Brevet FR3018485A1 — publié le 20150918

SYSTEME DE FREINAGE POUR UN VEHICULE HYBRIDE EMPECHANT LE SERRAGE DES PATINS EN MODE RECUPERATION D'ENERGIE La présente invention concerne un système de freinage pour un véhicule automobile hybride, ainsi qu'un véhicule hybride équipé d'un tel système de freinage. Les véhicules automobiles comportent généralement un système de freinage comprenant un cylindre émetteur commandé par une pédale de frein, qui envoie des pressions hydrauliques dans des freins équipant chaque roue, disposant de patins serrant un tambour ou un disque, et dissipant l'énergie en chaleur. Par ailleurs les véhicules hybrides équipés d'un moteur thermique, et de machines auxiliaires pouvant travailler en moteur ou en génératrice utilisant une énergie renouvelable stockée dans une réserve d'énergie, qui peut être notamment l'électricité, un fluide ou un gaz sous pression, réalisent des économies d'énergie d'une part en optimisant le point de fonctionnement du moteur thermique, et d'autre part en récupérant une énergie cinétique du véhicule lors de ses ralentissements et de ses freinages. Il faut alors dans ce cas pour optimiser la récupération d'énergie, privilégier autant que possible le freinage avec les machines auxiliaires. Pour les demandes de freinage pas trop intenses ne dépassant pas le couple de freinage de ces machines travaillant en génératrice, et la capacité d'absorption des moyens de stockage, on veut donc limiter ou même supprimer le freinage par les freins de roues. Les systèmes de freinage de véhicules hybrides peuvent comporter dans ce but un circuit hydraulique de freinage équipé d'électrovannes d'isolation de certains freins, et d'accumulateurs de pression reliés à d'autres freins par une électrovanne. Lors des demandes de freinage pas trop fortes sur la pédale de frein, les premiers freins sont isolés, et la pression générée par la pédale remplit alors l'accumulateur faiblement taré, afin d'obtenir une montée en pression très faible dans ces derniers freins qui limite leurs actions. On peut ainsi récupérer lors des freinages une énergie cinétique maximum du véhicule, afin de privilégier le fonctionnement des machines auxiliaires qui remplissent les moyens de stockage d'énergie. Toutefois un problème qui se pose est qu'il reste quand même une faible montée en pression dans les freins de roue, générant des petits frottements dissipant une part de l'énergie cinétique du véhicule. L'énergie récupérable est moindre ce qui augmente un peu la consommation du moteur thermique du véhicule. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un système de freinage pour véhicule hybride comprenant un circuit hydraulique de freinage équipé de freins de roue reliés chacun à un accumulateur de pression présentant une basse pression d'accumulation, par une électrovanne de délestage qui est ouverte lors des freinages modérés afin de limiter la pression dans ces freins à la basse pression d'accumulation pour permettre une récupération d'énergie par des machines de traction utilisant une énergie auxiliaire, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens bloquant la pression hydraulique délivrée aux freins, tant que la pression de commande de ces freins est en-dessous d'un seuil de déclenchement supérieur à la basse pression de l'accumulateur. Un avantage de ce système de freinage est que de manière simple, en empêchant l'alimentation des patins de frein pour une demande de freinage faible qui peut être entièrement délivrée par les machines auxiliaires travaillant en génératrice, on évite les pertes d'énergie par les frottements de ces freins, et on augmente la récupération d'énergie de ces machines. Le système de freinage selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le moyen bloquant la pression hydraulique comporte un tiroir coulissant comprimant un ressort de tarage, en fonction de la pression de commande. En particulier, le tiroir peut comporter un piston étanche séparant une 5 chambre avant recevant la pression de commande, d'une chambre arrière reliée au frein en l'absence de pression de commande, la compression du ressort de tarage par la pression de commande qui dépasse le seuil de déclenchement, mettant en communication la chambre avant avec le frein. Avantageusement, le système de freinage comporte un clapet anti- 10 retour assurant en permanence un passage libre de la chambre arrière vers la pression de commande, et bloquant ce passage dans l'autre sens. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile hybride disposant d'un système de freinage comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. 15 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 et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un circuit hydraulique prévu pour un 20 système de freinage selon l'invention, en l'absence de demande de freinage ; - la figure 2 est un schéma de ce circuit dans le cas d'une demande de freinage léger ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un étrier de frein connu, évitant un freinage avec une légère pression ; 25 - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un étrier de frein connu suivant une variante ; et - les figures 5 et 6 sont des schémas d'un tiroir hydraulique pour un système de freinage selon l'invention, présenté successivement dans une position de repos et dans une position de fonctionnement. 