Brevet FR2839033A1 — publié le 20031031

reposant sur le support (21). PROCEDE Ei DISPOSIiIF EQUIVALENT D'OPTIMISATION A L'ARRET DU SERRAGE DES FREINS D'UN VEHICULE AUTOMOBILE. La presente invention concerne les vehicules automobiles et le serrage des freins lors de l'arret de ces vehicules. Wile concerne plus particulierement le serrage des freins lors de l'arret de vehicules dont le systeme de freinage est a commande decouplee, c'est a dire le systeme electro-hydraulique ou]e o systeme entierement electrique. La publication EP0507466 decrit un tel dispositif de freinage, actionne par un fluide sous pression qui, lors d'une entree du vehicule en phase d'arret, nemorise la pression du fluide de freinage qui a pennis d'immobiliser le vehicule et maintient cette pression pendant toute la duree audit arret. Le s dispositif decrit dans cette publication ne permet pas une optimisation du serrage des freins a arret. En effet, on memorise ['effort ou la pression de freinage qui a permis d'arreter le vehicule, et l'on maintient ladite pression de freinage apres arret. Or, il s'avere que la majorite des conducteurs continue a appliquer un effort de freinage important une fois le vehicule a arret, alors que ceci n'est pas necessaire. La publication FR2713573 s'attache a un dispositif de commande d'un frein de roue d'un vehicule automobile qui permet egalement de maintenir le vehicule immobile sur une vole en pente, sans intervention du conducteur. L' invention decrite dans cette publication propose de regler dans une pente, ['effort ou la pression de freinage applique par le frein a la roue en fonction de la pente de la voie. L'effort ou la pression de freinage applique par le conducteur pour immobiliser son vehicule dans une vole en pente peut etre insuffsant a cause du poids du vehicule qui contribue a arreter le vehicule dans une vole en pente. C)race au dispositif propose dans la publication, I'effort de freinage est suffisant pour empecher tout recur du vehicule apres arret de celui-ci sur une chaussee montante. Le dispositif decrit dans la publication FR2713573 ne permet pas d'optimiser 1'effort applique. Ainsi, l' effort est uniquement prevu suffisamment important pour eviter tout recur du vehicule en fonction de la pente de la voie. De plus, le procede de commande n'est applique que lorsque le vehicule est sur une vole en pente, le serrage des freins n'etant pas non plus optimise lorsque le vehicule est sur du plat. Cette optimisation de ['effort de serrage pennet de limiter entre autres le o phenomene de lechage entre les garnitures et les disques de frein, provoque par le coincement du joint caoutchouc de l'etrier de frein. Ce joint de section carree, serre sur le piston, se defonne lors du deplacement du piston suite a une consigne de freinage. Lorsque la pression chute, le joint en reprenant sa forme initiaIe, rappelle le piston. Si pour obtenir le freinage desire, la course du s piston est superieure au jou de defonnation du joint, le piston coulisse sur le joint deforme. Le joint se coince alors entre le piston et la gorge dans laquelle il se situe. Pour des fortes pressions de freinage, le joint etant piece, le piston ne peut plus coulisser pour revenir a sa position initiale. Les garnitures vent done toujours en contact avec le disque meme lorsque la phase de freinage est o tenninee. C:e phenomene est appele lechage et engendre un couple residue! en roulage, propre a augmenter la consommation du vehicule, I'usure des garnitures et des disques de frein et propre a creer des nuisances sonores. De plus, une optimisation de l' effort de serrage pennet d'eviter une fatigue inutile des systemes d'etrier de frein, un vidage et remplissage a l'arret du reservoir :5 haute pression d'un systeme de freinage electro-hydraulique et de limiter la consommation d'energie electrique pour appliquer l 'effort de serrage necessaire. La presente invention se propose de resoudre ces problemes en proposant un systeme permettant d'optimiser ['effort de serrage au juste necessaire pour garder le vehicule immobile quelque soit la pente de la voie, la masse du vehicule ou tout autre parametre influant sur l 'effort de serrage des freins pour obtenir l'arret du vehicule. A cet effet, I' invention a pour objet