Brevet FR2929572A1 — publié le 20091009

SYSTEME DE FREINAGE COMPORTANT UNE PEDALE DE FREIN PILOTEE PAR UN COUPLE RESISTANT DE FREINAGE La présente invention concerne un système de freinage pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, et se rapporte plus particulièrement à un système de freinage comportant une pédale de frein pilotée par un couple résistant de freinage du véhicule. Elle s'applique avantageusement à un véhicule automobile équipé d'un système de récupération d'énergie au freinage. Les véhicules automobiles comportent une commande de freinage comprenant généralement une pédale de frein agissant sur un maître cylindre, pour transmettre par un ou plusieurs circuits hydrauliques une pression du fluide vers des dispositifs récepteurs utilisant des moyens de frottement pour freiner les différentes roues du véhicule. Les pédales de frein sont généralement fixées à la caisse du véhicule, à une extrémité par une articulation, l'extrémité opposée comportant un patin recevant une force de commande du conducteur. Une tige de poussée reliée au maître cylindre, est fixée à la pédale par une liaison pivotante située entre l'articulation et le patin, de manière à délivrer axialement sur cette tige la force reçue sur le patin, multipliée par le bras de levier formé par le rapport entre la distance du patin à l'articulation, et celle de la liaison pivotante à l'articulation. Ce rapport est fixe, il est défini par la géométrie de construction de la pédale. Généralement la force appliquée sur le maître cylindre par la pédale, est amplifiée d'une manière répétitive par un dispositif d'assistance utilisant une dépression d'air. On délivre ainsi sur le maître cylindre une force de freinage qui reste directement liée et de manière constante, à celle appliquée par le conducteur sur la pédale. Par ailleurs il est connu d'utiliser dans une chaîne de traction hybride (thermique et électrique), une machine électrique qui peut fournir un couple moteur venant en complément de celui délivré par le moteur thermique. Ces machines électriques peuvent aussi être utilisées en générateur électrique, pour convertir en phase de décélération l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique, qui est envoyée dans les accumulateurs électriques pour être stockée. On peut récupérer ainsi lors du freinage une partie de l'énergie consommée par le véhicule pour son accélération, et l'utiliser notamment lors de l'accélération suivante afin de réduire la consommation de carburant. Ce type de véhicule comporte généralement des moyens de détection de la demande de freinage par le conducteur, pour activer le fonctionnement de la machine électrique en génératrice entraînée par les roues du véhicule, et délivrer de cette manière au moins une partie du couple de freinage demandé. Or pour obtenir une meilleure efficacité, on utilise généralement une machine électrique comprenant un couple d'entraînement qui n'est pas constant. Ce couple dépend de différents paramètres caractéristiques de la machine électrique, essentiellement la vitesse de rotation : la machine limitée en puissance, pouvant augmenter le couple absorbé en fonction d'une diminution de sa vitesse pour récupérer à chaque moment le maximum d'énergie. Le problème qui se pose alors est qu'au cours de la décélération du véhicule, et donc de la vitesse de la machine électrique, son couple de freinage varie. Dans le cas où le conducteur maintient pendant ce temps une pression constante sur la pédale, appliquant par le maître cylindre une force constante de freinage sur les moyens de frottement, le couple de freinage variable de la machine électrique génère aussi une force de freinage variable du véhicule. Cet inconvénient peut être inconfortable, et perturber le conducteur qui a la sensation de mal maîtriser son freinage. II existe par ailleurs, des installations de freinage électro-hydrauliques (EHB), qui transmettent la demande du conducteur de manière électrique à une installation hydraulique appliquant effectivement le couple de freinage sur les roues par les moyens de frottement. Ces installations permettent facilement de moduler le couple de freinage en fonction d'autres paramètres, mais elles sont complexes et chères. La présente invention a notamment pour but d'éviter les problèmes de la technique antérieure, et de proposer sur un circuit de freinage hydraulique conventionnel, un moyen simple permettant avec un effort constant sur la pédale de frein, de moduler la force de freinage appliquée par ce circuit en fonction d'informations extérieures. Elle propose à cet effet un système de freinage pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comportant un levier actionné par le conducteur, agissant sur un circuit principal de freinage, ce levier étant fixé au véhicule à une extrémité par une articulation, et comprenant à son extrémité opposée un élément récepteur apte à recevoir une force appliquée par le conducteur, un moyen de poussée étant fixé au levier par un pivot situé entre l'articulation et l'élément récepteur, et activant le circuit de freinage