Brevet FR2839693A1 — publié le 20031121

debrayee. DISPOSITIF DE FREINAGE D'UN ESSIEU DE VEmCULE INDUSTRIEL Domaine technique: L'invention se rattache au domaine de l'industrie des vehicules industrials dont le freinage utilise des moyens pneumatiques. L'invention vise plus particulierement un dispositif de freinage equipant ce type de vehicule, et qui procure une amelioration de la securite de conduite, notamment vis-a-vis de problemes de stabilite observes dans certaines circonstances, lors de freinages fortement marques. Techniques anterieures: De facon generale, les camions ou plus generalement les vehicules industrials possedent un systeme de freinage qui utilise l'energie pneumatique. Le systeme de freinage du vehicule tracteur est decouple du systeme de freinage de la remorque, qui fonctionne de maniere quasi-autonome. Au sein meme du vehicule tracteur, le systeme de freinage est lui-meme separe essieu par essieu, et ce afn d'augmenter la fabilite et la capacite de freinage. Le dispositif de freinage du vehicule moteur comporte done un circuit de freinage propre a chaque essieu. Chaque circuit de freinage comporte un reservoir pneumatique d'air comprime, jouant le role de source d'energie pneumatique, auquel est relic un circuit de commande du freinage associe a des actionneurs de frein. De facon generale, les vehicules industrials comportent une ou plusieurs unites de controle de commande electroniques. Parmi celles-ci, une peut 8tre plus particulierement dediee a la gestion des fonctions de freinage et associes. Parmi ces fonctions, une des unites de controle commande assure la regulation de l'alimentation des reservoirs pneumatiques a partir d'une source d'air comprime, qui est generalement un compresseur pneumatique. Or, on a observe que les systemes de freinage pouvaient provoquer certains phenomenes non desires, en fonction de la configuration du vehicule, ou de la capacite correcte de fonctionnement de certains dispositifs idealement prevus pour augmenter la securite. s Ainsi, de nombreux vehicules vent equip es de systemes d'anti-blocage des roues (ABS) dont l'objectif est de firer profit des meilleures conditions d'adherence en agissant sur le s actionneurs de freinage des qu'un b lo cage de roue est c onstate. Lorsque ces systemes d'ABS vent integres dans un circuit de freinage traditionnel, il se pose un probleme lorsqu'une defaillance du systeme d'ABS apparat. En effet, dans ce cas, les efforts exerces sur les essieux peuvent 8tre tels que les roues se bloquent, avec les consequences associees. S'il s'agit de l'essieu arriere du vehicule tracteur, il est frequent d'observer dans ce cas une mise en travers de la remorque, communement appelee "mise en portefeuille". Ces phenomenes apparaissent lorsque la fonction d'anti-blocage des roues est inoperante. Cette fonction d'ABS peut 8tre assuree par un module independent, associee aux actionneurs du circuit de freinage, ou bien encore par une unite de controle commande specifique, assurant la gestion globale du freinage, dispositif egalement connu sous le terme de Electronic Braking System (EBS). Dans ce dernier cas, la gestion du freinage est globalisee, ce qui simplifie le fonctionnement du freinage, en mode normal, lorsque ['ensemble des dispositifs interagissant avec 1'EBS, ou 1'EBS lui-m8me, vent operationnels. Toutefois, un probleme se pose lorsque ce systeme de gestion global n'est plus en possibilite d'assurer l'integralite des fonctions, par exemple parce qu'il est partiellement defaillant, ou qu'il ne peut pas recevoir les informations necessaires a son bon fonctionnement, du fait de capteurs defaillants. Autrement dit, le fonctionnement de ce type de systeme globalise est complexe en mode degrade, puisque le circuit de freinage doit alors etre duplique par un circuit de freinage de secours qui, bien evidemment, complexifie le circuit de freinage global et en augmente le cout. Un probleme que se propose de resoudre ['invention est celui de permettre une gestion des modes degrades des differents dispositifs assurant Ia securite du freinage, et ce sans complexifier le circuit