Brevet FR2943297A1 — publié le 20100924

"Dispositif de freinage à atténuation du couple résiduel" La présente invention concerne un dispositif de 5 freinage, notamment mis en oeuvre dans un véhicule automobile. Les dispositifs de freinage mis en oeuvre dans les véhicules automobiles sont généralement des freins mécaniques présentant des éléments de frottement mis en 10 contact les uns avec les autres par des moyens d'actionnement commandés par une pression sur la pédale de frein par l'utilisateur. Généralement, les freins sont du type � frein à disque �, et ces éléments de frottement sont des disques 15 dont la rotation est associée à celle des roues du véhicule et des plaquettes de frein, qui sont serrés sur les disques lors du freinage pour ralentir la rotation de ceux-ci. Les moyens d'actionnement sont classiquement 20 constitués par un piston qui vient serrer les plaquettes contre le disque sous l'action du liquide de frein, qui est envoyé quand une pression est exercée sur la pédale de frein. Au contraire, quand aucune pression n'est exercée sur la pédale de frein, aucune force ne vient 25 serrer les plaquettes de frein contre le disque qui peut alors tourner librement. Pour que l'action, même faible, de l'utilisateur sur la pédale de frein entraine instantanément un ralentissement du véhicule, il est nécessaire que les 30 plaquettes de frein restent à proximité immédiate du disque de frein quand aucune pression n'est exercée sur la pédale de frein. Il arrive cependant couramment que ces plaquettes, bien que n'étant plus serrées contre le disque, restent 35 en contact avec celui-ci. Un tel contact peut également se produire avec certains points du disque uniquement, notamment si la surface de celui-ci n'est pas parfaitement régulière. Ce contact entre le disque et les plaquettes, couramment appelé léchage du disque par les plaquettes, n'entraîne pas d'inconvénient important pour la conduite du véhicule. En effet, la force de freinage résiduelle, encore appelée trainée, générée par ce contact est négligeable par rapport aux capacités d'accélération du véhicule. Cependant, cette trainée n'est pas souhaitable. En effet, même si le conducteur ne ressent pas le freinage résiduel de façon sensible, celui-ci génère une consommation supplémentaire de carburant, et une diminution des performances du véhicule. De plus, le léchage du disque par les plaquettes de frein peut générer un bruit désagréable pour les occupants du véhicule, qui peut être interprété à tort comme un bruit caractéristique d'une défaillance mécanique du véhicule. La présente invention a pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif d'améliorer le fonctionnement des systèmes de freinage à disque en diminuant les frottements inutiles. L'invention à également pour objectif de fournir un système de freinage à disque permettant d'améliorer les performances du véhicule, de diminuer sa consommation de carburant et d'éviter la génération de bruits dans celui-ci. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront plus clairement par la suite, sont atteints par un dispositif de freinage d'un véhicule automobile, comprenant au moins un frein mécanique comportant un premier élément de frottement lié en rotation aux roues du véhicule et des moyens d'actionnement déplaçant au moins un second élément de frottement vers le premier élément de frottement, proportionnellement au déplacement d'une commande de freinage, dans lequel, selon l'invention, en l'absence de déplacement de la commande de freinage, le second élément de frottement est éloigné du premier élément de frottement, et le dispositif de freinage comprend un ralentisseur électrique, actionné par le déplacement de la commande de freinage, de façon à freiner le véhicule automobile quand les éléments de frottement du frein mécanique ne sont pas en contact. Le système de freinage selon l'invention permet donc de supprimer la traînée due au contact des éléments de frottements, tout en offrant un freinage en réponse à toutes les actions, même légères, sur la commande de freinage. Préférentiellement, le ralentisseur électrique est constitué par un générateur électrique lié cinématiquement avec les roues du véhicule. Avantageusement, le dispositif de freinage fournit au circuit électrique du véhicule l'énergie électrique générée par le générateur électrique. Le système de freinage selon l'invention permet ainsi, lors du freinage, de récupérer sous forme d'énergie électrique une partie de l'énergie cinétique du véhicule. Il permet ainsi d'améliorer les performances énergétiques du véhicule. Selon un mode de réalisation avantageux, le ralentisseur électrique est commandé par un circuit électronique de commande, comprenant un capteur de la position de la commande de freinage. Préférentiellement, la tension électrique aux bornes du générateur électrique est variable en fonction 30 de la position de la commande de freinage. Le couple résistant permettant au générateur de freiner le véhicule peut être ainsi modifié facilement. Avantageusement, le circuit électrique de commande augmente la tension aux bornes du générateur 35 proportionnellement au déplacement de la commande de freinage quand le second élément de frottement n'est pas en contact avec le premier élément de frottement, et maintient cette tension constante quand le second élément de frottement est en contact