un procede d'optimisation de serrage des freins d'un vehicule a 1'arret, comportant une etape initiale de consigne de freinage du conducteur et une etape d'application d'un freinage suffsant pour immobiliser le vehicule, caracterise en ce que] 'etape d'application comporte une premiere etape pendant laquelle un effort de freinage, inferieur a ['effort de consigne et o optimise par rapport aux conditions exterieures, c'est a dire juste necessaire en fonction par exemple de la pente de la route ou des conditions de diegradation des freins, est applique en cas d'arret du vehicule, et une deuxieme etape pendant laquelle est assuree une augmentation de la valeur du serrage optimise, en cas d'acceleration du vehicule non desiree par le conducteur. s Ces accelerations non desirees temoignent en effet soit d'un choc du a un autre vehicule, anquel cas la valeur du serrage optimise correspond a un senrage maximal des freins, soit d'un glissement du vehicule du a un serrage insuffisant des freins, auquel cas la valeur du serrage optimise correspond a une augmentation par iteration successive jusquta l'immobilisation du vehicule. La valeur optimale du serrage des freins peut etre obtenue lors de la premiere etape soit par iteration successive decroissante de la valeur de freinage Fo jusqu'a la detection d'une acceleration non voulue par le conducteur, soit par l'intennediaire de moyens de calcul. Dans le cas ou un effort de freinage optimise est obtenu par le calcul, la presence d'un asservissement en deceleration permet de tenir compte d'une eventuelle degradation des garnitures de frein ou d'une evolution de la masse du vehicule. En ['absence de cet asservissement, un calcul theorique est realise avec des conditions exterieures extremes, programmees dans le calculateur, representatives du serrage optimal majore d'une valeur apte a couvrir toutes les conditions possibles. L'invention porte egalement sur un dispositif de serrage des freins d'un vehicule a l'arret selon le procede d'optimisation, caracterise en ce que le calculateur comprend des noyens de traitement des signaux d'entree delivres par au noins un capteur de position du moyen d'actionnement des freins, un capteur de pente, un capteur de vitesse des roues, et des moyens d' elaboration des signaux de commande des efforts de freinage appliques par les freins. Ce dispositif peut etre complete par un asservissement en deceleration o ou un detecteur de choc, du type par exemple un acce]erometre, delivrant des signaux d' entree disponibles pour le calculateur. D'autres caracteristiques et avantages de ['invention appara^tront a la lecture de la description detaillee qui suit pour la comprehension de laquelle on se reportera aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est un schema bloc representatif du dispositif de serrage selon ['invention. - la figure 2 est un diagramme representatif d'un procede de serrage des freins d'un vehicule a l'arret selon un premier mode de realisation. - la figure 3 est un diagramme representatif d'un procede de serrage des freins d'un vehicu]e a l'arret selon un deuxieme mode de realisation. - la figure 4 est un diagramme representatif d'un procede de serrage des freins d'un vehicule a l'arret selon un troisieme mode de realisation. Des freins a disque vent associes respectivement aux roues. La pression de fluide ou l 'effort de serrage fourni a chaque frein est commande par un calcu]ateur 1 comprenant des moyens de traitement des signaux d'entree 2 et d'elaboration des signaux de commande 3 des efforts de freinage appliques par les freins. Les signaux d' entree 2 vent delivres par un capteur de position 4 de la pedale de frein, des capteurs de vitesse 6 des roues et d'un capteur de pente 5 pour conna^tre l'inclinaison de la pente de la chaussee. Le conducteur qui souhaite immobiliser son vehicule, exerce un effort s de freinage d'une valeur FO. A partir de capteur de vitesses 6 des roues (capteurs du systeme ABS par exemple), le calculateur 1 detecte 1'arret 32 du vehicule et declenche la procedure d'optimisation du serrage des plaquettes de frein. Dans un premier mode de realisation, represente a la figure 2, la valeur o de serrage optimisee est obtenue par calcul, prealablement a l'arret du