de freinage luimeme, tout en assurant un meme niveau de securite que les systemes existants. s Par ailleurs, on constate egalement certains problemes lors de freinage, lorsque la charge tractee est particulierement faible, ou bien encore que le vehicule tracteur fonctionne seul, et sans remorque. En effet, ['application d'un tres fort effort de freinage au niveau de l'essieu avant du vehicule tracteur peut provoquer un basculement de ce dernier vers ['avant, avec des risques de soulever les roues arrieres du vehicule tracteur, et des consequences nefastes en ce qui concerne la tenue de route notamment. C'est pourquoi, les systemes de freinage incluent generalement un mecanisme de correction tenant compte de la charge du vehicule. Ces mecanismes de correction peuvent 8tre mis en place sur des systemes de freinage conventionnels, et prennent la forme de valves de reduction qui vent generalement installees au niveau du circuit de commande de l' es sieu avant. Ces valves permettent de diminuer les efforts de freinage appliques sur l'essieu avant lorsque le vehicule est a faible charge, ou bien encore est sous forme d'un tracteur- seul. L'emploi de ces valves supplementaires complexifie le circuit de freinage, et ce d'autant plus qu'il est necessaire que ces valves soient commandees de fa$on appropriee, par un circuit de commande specifique. On a egalement propose d'assurer la correction du freinage en fonction de la charge en integrant sa prise en compte dans des systemes globaux de freinage du type EBS tels qu'evoques ci-avant. Les memes inconvenients vent observes en ce qui concerne la gestion des modes degrades de ces gestions globales de type EBS, puisqu'il est necessaire de doubler le circuit de commande de freinage principal par un circuit de commande de freinage auxiliaire. Un autre probleme que se propose de resoudre ['invention est celui d'assurer; une correction de ['effort de freinage en fonction de la charge du vehicule, et par extension au cas particulier ou le tracteur fonctionne seul.; Expose de ['invention: L'invention concerne done un dispositif de freinage pneumatique d'un essieu de vehicule industrial. De facon connue, un tel dispositif comporte un circuit de freinage propre a l'essieu, incluant un reservoir pneumatique d'air comprime, un systeme de commande de freinage et des actionneurs de freins. Ce dispositif comporte egalement une unite de controle commande electronique assurant la regulation de l'alimentation du reservoir pneumatique a partir d'une source d'air comprime. Conformement a ['invention, ce dispositif se caracterise en ce que ['unite de controle commande est apte a assurer la regulation en air comprime du reservoir pneumatique selon une consigne variable en fonction d'informations elaborees au sein de ['unite de controle commande, cette consigne etant variable entre deux seuils, a savoir un seuil haut correspondent a une valeur nominale de pression, et un seuil teas, permettant de limiter l'energie pneumatique disponible au niveau du circuit de Deinage considere dans certaines circonstances. Autrement dit, ['invention consiste a reduire la pression regnant au sein du reservoir du circuit de freinage lorsque la configuration du vehicule est telle qutil est preferable de reduire lteffort de freinage a appliquer a l'essieu considere. Le dispositif conformement a ['invention n'agit done pas de facon specifque sur les actionneurs de freinage, mais de facon plus generale sur le circuit de freinage en limitant la quantite d'energie disponible par une reduction de la pression de l'air comprime. Cette solution presente l'avantage de ne pas necessiter de composants supplementaires complexifiant le circuit de freinage, puisque la regulation de la pression d'air peut etre realisee avec les composants utilises pour assurer la regulation au niveau nominal. En pratique, les informations elaborees par ['unite de controle commande, et qui determinant l'utilisation soit du seuil nominal soit du seuil teas, peuvent etre s representatives soit de la charge du vehicule, soit encore de la presence de la remorque ou du fonctionnement