Brevet FR2919249A1 — publié le 20090130

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de frein de véhicule comportant au moins un composant électro-rhéologique et/ou magnéto-rhéologique. Etat de la technique Les installations de frein de véhicule sont connues sous de multiples réalisations selon l'état de la technique. Habituellement, les installations de frein connues comportent un ou plusieurs circuits de frein remplis de liquide hydraulique. Pour moduler la pression au niveau d'un frein de roue, ces installations comportent différents moyens tels que des pompes, vannes et organes d'étranglement. Les pompes sont habituellement des pompes à piston ou des pompes à en-grenage. Les vannes sont des dispositifs d'arrêt mécanique à commande par exemple électrique ou électromagnétique. En particulier, les instal-lations de frein équipées d'une installation de régulation telle que par exemple un système antiblocage (ABS) ou un programme de stabilisation électronique (ESP), comportent un grand nombre de composants mécaniques de commande et de régulation. Cela rend de telles installations de frein relativement compliquées à fabriquer et de ce fait coûteu- ses. En outre, les mécanismes de régulation présentent également un certain encombrement. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne une installation de frein du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un composant électro-rhéologique et/ou magnéto-rhéologique qui influence la viscosité du liquide hydraulique de l'installation de frein. Vis-à-vis des installations de frein de l'état de la technique, l'installation selon l'invention offre l'avantage que les composants de l'installation qui influencent le liquide hydraulique de l'installation de frein, sont d'une construction très simple et économique puisqu'il s'agit de composants électro-rhéologiques et/ou magnéto-rhéologiques. De tels composants sont par exemple des vannes, des organes d'étranglement ou des pompes. L'installation ou système de frein a comme liquide hydraulique, un liquide électro-rhéologique et/ ou ma-gnéto-rhéologique dont la viscosité peut varier entre un état liquide jus-qu'à un état solide par l'application d'un champ électrique ou d'un champ magnétique. La variation de viscosité se fait en moins d'une milliseconde ou même plus rapidement. En établissant ou en supprimant un champ électrique et/ou un champ magnétique, on peut ainsi in- fluencer la viscosité du liquide hydraulique. Cela permet de remplacer les composants mécaniques utilisés dans les installations de frein actuelles, tels que des pompes, vannes et organes d'étranglement par des composants électro-rhéologiques ou magnéto-rhéologiques. Comme liquide hydraulique, il suffit d'utiliser un liquide électro-rhéologique et/ou magnéto-rhéologique. Le liquide magnéto-rhéologique est par exemple une suspension de petites particules à polarisation magnétique réparties finement dans un liquide vecteur par exemple de l'huile. Lorsque cette suspension arrive dans la zone d'un champ magnétique, les particules se polarisent et se placent sous la forme de chaîne le long des lignes du champ magnétique. Cela modifie la viscosité du liquide dans la zone du champ magnétique. La viscosité du liquide peut ainsi être modifiée pour atteindre jusqu'à un état solide ce qui permet par exemple de réaliser la fonction d'une vanne d'arrêt. Les composants électro-rhéologiques ou magnéto-rhéologiques peuvent ain- si fonctionner pratiquement sans usure. Un liquide électro-rhéologique contient des particules conductrices dans un liquide non conducteur par exemple des oxydes métalliques dans de l'huile ; lorsqu'on applique un champ électrique, ces particules se placent en fonction du champ électrique et modifient la viscosité du liquide. Les composants électro-rhéologiques ou magnéto-rhéologiques d'une installation de frein sont de préférence, une vanne électro-rhéologique ou magnéto-rhéologique et/ou une pompe électrorhéologique ou magnéto-rhéologique et/ou un organe d'étranglement électro-rhéologique ou magnéto-rhéologique. Les composants selon l'invention peuvent remplacer certains composants mécaniques ou tous les composants mécaniques d'une installation ou système de frein. Dans le cas d'une vanne électro-rhéologique on a deux éléments de plaques reliés à une ligne de commande. Ces plaques sont prévues sur un segment de conduite et permettent de générer un champ électrique entre les deux éléments de plaques. De manière préférentielle, l'installation de commande de la vanne électro-rhéologique est conçue pour varier