30 La figure 1 présente un circuit hydraulique de freinage pour un véhicule hybride comportant un moteur thermique, et des machines auxiliaires pouvant assurer la traction, ainsi que le freinage du véhicule en récupérant une énergie qui recharge des moyens de stockage. Le circuit hydraulique comporte un maître-cylindre 2 équipé d'une assistance de freinage à dépression, actionné par une pédale de frein, qui envoie la pression commandée par le conducteur au circuit comprenant deux électrovannes d'entrée 4, 6. Le circuit comporte ensuite une pompe hydraulique 8 entraînée par un moteur électrique 10. La pression hydraulique est délivrée ensuite par une canalisation 28 à une première électrovanne 12 d'alimentation du frein arrière gauche 14, et à une deuxième électrovanne 16 d'alimentation du frein avant droit 18. Chacune de ces électrovannes d'alimentation 12, 16 comprenant un clapet anti-retour disposé en parallèle fermant le passage vers les freins 14, 18, est au repos normalement ouverte. Le frein arrière gauche 14 et le frein avant droite 18 sont reliés chacun par une électrovanne de délestage 20, 22 normalement fermée, à un accumulateur de pression 24 comportant lors de sa charge une pression d'accumulation qui est basse, et par un clapet anti-retour 26 équipé d'un ressort de tarage, à la pompe hydraulique 8 en permettant uniquement un passage vers cette pompe. Le fonctionnement du circuit de freinage est le suivant. Pour les demandes de freinages puissants, les électrovannes d'alimentation 12, 16 restent ouvertes, et la pression envoyée par le maître-cylindre 2 est directement transmise aux deux freins 14, 18 de la diagonale du véhicule, les deux électrovannes de délestage 20, 22 restant fermées. Un même circuit non représenté, est réalisé pour alimenter à partir du maître-cylindre 2 la seconde diagonale du véhicule. La figure 2 présente le même circuit hydraulique dans le cas d'une demande de freinage modéré par le conducteur, appliquant une faible pression sur la pédale de frein. Dans ce cas l'électrovanne 16 d'alimentation du frein avant droit 18 est fermée, celle 12 d'alimentation du frein arrière gauche 14 reste ouverte. La pression envoyée dans le frein arrière gauche 14 est en même temps conduite par l'électrovanne de délestage 20 mise dans une position ouverte, vers l'accumulateur de pression 24. On obtient ainsi une absence de freinage du frein avant droit 18, et une faible montée en pression du frein arrière gauche 14 dépendant de la pression de l'accumulateur 24 qui est basse. De plus le volume de l'accumulateur 24 et le moyen de maintien de pression du fluide dans cet accumulateur, sont calculés pour obtenir au cours de la recharge une faible montée de sa pression qui reste basse. La même chose est réalisée sur l'autre diagonale du véhicule, avec une absence de freinage sur le frein avant gauche et une faible pression sur le frein arrière droit. On a alors pour les demandes de freinage modéré une grande possibilité de récupération d'énergie par les machines auxiliaires, avec toutefois une certaine déperdition d'énergie si on laisse la faible pression sur les freins arrière appliquer un petit serrage des disques ou des tambours. La figure 3 présente un étrier de frein 30 comportant un piston axial 34 prévu pour serrer par des patins 36, les deux faces latérales d'un disque de frein 32. À chaque extrémité des patins de frein 36, un ressort hélicoïdal de compression 38 est monté axialement entre ces deux patins afin d'appliquer une force sensiblement constante d'écartement des patins, permettant d'éviter une pression ou un contact sur le disque 32 qui générerait un couple résiduel de frottement. La force des ressorts hélicoïdaux 38 est calculée pour obtenir l'écartement des patins 36 en dessous d'un seuil de pression hydraulique dans le piston 34, appelé seuil de déclenchement, qui est supérieur à la basse pression de charge de l'accumulateur 24. De cette manière tant que la récupération d'énergie est activée, avec le frein 14 mis en communication avec l'accumulateur de pression 24, on ne peut pas avoir de couple résiduel sur ce frein. La disposition d'un ressort à chaque extrémité des patins 36, donne des forces d'écartement équilibrées qui facilitent le retrait de ces patins. La figure 4 présente en variante un ressort en épingle 40, comportant deux bras 42 dont les extrémités sont fixées par des bossages dans des creux des patins 36, ces bras étant reliés par plusieurs spires superposées qui délivrent une force sensiblement constante d'écartement de ces patins. Avec un ressort en épingle 40 disposé à chaque extrémité des patins de frein 36, on obtient le même résultat que pour le ressort hélicoïdal présenté précédemment, la force développée par ces deux ressorts maintenant l'écartement des patins 36 en dessous du seuil de déclenchement, qui est supérieur à la basse pression de charge de l'accumulateur 24. Les moyens de rappel des patins présentés sur les étriers de frein des figures 3 et 4, nécessitent une modification de ces étriers qui ne sont alors plus standards. Par la