en tracteur seul, ou bien encore refleter le fonctionnement correct ou defaillant du systeme anti-blocage des roues. En pratique, on assurera la gestion specifique du freinage de l'essieu avant en tenant compte, en premier lieu, de ['information representant la charge du vehicule, et par extension la presence d'une remorque. Cette gestion pourra egalement prendre en compte de facon independante, le fait que le systeme d'anti-blocage des roues peut etre defaillant au niveau de ltessieu avant. De fapon analogue, la gestion du freinage de l'essieu arriere pourra prendre en compte en premier lieu ['information selon laquelle le systeme d'anti-blocage des roues est defaillant, pour diminuer la pression dans le circuit de freinage arriere, et ainsi limiter les risques de "mise en portefeuille". L'information de charge au niveau de l'essieu arriere peut egalement etre prise en compte dans un but d'optimisation. En pratique, differentes strategies peuvent etre envisagees pour determiner la valeur de consigne appliquee au systeme de regulation de la pression dans le reservoir pneumatique. Ainsi, les valeurs de consigne peuvent adopter uniquement deux valeurs, correspondent aux seuils haut et teas. Mais il est possible que cette consigne adopte egalement des valeurs intermediaires discretes entre ces deux seuils, voire soit continument variable entre ces deux seuils, notamment lorsque cette consigne depend de la valeur de la charge. Dans une forme de realisation particuliere, le reservoir pneumatique d'air comprime peut etre alimente par l'intermediaire d'une valve, elle- meme commandee par ['unite de controle commande. Cette valve est apte selon le cas a assurer soit l'alimentation du reservoir depuis la source d'air comprime, soit la vidange partielle audit reservoir. Cette valve peut etre avantageusement incorporee dans un systeme global de distribution de l'air comprime dispose en sortie du compresseur d'air entra^ne par le moteur thermique. Cette ou ces valves peuvent egalement etre integrees dans un circuit d'alimentation existent. Description sommaire des hlures La maniere de realiser ['invention ainsi que les avantages qui en decoulent ressortiront bien de la description du mode de realisation qui suit, a l'appui des figures annexees dans lesquelles: - la figure 1 est un synoptique global illustrant le dispositif de freinage pneumatique d'un essieu, - la figure 2 est une courbe illustrant la variation de la consigne de pression dans le reservoir pneumatique en fonction de la charge du vehicule. Maniere de realiser ['invention La fgure 1 illustre un exemple d'architecture d'un dispositif de freinage conforme a ['invention dans lequel on observe le circuit de freinage proprement dit (1) comportant un reservoir d'air comprime (2) alimentant un systeme de commande de freinage (3) agissant sur des actionneurs de freinage (4) cooperant mecaniquement avec l'essieu a freiner (non represente). Le reservoir (2) est alimente en air comprime a partir d'une source d'air comprime qui peut typiquement etre un compresseur (5). Cette alimentation s'effectue au travers d'une valve (10) dont le r81e sera expose plus avant. Le dispositif de freinage comprend egalement une unite de contr81e commande (6) elle-meme interfacee avec un bus de communication (7) lui permettant de dialoguer avec d'autres unites de contr81e commande ou calculateurs, ou bien generalement avec d'autres systemes presents sur le vehicule. Cette unite de controle commande (6) recoit une information issue d'un capteur de pression (11) permettant de determiner la pression regnant a l'interieur du reservoir (2). En fonction de cette pression, ['unite de conkole commande peut assurer la regulation de l'alimentation du reservoir (2) en air comprime, a partir du compresseur (5). Conformement a ['invention, cette regulation s'effectue par rapport a une consigne qui peut varier en fonction de differentes informations relatives au fonctionnement de certains organes ou dispositifs presents sur le vehicule. Parmi ces informations, on peut notamment citer un indicateur du bon fonctionnement du systeme anti-blocage (8) des roues qui peut par exemple eke relic par une liaison filaire (9) a ['unite de controle commande (6). D'aukes informations, telles que notamment celles issues du capteur de charge du vehicule, peuvent kansiter par l'intermediaire du bus (7) en provenance d'autres calculateurs. 