième unité de commande 46 pilote le groupe moto- compresseur et ferme l'électrovanne 16, de manière à stopper l'alimentation du réservoir en air comprimé. On notera que, pour contrôler le niveau de pression dans le réservoir 34, l'unité centrale 46 pilote le groupe moto-compresseur 14 et l'électrovanne 16 en fonction du mode de fonctionnement du système de traction. Ainsi, si le groupe moto-compresseur est arrêté et que le niveau de pression dans le réservoir est inférieur à la première valeur de seuil, la deuxième unité de commande 46 active le groupe moto10 compresseur et ouvre la seconde voie de l'électrovanne 16 de manière à alimenter le réservoir 34. Dès que le niveau de pression dans le réservoir est supérieur à la deuxième valeur de seuil, la deuxième unité de commande 46 arrête le groupe moto-compresseur puis ferme la deuxième voie de l'électrovanne. Au contraire, dans le cas o le groupe moto-compresseur est en fonctionnement, c'est-à-dire qu'il alimente la pile à combustible 18, dès que le niveau de pression dans le réservoir 34 est inférieur à la première valeur de seuil, la deuxième unité de commande 46 pilote le groupe moto-compresseur 14 de manière à augmenter le débit d'air, puis ouvre l'électrovanne 16 pour alimenter le réservoir 34. Dès que le niveau de pression dans le réservoir est suffisant, c'est-à-dire qu'il est supérieur à la deuxième valeur de seuil, la deuxième unité de commande 46 pilote le groupe moto-compresseur 14 de manière à réduire son débit d'air. En se référant à la figure 2, sur laquelle on reconnaît un moyeu M de roue sur lequel est monté un disque de frein 35 et qui est fixé sur un porte-fusée 48 par l'intermédiaire de deux roulements, tels que 50, on voit que les buses de refroidissement 32 sont portées par le portefusée et débouchent au voisinage du disque. Un cache-boue 52, qui est traversé par un conduit 54 d'alimentation de la buse 32, s'étend entre le disque de frein et le porte-fusée 48 pour canaliser et confiner l'air comprimé au voisinage du disque. On voit enfin sur cette figure 2 que, par exemple, les disques de frein sont pourvus de canaux de refroidissement internes 56, aménagés radialement dans la masse du disque. Ainsi, dans ce cas, chaque buse 32 débouche en regard d'un canal de refroidissement correspondant 56. On notera enfin que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit. En effet, dans la description de l'invention faite en référence à la figure 1, la source d'air comprimé est constituée par le groupe motocompresseur d'un système de traction à pile à combustible ou hybride de véhicule automobile. Il serait également possible d'équiper d'autres types de véhicules automobiles d'un tel système de refroidissement, en prévoyant une source d'air comprimé spécifique. On notera également qu'il est également possible, en variante, de ne prévoir qu'une seule électrovanne d'alimentation des buses de refroidissement. Dans ce cas, les quatre disques sont refroidis simultanément par des jets d'air comprimé. REVENDICATIONS 1. Système de refroidissement de disques de frein (35) pour véhicule automobile, comprenant des moyens pour créer un flux d'air de refroidissement des disques de frein, caractérisé en ce que lesdits moyens pour créer le flux d'air comportent un groupe motocompresseur (14) en communication avec un réservoir d'air comprimé (34), un ensemble de buses (32) de refroidissement des disques alimentées en air sous pression par le réservoir, au moins un capteur (44) de température des disques de frein, et une unité de commande (46) à laquelle est raccordé le capteur de température et comprenant des moyens de comparaison de la température des disques de frein avec une première valeur maximale de seuil de température pour provoquer l'émission d'un flux d'air comprimé par lesdites buses dès que la température des disques dépasse ladite valeur de seuil. 2. Système de refroidissement de disques de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de comparaison sont adaptés pour comparer la température des disques de frein (35) avec une deuxième valeur de seuil de température, inférieure à la première valeur de seuil, pour provoquer l'arrêt du flux d'air comprimé par lesdites buses (32) dès que la température des disques est inférieure à la deuxième valeur de seuil. 3. Système de refroidissement de disques de frein selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une première électrovanne (36, 38, 40, 42) pilotée par l'unité de commande et disposée entre lesdites buses (32) et le réservoir (34) d'air comprimé. 4. Système de refroidissement de disques de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (47) de mesure de la pression de l'air dans le réservoir d'air comprimé et en ce que l'unité de commande comporte en outre des moyens de pilotage du groupe moto-compresseur pour activer ce dernier ou augmenter son débit d'air comprimé dès que le niveau de pression dans le réservoir est inférieur à une première valeur minimale de seuil de pression. 5. Système de refroidissement de disques de frein selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de pilotage du groupe motocompresseur (14) sont en outre adaptés pour inactiver le groupe motocompresseur ou réduire son débit d'air comprimé dès que le niveau de pression dans le réservoir (34) est supérieur à une deuxième valeur de seuil de pression supérieure à la première valeur de seuil de pression. 6. Système de refroidissement de disques de frein selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une deuxième électrovanne (16) interposée entre le groupe motocompresseur et le réservoir d'air comprimé et pilotée par l'unité de commande (46) en fonction du niveau de pression régnant dans le réservoir. 7. Système de refroidissement de disques de freins selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites buses sont portées chacune par un porte-fusée (48) du véhicule. 8. Système de refroidissement de disques de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un cache-boue (52) disposé au voisinage de chaque buse pour canaliser l'air comprimé vers le disque de frein correspondant. 9. Système de refroidissement de disques de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les buses sont disposées de manière à déboucher en regard de canaux internes (56) de refroidissement ménagés dans les disques. 10. Système de refroidissement de disques de frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le groupe moto-compresseur (14) est un groupe moto-compresseur d'un système de traction de véhicule automobile à pile à combustible ou hybride, les moyens de pilotage du groupe moto-compresseur étant intégrés dans une unité de commande du système de traction du véhicule.