avec le premier élément de frottement. Un tel réglage permet à l'utilisateur d'obtenir une force de freinage proportionnelle à l'enfoncement de la pédale, quelle que soit la position de celle-ci. L'utilisateur peut ainsi ne pas ressentir la transition entre le freinage électrique et le freinage mécanique. Préférentiellement, ledit frein mécanique est un frein à disque, dans lequel le premier élément de frottement est un disque de frein, et le dispositif comprend une paire de seconds éléments de frottement sont constitués par des plaquettes de frein. De façon préférentielle, la distance entre le premier et chaque second élément de frottement en l'absence de déplacement de la commande de freinage est telle que ces éléments de frottement viennent en contact les uns avec les autres quand la commande de freinage a parcouru une distance comprise entre 5% et 20% de sa course totale. Une telle distance permet à la fois de garantir que les éléments de frottement ne sont pas en contact les uns avec les autres quand la commande de freinage n'est pas actionnée, de recupérer une énergie électrique significative, et de permettre un freinage efficace avec le frein mécanique, en cas de défaillance du ralentisseur électrique. Préférentiellement, la commande de freinage est une pédale de frein. L'invention concerne également un véhicule équipé d'au moins un dispositif de freinage tel que décrit ci dessus. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un frein à disque, dans lequel les plaquettes de frein sont maintenues éloignées du disque de frein ; - la figure 2 est une vue schématique du frein à 5 disque de la figure 1, dans lequel les plaquettes de frein sont en contact avec le disque de frein ; - la figure 3 est un ensemble de courbes représentant la réponse d'un système de freinage selon un mode de réalisation de l'invention à une pression sur la 10 pédale de frein. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un frein à disque faisant partie d'un dispositif de freinage suivant un mode de réalisation de l'invention, selon un plan perpendiculaire au disque de frein. On peut voir sur 15 ces figures le disque de frein 1, dont la rotation autour de l'axe 11 est liée à la rotation des roues du véhicule, et deux plaquettes de frein 2 et 3. La figure 1 représente ce frein à disque dans la position de repos, lorsque le conducteur du véhicule 20 n'exerce aucune pression sur la pédale de frein. Contrairement à la pratique de l'art antérieur, les plaquettes de frein ne sont pas, dans cette position, à proximité immédiate du disque de frein. Au contraire, elles sont éloignées de ce disque par un espace 4. 25 Cet espace 4 entre le disque 1 et les plaquettes 2 et 3 permet d'éviter tout léchage du disque 1 par les plaquettes 2 et 3, quand aucune action n'est exercée sur la pédale de frein. Il permet ainsi d'éviter les effets négatifs de la traînée, comme la surconsommation en 30 carburant, la perte de puissance ou les bruits parasites. En revanche, pour que le frein à disque représenté par les figures 1 et 2 ralentisse le véhicule, il est nécessaire que les plaquettes 2 et 3 soient en contact avec le disque 1, comme le représente la figure 2. Pour 35 cela, les plaquettes sont déplacées par des moyens d'actionnement, dont l'effet est représenté schématiquement par les flèches 5. Ces moyens d'actionnement entrainent un déplacement des plaquettes de frein 2 et 3 proportionnel au déplacement de la pédale de frein. En conséquence, quand l'utilisateur appuie faiblement sur la pédale de frein, par exemple en la déplaçant de moins de 10% de sa course totale, le déplacement des plaquettes 2 et 3 est insuffisant pour supprimer l'espace 4 entre les plaquettes 2 et 3 et le disque 1. Le frein à disque ne fournit donc aucun effort de freinage en réponse à ce faible déplacement de la pédale de frein. La figure 3 montre sous forme de chronogramme le déplacement de la pédale de frein, représenté par la courbe 6, et l'effort de frottement du système de freinage mécanique, représenté par la courbe 8. Sur ce chronogramme, la pédale de frein est enfoncée progressivement. Pendant une première phase de cet enfoncement, les plaquettes de frein 2 et 3 ne sont pas en contact avec le disque 1, et l'effort de frottement du frein à disque est nul, comme le montre la portion de courbe 81. En revanche, dans une deuxième phase du freinage, les plaquettes de frein sont en contact avec le disque. Le disque 1, dont la rotation est associée à celle des roues du véhicule, est alors serré entre les deux plaquettes de frein 2 et 3, situées en regard l'une de l'autre sur chacune des faces du disque 1. Ce serrage engendre un frottement ayant pour conséquence le freinage de la rotation du disque 1. L'effort de frottement du frein à disque, représenté par la portion de courbe 82, est alors proportionnel au déplacement de la pédale de frein représenté par la courbe 6. Pour compléter le système de freinage de façon à ce que tout enfoncement de la pédale de frein entraine un ralentissement du véhicule, il est prévu de coupler le système de freinage mécanique avec un système de freinage électrique. Ce freinage électrique est mis en oeuvre par un alternateur lié en rotation aux roues du véhicule et permettant de convertir l'énergie de ces roues en énergie électrique. Pour que cet alternateur exerce une force de freinage dés le début du déplacement