1S Comme dea evoque, ['invention peut s'appliquer a la regulation du dispositif de freinage de l'essieu avant ou de l'essieu arriere du vehicule. Ainsi, dans le cas ou il s'agit de la regulation du freinage de l'essieu avant, la pression de consigne du reservoir peut eke geree comme illustre a la figure 2, en fonction de la charge du vehicule. Plus precisement, audela d'une certaine charge de l'essieu (C2), la pression de la consigne peut eke choisie a une valeur nominale, de l'ordre de 10 a 12 bars. Cette pression permet d'obtenir une reserve d'energie suffisante pour assurer le freinage efficace du vehicule, lorsque la charge est relativement importante, et que les efforts de freinage doivent done eke soutenus, et relativement eleves. A ['inverse, lorsque la charge est faible, typiquement en dessous dion certain seuil (C1), la consigne de pression peut etre fixee a une valeur basse, ou pression de securite, et typiquement de ltordre de 2 a S bars. Dans ce cas, la puissance un pneumatique emmagasinee dans le reservoir (2) est plus faible, mais largement suffisante pour assurer un freinage efficace du vehicule faiblement charge. La valeur de la pression de securite est determinee notamment en fonction des differentes exigences reglementaires relatives aux performances de freinage. Ces valeurs vent adaptees pour chaque silhouette de vehicule. Dans le cas particulier ou le vehicule kacteur est seul, cette pression de securite est determinee de telle sorte que lorsque la demande de freinage est maximale, le couple de freinage applique aux roues avant est limite de maniere a eviter un report de charge enkanant le basculement a ['avant du vehicule. Enke les deux seuils de charge ((:1, C2), la consigne de la pression peut eke soit continument variable comme illustre a la figure 2, soit adopter differentes valeurs intermediaires. Les deux seuils de charge (C1, C2) peuvent egalement etre confondus, de sorte que la valeur de pression adopte deux valeurs uniquement. Comme deja evoque, cette regulation de la consigne de pression du reservoir peut 8tre assujettie a la surveillance d'un autre parameke, correspondent au fait que le vehicule fonctionne en kacteur senl, ou bien attele par une remorque. Dans ce cas, la consigne de pression adopte soit la valeur de pression nominale, soit la valeur de pression de securite. Cette pression de consigne peut egalement evoluer en fonction d'aukes paramekes que vent par exemple un indicateur du bon fonctionnement du systeme d'anti-blocage des roues (8). Dans ce cas, et particulierement en ce qui concerne l'essieu arriere, la valeur de consigne de pression est reduite dans le cas ou le systeme d'anti-blocage des roues est defaillant, pour eviter en cas de demande de freinage soutenu, que les roues ne se bloquent automatiquement, du fait du non fonctionnement du systeme ABS. En revanche, lorsque le systeme d'ABS fonctionne correctement, celui-ci peut assurer une limitation du couple de freinage assure a l'essieu, sans qu'il soit necessaire de brider la puissance du dispositif de freinage associe a l'essieu considere. Bien entendu, les differentes informations de charge, de fonctionnement en tracteur senl, ou de mode defaillant du systeme ABS peuvent etre combines avec une logique appropriee pour assurer la regulation de la pression du reservoir de freinage. s En pratique, cette regulation peut etre realisee automatiquement comme illustre a la figure 1 par la combinaison des deux valves (10, 15). La premiere valve (10) permet d'alimenter dans la position illustree le reservoir (2) a partir du compresseur (5) ou plus generalement de la source d'air comprime incluant divers dispositifs de securite ou un dessicateur. Dans la position opposee a celle illustree a la figure 1, la valve (10) assure la connexion du reservoir (2) avec la