suite sur les figures 5 et 6, par convention le côté gauche de ces figures est appelé côté avant. La figure 5 présente un bloc hydraulique 60 comportant une connexion de frein 44 reliée à un frein de roue, et une connexion d'alimentation 58 recevant la pression de commande reliée au circuit d'alimentation de ce frein. Un tiroir disposé dans un alésage, comporte un piston étanche avant 50 séparant une chambre avant 46 d'une chambre arrière 48. Dans la chambre arrière 48, un piston étanche arrière 52 relié de manière rigide par une tige au piston avant 50, presse du côté arrière sur un ressort hélicoïdal de compression 54 prenant appui sur le fond arrière de l'alésage. On obtient ainsi une force de rappel permanente des pistons avant 50 et arrière 52 vers le côté avant. Un clapet anti-retour 56 disposé entre la connexion d'alimentation 58 et la chambre arrière 48, autorise uniquement un passage du fluide vers cette connexion. Au repos en l'absence de pression hydraulique, sous l'effet du ressort de compression 54 le piston avant 50 est en appui par une butée sur le fond avant de l'alésage, la connexion d'alimentation 58 étant reliée à la chambre avant 46, et la chambre arrière 48 étant reliée à la connexion de frein 44. Suite à une demande de freinage modéré venant du conducteur, donnant une faible pression hydraulique dans la connexion d'alimentation 58 qui reste en dessous du seuil de déclenchement, le diamètre du piston avant 50 ainsi que la force développée par le ressort de compression 54 donne un déplacement nul ou limité de ce piston, qui ne met pas en communication la chambre avant 46 avec la connexion de frein 44. Le clapet anti-retour 56 reste fermé. On n'a alors aucune alimentation de ce frein, qui ne génère pas de couple résiduel de frottement. Cette position du piston avant 50 décalé vers l'avant, permet toutefois après un freinage une vidange du frein en recevant le fluide dans la chambre arrière 48 venant de la connexion du frein 44, cette chambre se vidant à son tour dans la connexion d'alimentation 58 par le clapet anti-retour 56 toujours passant dans ce sens. La figure 6 présente le piston avant 50 pour une pression hydraulique de commande dépassant le seuil de déclenchement, la pression sur ce piston comprimant suffisamment le ressort de compression 54 pour se décaler vers le coté arrière, et mettre en communication directement la connexion d'alimentation 58 avec la connexion de frein 44 en passant par la chambre avant 46. Le freinage se fait alors normalement par les freins de roue, avec la pression d'alimentation demandée par le conducteur. On obtient pour ces différents systèmes, une première course de la pédale de frein correspondant à la montée en pression pour atteindre le seuil de déclenchement, donnant uniquement un freinage du véhicule par les machines auxiliaires, et ensuite une course correspondant au freinage normal du véhicule par les freins de roue, suivant la demande du conducteur. On optimise ainsi la récupération d'énergie, et la consommation du véhicule ce qui réduit les émissions de gaz carbonique. En complément la gestion du système de freinage peut suivant l'évolution du besoin de freinage et le potentiel de recharge par les machines auxiliaires, dépendant du niveau de charge des moyens de stockage, ajuster la répartition du freinage entre les freins avant et arrière du véhicule, qui peut évoluer au cours de ce freinage. REVENDICATIONS1 - Système de freinage pour véhicule hybride comprenant un circuit hydraulique de freinage équipé de freins de roue (14, 18) reliés chacun à un accumulateur de pression (24) présentant une basse pression d'accumulation, par une électrovanne de délestage (20, 22) qui est ouverte lors des freinages modérés afin de limiter la pression dans ces freins à la basse pression d'accumulation pour permettre une récupération d'énergie par des machines de traction utilisant une énergie auxiliaire, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (50) bloquant la pression hydraulique délivrée aux freins (44), tant que la pression de commande de ces freins (58) est en-dessous d'un seuil de déclenchement supérieur à la basse pression de l'accumulateur (24). 2 - Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (50) bloquant la pression hydraulique comporte un tiroir coulissant comprimant un ressort de tarage (54), en fonction de la pression de commande (58). 3 - Système de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tiroir comporte un piston étanche (50) séparant une chambre avant (46) recevant la pression de commande (58), d'une chambre arrière (48) reliée au frein en l'absence de pression de commande, la compression du ressort de tarage (54) par la pression de commande (58) qui dépasse le seuil de déclenchement, mettant en communication la chambre avant (46) avec le frein. 4 - Système de freinage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un clapet anti-retour (56) assurant en permanence un passage libre de la chambre arrière (48) vers la pression de commande (58), et bloquant ce passage dans l'autre sens. 5 - Véhicule automobile hybride disposant d'un système de freinage, 30 caractérisé en ce que ce système est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.