en continu l'intensité du champ électrique. Cela permet d'utiliser la vanne électrorhéologique également comme organe d'étranglement variable dans le circuit de frein. En variante, l'installation de commande peut modifier l'intensité du champ électrique pour la vanne électro-rhéologique seulement entre une première valeur et une seconde valeur. Cela permet de développer de manière simple une vanne d'arrêt dans le circuit de frein. Pour cela, la première valeur est fixée pratiquement égale à zéro ou pro- io che de zéro de sorte que la viscosité du liquide hydraulique ne soit pas influencée ou ne le soit qu'à peine ; la seconde valeur est une valeur plus élevée pour que les particules à charge électrique du liquide hydraulique bloquent le segment de conduite. En outre, de façon préférentielle, le composant électrorhéologique est une pompe électro-rhéologique comportant un grand nombre d'éléments de plaques répartis les uns à la suite des autres le long d'un segment de conduite de l'installation de frein. Chaque paire de plaques génère un champ électrique commandé séparément par l'installation de commande. Cela permet de générer un champ électri- 20 que qui se déplace pour commander successivement les paires de plaques voisines et générer un champ électrique mobile. Cela se traduit par un effet de pompage dans le circuit de frein. Une pompe magnéto-rhéologique se réalise de préférence en installant un grand nombre de bobines les unes à la suite des autres sur un segment de conduite et 25 ces bobines commandées séparément permettent de générer successi- vement un champ magnétique pour réaliser la fonction de pompe. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, le composant électro-rhéologique ou magnéto-rhéologique est utilisé pour amortir ou accentuer une oscillation dans un segment de conduite 30 de l'installation de frein. Cela permet d'une part d'amortir efficacement et simplement les oscillations ou encore en accentuant une oscillation, on pourra de temps en temps générer des pressions très élevées dans le circuit de frein. En outre, de façon préférentielle, l'installation de frein 35 comporte au moins un capteur de température et une installation de régulation pour réguler la viscosité du liquide hydraulique sur une va-leur de consigne à l'aide du composant électro-rhéologique ou magnéto-rhéologique, en fonction de la température saisie par un capteur de température. L'installation de frein selon l'invention peut s'appliquer à tous types de véhicules tels que par exemple des véhicules de tourisme, des camions, des motocycles. L'installation de frein selon l'invention s'utilise dans des installations ou systèmes de frein équipés d'installations de régulation comme par exemple un système antiblo- cage (ABS), un programme de stabilisation électronique (ESP), une régulation antipatinage à l'entraînement (TCS) ou n'importe quelle combinaison de telles installations ou systèmes de régulation. Les vannes d'entrée et/ou de vannes de commutation sont alors de préférence réalisées sous la forme de composants rhéologiques. Les composants électro-rhéologiques et/ou magnéto-rhéologiques peuvent assurer notamment les fonctions de montée en pression (même de façon active) de diminution de pression, d'influence du gradin de pression et/ ou le maintien d'une pression sur chaque roue. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de modes de réalisation préférentiels représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une pompe magnéto-rhéologique d'une installation de frein correspondant à un premier exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique d'une vanne électrorhéologique correspondant à un second exemple de réalisation de l'invention. Modes de réalisation de l'invention En référence à la figure 1, on décrira ci-après de manière détaillée une pompe magnéto-rhéologique 1 pour une installation ou système de frein d'un véhicule. Selon la figure 1, la pompe magnéto-rhéologique 1 comporte plusieurs bobines 3 installées les unes à la suite des autres en rangées sur un segment de conduite 2 d'un circuit de frein de l'installation ou du système de frein. Dans cet exemple de réalisation, on a six bobines installées sur le segment de conduite 2. Les bobines 3 sont reliées à une commande 4 ; chacune des bobines 3 se commande séparément. Dans la position représentée à la figure 1, la troisième bo- bine dans le sens de circulation du fluide, vient d'être alimentée ; cette bobine porte les références N et S à la figure 1 ; la référence N désigne le pôle Nord et la référence S le pôle