vehicule. Ce mode de realisation est adapte pour un systeme de freinage equipe d'un asservissement en deceleration 7. Celui-ci est un moyen de connatre si des parametres intervenant dans le calcul theorique de l' effort de freinage ont varie lors de la phase de freinage precedent l'arret du vehicule. s L'asservissement en deceleration 7 garantit au conducteur l'obtention d'une reponse identique pour une meme sollicitation de la pedale de frein, quel que soit l'etat du systeme. Avec un tel systeme, pour une meme position de la pedale de frein ou pour le meme effort applique sur la pedale de frein correspond tonjours la meme deceleration du vehicule. Par exemple, lorsque la o masse du vehicule augmente, I'asservissement detecte que la deceleration du vehicule ne correspond pas a la so] licitation donnee par le conducteur et que la deceleration reelle du vehicule est inferieure a la deceleration demandee par le conducteur a travers sa pedale de frein. L'asservissement en deceleration 7 engendre alors une augmentation de la pression ou de ['effort aux freins s jusqu'a ce que la reponse en deceleration du vehicule soit egale a la deceleration exigee par le conducteur. C'est le cas egalement des que l'efficacite des garnitures est degradee. Lorsque les plaquettes vent fortement sollicitees et chauffent au dela d'une certaine temperature, le coefficient de friction des plaquettes diminue et l'efficacite de freinage est degradee. L'asservissement en deceleration 7 engendre une augmentation de la pression ou de ['effort aux freins pour compenser la degradation d'efficacite des garnitures. Lors d'un freinage, avant la phase d'arret du vehicule, le calculateur 1 peut done savoir grace a 1'asservissement en deceleration 7, si la masse et/ou le coefficient de friction des plaquettes a varie. En effet, lorsque le conducteur, lors d'un freinage, appuie sur la pedale de frein de son vehicule, une course de la pedale correspond a une deceleration du vehicule donnee par la loi de commande de la pedale de frein. A cet instant 11, 1'assevissement en o deceleration 7 est active et, a partir des informations donnees par les quatre capteurs de vitesses 6 de roues, en deduit, lors d'une premiere operation de calcul 51, la deceleration reelle du vehicule. Celle-ci est incorporee dans une premiere operation de test 52, et si elle est inferieure a la deceleration de consigne donnee par le conducteur, de la pression ou de l'intensite est rajoutee aux freins jusqu'a obtenir une deceleration reelle du vehicule egale a la deceleration de consigne. Le calculateur 1 en deduit la variation du coefficient de friction/masse du vehicule. II recupere en parallele la valeur donnee par le capteur de pente 5 pour conna^tre la pente de la vole sur laquelle se situe le vehicule. A partir de o ces donnees, une deuxieme operation de calcul 53 renvole ['effort de serrage ou la pression theorique optimisee a appliquer aux freins pour maintenir le vehicule immobile dans la voie. FStlleorique = Troue * Rsc / 2q * Ra Fstheorique:effort de serrage theorique Troue traAmee a la roue RsC: rayon sous charge du pneumatique Ra: rayon d'action du disque (rayon d'application de l' effort de frottenent tangential sur le rotor) u:coefficient de friction des garnitures La somme des tranees aux roues necessaires pour maintenir le vehicule immobile doit etre egale a la force due a la pesanteur qui s'applique sur le vehicule, soit: T = Mg sinoc o M: masse du vehicule : pente de la vole sur laquelle se situe le vehicule En prenant Troue= Mg sinx / 4, on obtient la formule suivante pour le calcul de ['effort de serrage theorique a appliquer a la roue: FStheorique = Mg sin(x * Rsc / 811 * Ra soit FstheOrique = cte * M sin(x /,u Pour calculer la pression theorique a appliquer dans le cas d'un freinage o electro-hydraulique, il suffit de diviser ['effort de serrage par la surface du piston de l'etrier: PStheorique = FStleoriqe / (7rd2 / 4) Si l'asservissement en deceleration n'a pas eu besoin de rajouter de pression ou d'effort aux freins lors de la phase de freinage precedent l'immobilisation du vehicule, alors ['effort ou la pression juste necessaire a appliquer aux freins pour maintenir le vehicule inmobile est renvoye par une troisieme operation de calcul 