seconde valve (1 S). Dans la forme illustree, la seconde valve ( l S) assure l'isolement du reservoir (2), de sorte que la pression dans ce dernier ne diminue quten cas de consommation du systeme de freinage. Dans la position opposee a celle de la figure 1, la seconde valve (15) permet la vidange du reservoir (2), notamment dans le cas ou la pression de consigne passe de la valeur nominale a la valeur de pression de securite. Comme deja evoque, les differentes valves (10, 15) peuvent etre integrees dans un dispositif de distribution d'air comprime tel que celui decrit dans les demandes de brevet No. FR 01.09590 et FR 01.09589 du Demandeur, non encore publiees a la date de depot de la presente demande. Il ressort de ce qui precede que le dispositif de freinage conformement a ['invention presente de multiples avantages, et notamment celui de permettre d'eviter le basculement autour de l'essieu avant du vehicule, pendant le freinage, lorsque celui-ci est en configuration de tracteur seul, et d'autant plus qu'il presente un fort porte-a-faux avant, ou bien encore est en configuration porteur, notamment lorsqu'il est a empatement court, a vice ou a faible charge. Le meme dispositif permet egalement d'eviter le blocage des roues du vehicule afin d'assurer sa stabilite et sa directibilite, mOme dans le cas ou un dispositif d'anti-blocage des roues est defaillant. Ce dispositif de freinage presente une structure particulierement simple, puisqu'il ne necessite que tres pen, voire aucun composant pneumatique supplementaire que ceux permettant deja diassurer l'alimentation du circuit de freinage de configuration. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de freinage d'un essieu de vehicule industrial, comportant: - un circuit de freinage (1) propre a l'essieu, incluant un reservoir pneumatique d'air comprime (2), un systeme de commande du freinage (3) et des actionneurs de freins (4), - une unite de controle commande electronique (6), assurant la regulation de l'alimentation du reservoir pneumatique (2) a partir d'une source d'air comprime (5), caracterise en ce que ['unite de controle commande (6) est apte a assurer la regulation a l'air comprime du reservoir pneumatique selon une consigne variable en fonction d'informations elaborees au sein de ['unite de controle commande, ladite consigne etant variable entre deux seuils, a savoir un seuil haut correspondent a une valeur nominale de pression, et un seuil teas permettant de limiter l'energie pneumatique disponible au niveau du circuit de freinage considere. 2/ Dispositif de freinage selon la revendication 1, caracterise en ce que la valeur de consigne peut adopter deux valeurs, a savoir les seuils haut et teas. 3/ Dispositif de freinage selon la revendication 1, caracterise en ce que la valeur de consigne peut adopter des valeurs intermediaires entre les deux seuils haut et teas. 4/ Dispositif de freinage selon la revendication 1, caracterise en ce que les informations elaborees par ['unite de controle commande (6) vent representatives de la charge du vehicule et notamment de sa remorque. / Dispositif de freinage selon la revendication 1, caracterise en ce que les informations elaborees par ['unite de controle commande (6) vent representatives de la presence d'une remorque. r 6/ Dispositif de freinage selon la revendication 1, caracterise en ce que les informations elaborees par ['unite de controle commande (6) vent representatives de l'etat de bon fonctionnement du systeme d'anti-blocage des roues de ltessieu considere. 7/ Dispositif de freinage de l'essieu avant d'un vehicule selon les revendications 4 ou 5. 8/ Dispositif de freinage de l'essieu arriere d'un vehicule selon la lO revendication 6. 9/ Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que le reservoir pneumatique d'air comprime (2) est alimente par l'intermediaire d'une valve (10) commandee par ['unite de controle commande (6), et apte selon le cas, a assurer l'alimentation du reservoir (2) depuis la source d'air comprime (5) ou la vidange partielle audit reservoir (2). Deposant: RENAULT V.I. Mandataire: Cabinet LAURENT ET CHARRAS