Sud. Entre le pôle Nord et le pôle Sud, on a ainsi un champ magnétique perpendiculaire au segment de conduite 2. Le liquide magnéto-rhéologique 5 qui se trouve dans le segment de conduite 2 au niveau du champ magnétique sera transformé en un bouchon 6. Ce bouchon 6 bouche le segment de conduite 2. Pour avoir un effet de pompe, on déplace le champ magnétique par les bobines 3 installées sur le segment de conduite 2 en passant d'une bobine à la bobine voisine. Cela se traduit en pratique par un bouchon 6 qui 15 avance comme l'indique la flèche A. Ce bouchon 6 qui avance, déplace ainsi le liquide hydraulique devant lui ce qui conduit à une augmentation de pression dans le segment de conduite qui suit. Le composant magnéto-rhéologique fonctionne ainsi comme une pompe. Pour cela, il faut que le passage entre les différentes bobines 3 en mode de pompe se 20 fasse pour qu'il subsiste toujours une zone de liquide hydraulique hautement visqueux dans le segment de conduite 2. Le composant 1 peut également fonctionner comme vanne ou soupape en ce que seulement l'une des multiples bobines sera alimentée pour fermer le segment de conduite 2. En fonction de la progression du champ magnétique, la 25 pompe magnéto-rhéologique 1 peut travailler dans les deux sens de dé-placement. En outre, par une variation continue du champ magnétique, on pourra également avoir une évolution continue de la pression. La pompe 1 modifie ainsi le principe magnéto-rhéologique ; les particules chargeant le liquide hydraulique sont ai- 30 mantées et s'alignent suivant le champ magnétique ce qui se traduit par le bouchage du segment de conduite sous la forme d'un bouchon 6 dans la zone du champ magnétique. En fonction de l'intensité du champ, on pourra toutefois réaliser par exemple un effet d'étranglement en augmentant la viscosité dans la zone du champ. Il est à remarquer que par un choix approprié du liquide hydraulique, on pourra utiliser dans un même circuit de frein à la fois des composants électro-rhéologiques et des composants magnéto-rhéologiques. Si toutes les vannes, organes d'étranglement et pompes sont remplacés par des composants magnéto-rhéologiques et/ou électro-rhéologiques, on obtient une installation ou système de frein nécessitant particulièrement peu d'entretien car les installations de commutation ne comportent pratiquement plus aucune pièce mobile. Il est à remarquer que la fonction selon l'invention est en plus favorisée par une section réduite du segment de conduite 2 car on aura alors des forces d'adhérence et des effets de frottement amplifiés. Pour atteindre le débit requis, il est envisageable d'utiliser plusieurs conduites en parallèle. De plus, l'installation de frein selon l'invention n'engendre que très peu de bruit et améliore ainsi le confort de régulation. Egalement, à la différence des vannes et pompes actuelles, il n'y aura pas d'encrassage. Dans ces conditions, les composants magnéto-rhéologiques et/ou électro-rhéologiques selon l'invention auront une durée de vie très élevée. Il convient en outre de remarquer que dans une installa- tion de frein, on peut également combiner des composants magnéto-rhéologiques et électro-rhéologiques avec des vannes, organes d'étranglement et pompes classiques. En référence à la figure 2, on décrira ci-après un second exemple de réalisation de la présente invention selon une description de détail. Pour cette description, on a utilisé les mêmes références que dans le premier exemple pour désigner les mêmes pièces ou des pièces de même fonction. La figure 2 montre une vanne 10 fonctionnant selon le principe électro-rhéologique. La vanne 10 comporte deux condensateurs à plaques 7, 8 installés par paires sur un segment de conduite 2. Les deux condensateurs à plaques 7, 8 sont reliés à une commande 4. Les deux condensateurs à plaques 7, 8 fonctionnent comme des électrodes métalliques de sorte qu'en appliquant une tension entre elles on aura un champ électrique. Le liquide hydraulique 5 du segment de conduite 2 est un liquide électro-rhéologique qui forme un bouchon 6 dans la zone du champ électrique. Le bouchon 6 ferme le segment de conduite 2 de sorte que le composant 10 selon ce second exemple de réalisation constitue une vanne électro-rhéologique. En fonction de l'intensité du champ électrique, on influence la viscosité du liquide hydraulique 5. Cela permet de faire fonctionner la vanne comme organe d'étranglement en modifiant la viscosité du liquide hydraulique 5 dans la zone comprise entre les deux condensateurs à plaques 7, 8. La vanne de ce second exemple de réalisation peut rem-placer d'une manière particulièrement préférentielle, des vannes mécaniques ouvertes lorsque le courant est coupé dans les installations classiques de frein. Il est en outre remarqué qu'à la place d'un champ électrique statique comme celui décrit en référence à la figure 2, il est égale-ment possible d'utiliser un champ électrique alternatif ou un champ 15 électrique statique avec une composante alternative. Cela permet d'influencer de manière précise la viscosité du liquide hydraulique. Pour le reste, cet exemple de réalisation correspond à l'exemple de réalisation précédent auquel il sera fait référence pour la description. 