suivant un bras de levier formé par le rapport entre la distance de l'élément récepteur à l'articulation, et celle du pivot à l'articulation, caractérisé en ce que le levier est équipé d'un actionneur piloté permettant de faire varier le rapport de ce bras de levier en fonction d'un couple résistant déterminé de freinage du véhicule. Un avantage essentiel du levier de frein selon l'invention, est qu'on peut à partir d'une même force appliquée par le conducteur sur ce levier, générer en même temps un freinage variable par un dispositif complémentaire de freinage tout en diminuant la force de freinage du circuit principal, pour obtenir un freinage global constant avec les deux dispositifs en action. Le levier de frein selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, l'actionneur génère un premier mouvement réalisant un déplacement du pivot sensiblement le long du bras du levier, entre l'articulation et l'élément récepteur. Avantageusement l'actionneur génère un deuxième mouvement, réalisant une variation de la longueur du moyen de poussée. Selon une caractéristique de l'invention, l'actionneur comporte un système vis-écrou motorisé pour générer au moins l'un des premier ou deuxième mouvements. Avantageusement, l'actionneur comporte une motorisation entraînant un écrou en prise sur deux vis ayant des filetages inversés, pour générer le deuxième mouvement. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'actionneur est piloté par un calculateur recevant une information du niveau de couple absorbé par les moyens de récupération d'énergie. Les moyens de récupération d'énergie peuvent comprendre une machine électrique entraînée par le groupe motopropulseur du véhicule, et réalisant un freinage complémentaire du véhicule. Avantageusement, lors d'une demande de freinage du véhicule suivant une force constante, et avec une machine électrique absorbant un couple croissant pendant le ralentissement du véhicule, l'actionneur est piloté de manière continue pour adapter la part du freinage venant du circuit principal, de manière à obtenir un freinage global constant. L'invention comporte de plus une pédale de frein pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, ladite pédale comprenant à une extrémité une articulation et à l'autre extrémité un patin, une tige de poussée étant fixée sur la pédale par un pivot situé entre l'articulation et le patin, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un actionneur piloté permettant de faire varier la position du pivot et/ou de la tige par rapport à la pédale en fonction d'un couple résistant déterminé. Avantageusement, la pédale de frein est apte à équiper un système de freinage selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme présentant un couple absorbé par une machine électrique, en fonction de sa vitesse de rotation ; - la figure 2 superpose au diagramme de la figure 1, un couple requis par le conducteur pour un freinage d'intensité constante ; - la figure 3 est un diagramme à quatre cadrans présentant quatre jeux de courbes, en partie supérieure le couple de freinage requis en fonction de la position ou de l'effort sur la pédale de frein, et en partie inférieure une pression dans le circuit de freinage en fonction aussi de la position ou de l'effort sur la pédale de frein ; - la figure 4 présente de manière schématique, un circuit principal de freinage selon l'art antérieur ; - la figure 5 présente de manière schématique, une pédale de frein selon l'art antérieur ; - la figure 6 présente de manière schématique, un circuit principal de freinage selon l'invention ; - les figures 7a et 7b présentent de manière schématique, une pédale de frein avec un premier actionneur dans deux positions ; et - les figures 8a et 8b présentent de manière schématique, une pédale de frein avec un deuxième actionneur dans deux positions. La figure 1 représente sur un diagramme du couple C en fonction de la vitesse de rotation V, la courbe Ce de couple absorbé par une machine électrique fonctionnant en générateur électrique, liée à une transmission d'un véhicule hybride. On a en partant d'une vitesse nulle d'abord un couple constant Cem, puis à partir d'une certaine vitesse, une courbe qui descend d'abord rapidement, puis moins vite pour tendre vers un couple nul. Dans cette partie de couple variable, ce couple est sensiblement inversement proportionnel à la vitesse de rotation, ce qui donne une puissance absorbée par la machine électrique sensiblement constante correspondant à sa puissance maximale. La figure 2 superpose une courbe 4 représentant une demande de freinage d'intensité constante, par le conducteur appliquant une pression constante sur la pédale de frein. Cette demande de freinage est équivalente à un certain couple de freinage constant exercé par la chaîne de traction du véhicule, qui ramené à l'arbre de la machine électrique a une valeur représentée par la courbe 4. Cette demande stable de freinage est indépendante de la vitesse du véhicule, et donc de celle de la machine électrique, la courbe 4 est une droite horizontale. Le véhicule ralentissant, et