de la pédale de frein, un capteur de déplacement de cette pédale fournit à un circuit électronique de commande de l'alternateur une information représentative de la position de cette pédale. La courbe 7 du chronogramme de la figure 3 représente la tension aux bornes de l'alternateur, qui est proportionnelle à la force de freinage mise en oeuvre par cet alternateur. Pendant la première phase de l'enfoncement de la pédale de frein, pendant laquelle aucun freinage mécanique n'est exercé, le circuit électronique de commande impose à l'alternateur de fournir une tension croissante en fonction de l'enfoncement de la pédale de frein, comme le représente la portion de courbe 71. En revanche, pendant la deuxième phase de l'enfoncement de la pédale de frein, pendant laquelle le frein à disque exerce une force de freinage proportionnelle à l'enfoncement de la pédale de frein, la tension aux bornes de l'alternateur, et par conséquent la force de freinage exercée sur le véhicule par le dispositif de freinage électrique, est constante, comme le représente la portion de courbe 72. En conséquence, la transition entre la première et la deuxième phase de freinage est naturelle, et le conducteur peut obtenir un freinage du véhicule proportionnel à son appui sur la pédale de frein, quelle que soit la position de celle-ci. Le graphique 9 du chronogramme de la figure 3 représente schématiquement l'énergie cinétique du véhicule dissipée lors du freinage. On peut y voir qu'une partie 91 de l'énergie cinétique est récupérée sous forme d'énergie électrique par le générateur, et qu'une autre partie 92 est dissipée par frottement, sous forme d'énergie thermique, par le frein à disque. L'alternateur utilisé pour le système de freinage électrique transforme l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique. Cette énergie peut être stockée dans la batterie du véhicule ou utilisée par les systèmes électriques de celui-ci. Ainsi, le système de freinage selon l'invention permet de récupérer une partie de l'énergie de freinage, et en conséquence d'améliorer les performances énergétiques du véhicule. Le mode de réalisation de l'invention présenté ci-dessus met en oeuvre un frein à disque. Il est à noter cependant que l'invention peut être mise en oeuvre sans difficulté par l'homme du métier avec un autre type de frein mécanique habituellement mis en oeuvre dans un véhicule automobile, comme par exemple des freins à tambours. REVENDICATIONS1. Dispositif de freinage d'un véhicule automobile, comprenant au moins un frein mécanique comportant un premier élément de frottement (1) lié en rotation aux roues du véhicule et des moyens d'actionnement déplaçant au moins un second élément de frottement (2, 3) vers le premier élément de frottement (1), proportionnellement au déplacement d'une commande de freinage, caractérisé en ce que, en l'absence de déplacement de la commande de freinage, le second élément de frottement (2, 3) est éloigné du premier élément de frottement (1), et en ce que le dispositif de freinage comprend un ralentisseur électrique, actionné par le déplacement de la commande de freinage, de façon à freiner le véhicule automobile quand les éléments de frottement du frein mécanique ne sont pas en contact. 2. Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ralentisseur électrique est constitué par un générateur électrique lié cinématiquement avec les roues du véhicule. 3. Dispositif de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il fournit au circuit électrique du véhicule l'énergie électrique (91) générée par le générateur électrique. 4. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ralentisseur électrique est commandé par un circuit électronique de commande, comprenant un capteur de la position de la commande de freinage. 5. Dispositif de freinage selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la tension électrique (7) aux bornes du générateur électrique est variable en fonction de la position de la commande de freinage. 6. Dispositif de freinage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit électrique de commande augmente la tension électrique (7) aux bornes du générateur proportionnellement au déplacement de la commande de freinage (6) quand le second élément de frottement n'est pas en contact avec le premier élément de frottement, et maintient cette tension constante quand le second élément de frottement est en contact avec le premier élément de frottement. 7. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit frein mécanique est un frein à disque, dans lequel le premier élément de frottement est un disque de frein (1), et en ce qu'il comprend une paire de seconds éléments de frottement constitués par des plaquettes de frein (3, 4). 8. Dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la distance (4) entre le premier (1) et chaque second élément de frottement (3, 4) en l'absence de déplacement de la commande de freinage est telle que ces éléments de frottement viennent en contact les uns avec les autres quand la commande de freinage a parcouru une distance comprise entre 5% et 20% de sa course totale. 9. Dispositif de freinage selon l'une quelconque 25 des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la commande de freinage est une pédale de frein. 10. Véhicule équipé d'au moins un dispositif de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.