54, pour un vehicule en ordre de marche (a vice) et avec des plaquettes ayant pour valeur de coefficient de friction une valeur moyenne (0.4 par exemple). Ces va]eurs vent initialement programmees dans le calculateur 1. Celui-ci enregistre egalement la valeur de la pente grace a un capteur de pente 5. Cette valeur permet de calculer l 'effort de serrage a raj outer pour vaincre la force due a la pente qui s'exerce sur le vehicule. Par contre, des qu'un parametre varie, le calculateur 1 memorise la pression ou l' effort de serrage rajoute aux freins lors de la phase de freinage par l'asservissement en deceleration 7. I1 en deduit la variation du rapport coefficient de friction / masse du vehicule. L' unite centrale injecte cette valeur o dans le calcul de l' effort de serrage theorique. FsheO'-que = cte * sinoc * ( M /,u) Cette operation est effectuee a chaque phase de freinage juste avant l'arret complet du vehicule, afin d'obtenir a chaque arret complet la valeur optimisee de serrage des freins. L'etape d'application 21 d'un freinage suffisant pour immobiliser le vehicule a l'arret intie dans une premiere phase 31 un test 32 pour savoir si la vitesse du vehicule est devenue nulle. Dans le cas d'un vehicule touj ours en nouvement, l' effort de freinage est applique en o fonction de la consigne donnee par le conducteur sur les moyens d'actionnement des freins. Des que la vitesse du vehicule est nulle, la consigne de serrage theorique calculee prealablement est appliquee aux freins. Le conducteur ayant initialement genere un effort Fo superieur a ['effort optimise Fsheorique' les freins vent desserres progressivement dans le temps jusqu'a la :5 valeur de ['effort theorique obtenu par le calculateur 1. Une deuxieme phase 41 debute par un test 42, afin de savoir si le vehicule se deplace. Dans ['affirmative, un test complementaire 43 est initie afin de conna^tre la nature de cet avancement. Une valeur seuil pennet d'assimiler toute valeur superieure a un choc perpetre par un second vehicule, en mouvement, et toute valeur inferieure a un glissement du vehicule du a un serrage des freins trop faible. En cas de choc, un detecteur de choc de type accelerometre 8. informe le calculateur l, qui declenche aussitot un serrage maximum des plaquettes de:Eein. En cas de glissement du vehicule, le calculateur 1 accentue 1' effort de freinage par iteration successive jusqu'a l'immobilisation du vehicule. Ainsi par iterations successives, I' effort de freinage optimum pour immobiliser un vehicule a l'arret est deDni et sans cesse remis a jour. Les corrections appliquees par le calculateur l pour compenser les degradations d'effcacite ou les variations dues a la masse par o exemple vent memorisees. A chaque redemarrage du moteur, une initialisation des parametres est effectuee par le calculateur 1. - Selon un deuxieme mode de realisation de ['invention, represente a la figure 3, ['effort de serrage optimum est obtenu par iteration successive 33, sans l'apport d'information d'un systeme d'asservissement en deceleration 7. s Le conducteur qui souhaite immobiliser son vehicule, exerce l l un effort de freinage d'une valeur Fo. Quand le calculateur 1 detecte, lors d'une operation de test 32, I'arret complet du vehicule, il declenche la procedure de desserrage des plaquettes par iteration successive 33, ['effort de freinage decroissant alors progressivement depuis la valeur de l' effort initial Fo. Des que le calculateur 1 o enregistre, via le capteur de vitesse 6 des roues, un leger mouvement du vehicule, il applique ['effort de serrage calcule a ['iteration precedente juste avant le mouvement du vehicule. Si le vehicule continue a glisser legerement, il enclenche la procedure inverse 44, c'est a dire une procedure de serrage des plaquettes par iteration successive, jusqu'a immobilisation du vehicule. Selon un troisieme mode de realisation de ['invention, represente a la fgure 4, I'effort de serrage optimum est majore, lors d'une operation de calcul 61, d'une valeur apte a couvrir toutes les conditions possibles. Ainsi, lorsque le calculateur 1 detecte l'arret 32 du vehicule, une operation 33 applique l 'effort de serrage calcule pour le vehicule dans des conditions defavorables: a pleine charge, pour une pente