20 En outre, de manière préférentielle, le segment de conduite 2 de l'installation de frein équipé du composant magnéto-rhéologique ou électro-rhéologique est de section diminuée. De manière particulièrement préférentielle, le segment de conduite 2 est de forme conique. Grâce à la section allant en diminuant, on augmente la viscosi- 25 té du liquide hydraulique 5 sous l'application d'un champ magnétique ou électrique. Cela garantit tout particulièrement la fermeture du segment de conduite 2 lorsqu'un champ magnétique ou électrique est appliqué. Selon un autre développement préférentiel de l'invention, 30 le composant magnéto-rhéologique est une vanne magnéto-rhéologique comportant une bobine installée autour d'un segment de conduite 2. En alimentant la bobine, on génère un champ magnétique à l'intérieur de la bobine. En fonction de l'intensité du champ magnétique, on modifie la viscosité du liquide hydraulique 5 dans le segment de conduite 2. 35 REVENDICATIONS 1 ) Installation de frein de véhicule, caractérisée en ce qu' elle comprend au moins un composant électro-rhéologique et/ou ma-5 gnéto-rhéologique (1, 10) qui influence la viscosité du liquide hydraulique de l'installation de frein. 2 ) Installation de frein selon la revendication 1, caractérisée en ce que io le composant est une vanne électro-rhéologique ou une vanne magnéto-rhéologique ou une pompe électro-rhéologique et/ou une pompe magnéto-rhéologique ou un organe d'étranglement électro-rhéologique ou un organe d'étranglement magnéto-rhéologique. 15 3 ) Installation de frein selon la revendication 1, caractérisée en ce que le composant électro-rhéologique est une vanne électro-rhéologique comportant un condensateur à plaques (7, 8) relié à une installation de commande (4) et permettant de générer un champ électrique au niveau 20 du segment de conduite (2) de l'installation de frein. 4 ) Installation de frein selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'installation de commande (4) modifie en continu l'intensité du champ 25 électrique. 5 ) Installation de frein selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'installation de commande (4) modifie l'intensité du champ électrique 30 entre une première valeur et une seconde valeur. 6 ) Installation de frein selon la revendication 5, caractérisée en ce que la première valeur est égale à zéro ou proche de zéro. 357 ) Installation de frein selon la revendication 1, caractérisée en ce que le composant est une pompe électro-rhéologique et comprend plusieurs condensateurs à plaques répartis les uns à la suite des autres le long d'un segment de conduite (2), et chaque condensateur à plaques est commandé séparément par l'installation de commande (4) ou encore le composant est une pompe magnéto-rhéologique et comprend un grand nombre de bobines réparties le long d'un segment de conduite (2), chaque bobine étant commandée séparément par l'installation de commande (4). 8 ) Installation de frein selon la revendication 1, caractérisée en ce que 15 le composant électro-rhéologique ou magnéto-rhéologique amortit ou accentue une oscillation dans le segment de conduite (2) de l'installation de frein. 9 ) Installation de frein selon la revendication 1, 20 caractérisée en ce que le composant est une vanne magnéto-rhéologique comportant une bobine installée autour d'un segment de conduite (2). 10 ) Installation de frein selon la revendication 1, 25 comprenant en outre un capteur de température et une installation de régulation qui, en fonction de la température du liquide hydraulique, saisie par le capteur de température, régulent la viscosité du liquide hydraulique sur une valeur de consigne. 30 11 ) Installation de frein selon la revendication 1, caractérisée en ce que le segment de conduite (2) de l'installation de frein équipé du composant électro-rhéologique ou magnéto-rhéologique a une forme qui va en diminuant notamment une forme conique. 35