avec une génération de courant par la machine électrique la plus élevée possible, le couple de freinage électrique Ce augmente progressivement pour passer d'une valeur basse Cet aux vitesses élevées, à une valeur moyenne Ce2, puis à une valeur maximale Ce3 qui est égale à Cem aux vitesses basses. Parallèlement, le couple restant à appliquer par le circuit principal de freinage utilisant les moyens de frottement, pour atteindre la droite 4 correspondant à la valeur de freinage globale attendue par le conducteur, est de plus en plus faible, soit respectivement Cf1, Cf2 et Cf3. La figure 3 complète cette explication. Pour une valeur de freinage demandée par le conducteur, correspondant à un couple CO sur la machine électrique, on a dans le quadrant supérieur droit la courbe 16 correspondant à une position de la pédale de frein PosO, et dans le quadrant supérieur gauche la courbe 26 correspondant à un effort EffO sur la pédale de frein. On a dans les quadrants inférieurs pour la même valeur de freinage demandée, dans le quadrant droit un faisceau de courbe 10, 11, 12 et 13, qui en fonction de la position de la pédale de frein PosO, donne respectivement la pression PO dans le circuit principal hydraulique pour un couple électrique nul, et les pressions P1, P2 et P3 respectivement pour un couple électrique croissant, Cet , Ce2 et Ce3. De même on a aussi dans le quadrant gauche, un faisceau de courbe 20, 21, 22 et 23, qui en fonction de l'effort sur la pédale de frein EffO, donne aussi respectivement les pressions P0, P1, P2 et P3 dans le circuit principal hydraulique, pour un couple électrique nul, puis croissant soit respectivement Cet , Ce2 et Ce3. Les figures 4 et 5 présentent un circuit hydraulique principal de freinage 31 suivant l'art antérieur, comprenant une pédale de frein 32 agissant sur un maître cylindre 36, assisté par un dispositif d'assistance pneumatique 38, pour transmettre par des tubes une pression hydraulique vers des étriers de frein à disque 40, serrant par des patins de frottement ou plaquettes, les disques de frein 42. La pédale de frein 32 est fixée à la caisse du véhicule à son extrémité supérieure par une articulation 52, elle comporte à son extrémité inférieure, un patin 50 pouvant recevoir la pression d'actionnement du conducteur. Une tige de poussée 34 fixée à la pédale 32 par une liaison pivotante 54 située entre l'articulation 52 et le patin 50, transmet la force reçue sur la pédale, au maître cylindre 36. La force transmise par la tige de poussée 34 est celle appliquée sur le patin 50, multipliée par le bras de levier formé par le rapport fixe entre la distance L1 du patin 50 à l'articulation 52, et la distance L2 de la liaison pivotante 54 à cette articulation, soit L1 /L2. Cette force sur la tige de poussée, qui est amplifiée d'une manière prédéfinie par le dispositif d'assistance 38, est transmise aux étriers de frein 40 sans possibilité de modulation en fonction d'informations extérieures. La figure 6 présente un circuit principal de freinage similaire à celui de la figure 4, comportant en plus sur la pédale 32, un actionneur 60 pouvant générer deux mouvements différents, qui est piloté par un calculateur 62. Le calculateur 62 reçoit des informations sur l'état d'une machine électrique 64 faisant partie de la chaîne de traction du véhicule. II reçoit en particulier une information indiquant un niveau du couple de freinage absorbé par cette machine 64. Le calculateur 62 pourrait aussi recevoir d'autres informations, comme la décélération du véhicule. Les figures 7a, 7b, 8a et 8b détaillent le fonctionnement de l'actionneur 60. Pour simplifier la présentation, on présente de manière indépendante un premier mouvement de l'actionneur 60 sur la figure 7a, et un deuxième mouvement sur la figure 7b. Les figures 7a et 7b présentent l'actionneur 60 effectuant par un système motorisé, un déplacement du pivot 54 le long du bras de la pédale, sensiblement suivant l'axe de cette pédale passant par l'articulation 52 et le patin 50. Avantageusement, le système motorisé comprend un moteur électrique entraînant un système vis-écrou, ce qui constitue un moyen simple et économique de transformation de mouvement pour effectuer des déplacements linéaires. Sur la figure 7a, la liaison pivotante 54 est au plus près de l'articulation 52, suivant une distance L21, alors que sur la figure 7b cette liaison pivotante est au plus loin suivant une distance L22. Pour un effort constant appliqué sur le patin 50 par le conducteur, on peut donc de manière continue en utilisant un premier mouvement de l'actionneur 60 réalisant un déplacement du pivot 54, passer d'un effort maximum sur la tige de poussée 34 suivant un rapport L1 /L21, à un effort minimum sur cette tige suivant un rapport L1 /L22. Toutefois, on constate que pendant un déplacement du pivot 54 le long du bras de la pédale 32, pour une position donnée du patin 50, on peut avoir une variation de l'enfoncement de la tige de poussée 34, causant une variation apparente de la demande de freinage de la part du conducteur. En effet, si la course