maximum (par exemple de 30%) et pour un coefficient de friction des garnitures degrade (egal a 0.25 par exemple). Le serrage des plaquettes n'est alors pas. optimum, mais est adequat pour remplir les conditions que vent ['absence de lechage des garnitures dans les kilometres qui s suivent le redemarrage et la diminution de la consommation d'energie. L' invention n'est nullement limitee aux nodes de realisation decrits et illustres qui n'ont ete donnes qu'a titre d'exemple. - 2839033 REVENDICATIONS 1. Procede d'optimisation de serrage des freins d'un vehicule a l'arret, comportant une etape initiale (11) de consigne de freinage du conducteur et une etape d'application (21) d'un freinage suffisant pour immobiliser le vehicule, caracterise en ce que l'etape d'application (21) comporte: une premiere phase (31) pendant laquelle un effort de freinage (33), inferieur a l' effort de consigne et optimise par rapport aux conditions exterieures, est applique en cas (32) d'arret du vehicule, o une deuxieme phase (41) pendant laquelle est assuree une augmentation de la valeur du serrage optimise, en cas (42) d'acceleration du vehicule non dPsiree par le conducteur. 2. Procede d'optimisation de serrage selon la revendication l, caracterise en ce que 1'augmentation, lors de la deuxieme phase (41), de la valeur du serrage optimise correspond a un serrage maximal (44) des freins si 1'acceleration du vehicule est superieure a un seuil predetermine auquel cette acceleration est comparee lors d'une operation prealable de test (43). 3. Procede d'optimisation de serrage selon la revendication 1, caracterise en ce que ['augmentation, lors de la deuxieme phase (41), de la valeur du serrage optimise correspond a une augmentation par iteration successive (45) jusqu'a l'immobilisation du vehicule si ['acceleration du vehicule est inferieure a un seuil predetermine auquel cette acceleration est comparee :5 lors d'une operation prealable de test (43). 4. Procede d'optimisation de serrage selon la revendication 1, 2 ou 3, caracterise en ce que lors de la premiere phase (31), l 'effort de freinage optimise est obtenu par iteration successive decroissante (33) de la valeur de freinage Fo jusqu'a la detection par une operation de test (42) d'une acceleration non voulue par le conducteur. 5. Procede d'optimisation de serrage selon la revendication l, 2 ou 3, caracterise en ce que lors de l'etape d'application (21), l' effort de freinage optimise est obtenu, prealablement a la premiere phase (31), par l'intermediaire de moyens de calcul (1). 6. Procede d'optimisation de serrage selon la revendication 5, caracterise en ce o que les moyens de calcul (1) utilisent des valeurs de conditions exterieures extremes (61). 7. Procede d'optimisation de serrage selon la revendication 5, caracterise en ce que la premiere phase (31) est precedee d'une estimation (51) de la deceleration reelle et d'une comparaison (52) de cette deceleration reelle du vehicule par rapport a la deceleration de consigne, realisee par un asservissement en deceleration (7), cet asservissement en deceleration (7) fournissant aux moyens de calcul (1) une estimation (53) de la variation de la masse du vehicule et du coefficient de friction des plaquettes de frein, dans le cas d'une deceleration reelle inferieure a la deceleration de consigne, les moyens de calcul utilisant dans le cas contraire (54) des valeurs representatives des conditions initiales. 8. Dispositif de serrage des freins d'un vehicule a l'arret selon le procede d'optimisation de la revendication 1, caracterise en ce qu'un calculateur (1) comprend des moyens de traitement des signaux d'entree (2) delivres par au moins un capteur de position (4) du moyen d'actionnement des freins, un capteur de pente (5), un capteur de vitesse (6) des roues, et des moyens d'elaboration des signaux de commando (3) des efforts de freinage appliques par les freins. 9. Dispositif de serrage des freins scion la revendication precedente, caracterise en ce qu'un asservissement en deceleration (7) de]ivre des signaux d'entree (2) disporibles pour le calculateur (1). 1 O.Dispositif de serrage des freins scion la revendication 8 on 9, caracterise en ce qu'un accelerometre (8) deliNIre des signaux d'entree (2) disponibles