décrite par le pivot 54 se déplaçant sur la pédale 32 gardant une position du patin 50 identique, ne forme pas un arc de cercle ayant pour centre l'extrémité 64 de la tige de poussée 34 agissant sur le maître cylindre 36, ce déplacement induit un léger mouvement de cette extrémité 64, qui génère une variation de freinage du véhicule alors que le conducteur n'a pas modifié sa demande. Pour remédier à ce problème, l'actionneur 60 peut comporter un deuxième mouvement généré par exemple par une motorisation entraînant un écrou en prise sur deux vis ayant des filetages inversés, pour allonger ou réduire de manière continue, la longueur de la tige de poussée 34. Sur la figure 8a la tige de poussée 34 est présentée avec une grande longueur, alors que sur la figure 8b cette tige de poussée est présentée avec une longueur réduite. On peut ainsi facilement avec l'actionneur 60 comportant deux mouvements indépendants, régler en permanence et de manière continue pour une valeur de pression et de position inchangée du patin 50 de la pédale de frein 32, c'est-à-dire sans effet perceptible par le conducteur, modifier la force de freinage du circuit principal en fonction de paramètres extérieurs. En particulier, ces paramètres peuvent représenter une force de freinage complémentaire venant d'un couple absorbé par la machine électrique 64 d'une chaîne de traction hybride. On notera que l'ensemble du circuit hydraulique principal du véhicule peut rester identique, seulement la pédale 32 étant modifiée avec l'ajout d'un actionneur 60, ce qui permet de garder sur les véhicules hybrides un circuit hydraulique standard identique à ceux des véhicules conventionnels, sans modifier les contraintes de sûreté de fonctionnement s'appliquant dessus. REVENDICATIONS1 û Système de freinage pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comportant un levier actionné par le conducteur, agissant sur un circuit principal de freinage, ce levier (32) étant fixé au véhicule à une extrémité par une articulation (52), et comprenant à son extrémité opposée un élément récepteur (50) apte à recevoir une force appliquée par le conducteur, un moyen de poussée (34) étant fixé au levier (32) par un pivot (54) situé entre l'articulation (52) et l'élément récepteur (50), et activant le circuit de freinage suivant un bras de levier formé par le rapport entre la distance de l'élément récepteur à l'articulation, et celle du pivot à l'articulation, caractérisé en ce que le levier (32) est équipé d'un actionneur (60) piloté permettant de faire varier le rapport de ce bras de levier en fonction d'un couple résistant déterminé de freinage du véhicule. 2 û Système de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (60) génère un premier mouvement réalisant un déplacement du pivot (54) sensiblement le long du bras du levier (32), entre l'articulation (52) et l'élément récepteur (50). 3 û Système de freinage suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en 20 ce que l'actionneur (60) génère un deuxième mouvement, réalisant une variation de la longueur du moyen de poussée (34). 4 û Système de freinage suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'actionneur (60) comporte un système vis-écrou motorisé pour générer au moins l'un des premier ou deuxième mouvements. 25 5 û Système de freinage suivant les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'actionneur (60) comporte une motorisation entraînant un écrou en prise sur deux vis ayant des filetages inversés, pour générer le deuxième mouvement. 6 û Système de freinage suivant l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur (60) est piloté par uncalculateur (62), recevant une information du niveau de couple absorbé par les moyens de récupération d'énergie (64). 7 ù Système de freinage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de récupération d'énergie (64) comprennent une machine électrique entraînée par le groupe motopropulseur du véhicule, et réalisant un freinage complémentaire du véhicule. 8 ù Système de freinage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que lors d'une demande de freinage du véhicule suivant une force constante, et avec une machine électrique (64) absorbant un couple croissant pendant le ralentissement du véhicule, l'actionneur (60) est piloté de manière continue pour adapter la part du freinage venant du circuit principal, de manière à obtenir un freinage global constant. 9 ù Pédale de frein (32) pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, ladite pédale (32) comprenant à une extrémité une articulation (52) et à l'autre extrémité un patin (50), une tige de poussée (34) étant fixée sur la pédale par un pivot (54) situé entre l'articulation (52) et le patin (50), caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un actionneur (60) piloté permettant de faire varier la position du pivot et/ou de la tige par rapport à la pédale en fonction d'un couple résistant déterminé. 10 ù Pédale selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est apte à équiper un système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.