Brevet FR3015403A1 — publié le 20150626

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un système de frei- nage comportant un maître-cylindre appliquant du liquide de frein sous pression aux freins de roues par l'intermédiaire d'un dispositif de régu- lation de la force de freinage des différentes roues, dispositif géré par une unité de commande recevant des signaux si de différents capteurs surveillant le fonctionnement du système de freinage, les réactions et la demande de freinage du conducteur. Etat de la technique Actuellement, dans les systèmes de freinage assistés, un dispositif de régulation tel qu'un système d'assistance de freinage ESP, ASR... gère la pression de liquide de frein dans les freins de roues en fonction de la demande de freinage du conducteur ainsi que de signaux fournis par des capteurs. Les systèmes de gestion du freinage interviennent en aval du maître-cylindre et du servofrein ou de son équivalent hydraulique ou électro-hydraulique, pour régler la pression des freins de roues. Or, la perte de pression ou perte de charge générée par la structure des circuits et des conduites dans les dispositifs de commande ne sont actuel- lement déterminées que de manière imprécise, ce qui se répercute sur la précision et l'efficacité du freinage, surtout dans des situations difficiles. Actuellement, le système de gestion du freinage évalue la différence de pression ou perte de pression dans les parties du ou des circuits de freinage, en aval du maître-cylindre, en tenant compte de la température du bloc hydraulique et en commandant le diamètre de restriction selon la formule de Bernoulli q=a*A*\iy *-N1,13 P Mais cette formule ne correspond pas à la réalité des circuits de freins car elle caractérise uniquement les pertes de charge des types d'orifices de sorte que la commande de la pression appliquée aux différents freins de roues n'est pas suffisamment précise et efficace. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un sys- tème de freinage permettant de déterminer et de commander, de manière plus précise, la pression au niveau d'un frein de roue pour une action de freinage plus précise et plus sure. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention a pour objet un système de freinage comportant un maître-cylindre appliquant du liquide de frein sous pression aux freins de roues par l'intermédiaire d'un disposi- tif de régulation de la force de freinage des différentes roues, dispositif géré par une unité de commande recevant des signaux si de différents capteurs surveillant le fonctionnement du système de freinage, les réactions et la demande de freinage du conducteur. Un système de freinage caractérisé en ce que l'unité de régulation applique aux freins de roues une pression égale à la pression en sortie du maître-cylindre diminuée d'un terme correctif AP déterminée par l'unité centrale de commande 10 et donné par la formule suivante : 4P=uM*Q+N*Q2 dans laquelle : u viscosité du liquide de frein, Q débit fourni par le maître-cylindre aux freins de roues, M et N sont des constantes propres aux caractéristiques physiques du circuit de freins entre la sortie du maître-cylindre et les freins de roue. Des essais ont montré que la perte de pression ainsi dé- terminée et prise en compte correspond d'une manière relativement précise la perte de pression effective entre la sortie du maître-cylindre et l'entrée des freins de roues. Suivant une autre caractéristique, les paramètres M et N de la formule donnant la perte de pression s'obtiennent simplement par des essais effectués sur un système de freinage en mesurant la différence de pression entre la pression en sortie du maître-cylindre et celle à l'entrée d'un frein de roue pour différentes actions de freinage. Il est particulièrement simple de déterminer les coeffi- cients M et N comme indiqué ci-dessus car l'intervention du terme (u M * Q) domine dans le cas d'une très basse température puisque la viscosité est importante. Inversement, à température élevée du liquide de frein ou du bloc hydraulique constituant le dispositif de commande, le terme (u M * Q) intervient faiblement devant le terme (N * Q2) puisque la viscosité est faible et que le débit Q est une variable élevée au carré. Suivant une autre caractéristique on détermine les cons- tantes M, N de chaque partie de circuit (2, 3, 4) reliée à un frein de roue (FR1-FR4) par des essais à chaud et à froid en isolant les autres parties de circuit dans l'unité de régulation (3). Cela permet de déterminer d'une manière particulière- ment simple et précise la perte de pression individuelle dans chaque partie de circuit relié à un circuit de frein. Cela permet de régler d'une manière très précise la pression des freins dans les différentes circonstances de régulation. Suivant une autre caractéristique, le système comporte un dispositif d'assistance hydraulique. Suivant une autre caractéristique l'unité centrale de commande (10) comporte un programme appliquant la formule suivante : 4P=uM*Q+N*Q2 dans laquelle : u viscosité du liquide de frein Q débit fourni par le maître-cylindre (1) aux freins de roues (FR1- FR4) M et N sont des constantes propres aux caractéristiques physiques du circuit de freins entre la sortie du maître-cylindre (1) et les freins de roue (FR1-FR4). Le programme peut être enregistré dans le circuit central de commande qui peut assurer également d'autres fonctions de gestion du véhicule et notamment des fonctions de gestion du moteur de sorte que l'invention se mette en oeuvre d'une manière particulièrement économique puisque le dispositif de régulation est géré par un dispositif (unité centrale de régulation) équipant de toute façon le véhicule. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide du dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma d'un système de freinage assisté. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure, l'invention a pour objet un système de freinage composé d'un maître-cylindre 1, (ici un maître-cylindre tandem), relié par des conduites 2 aux circuits de freins Cl, C2 à travers un dispositif de régulation de la force de freinage 3 par des conduites 4 aux freins de roues FR1-FR4 dont on gère le freinage en fonction de la demande de freinage DF du conducteur, de différents signaux SI fournis par des capteurs et la réaction des roues. Le maître-cylindre 1 comporte un piston primaire 11 et un piston secondaire 12 délimitant respectivement une chambre pri- maire MC1 et une chambre secondaire MC2 reliées à un circuit de frein respectif Cl, C2. Les deux chambres MC1, MC2 sont alimentées en liquide de frein à partir d'un réservoir 5. Le liquide de frein sous pression fourni par le maître-cylindre 1 alimente par les conduites 2 les deux circuits Cl, C2 comportant un dispositif de régulation de la force de frei- nage 3 en amont des freins de roues FR1-FR4. Dans cet exemple de réalisation, le maître-cylindre 1 est équipé d'un dispositif d'assistance hydraulique 6. Le système de freinage est géré par une unité de com- mande 10 qui reçoit les signaux des différents capteurs usuels et gère le fonctionnement du dispositif de régulation 3 ainsi que celui du disposi- tif d'assistance hydraulique 6 sur la commande de l'unité de commande 10 et en fonction de la demande de freinage (DF) du conducteur ou d'une nécessité résultant de signaux de capteurs. Le dispositif d'assistance hydraulique 6 est relié au réser- voir de liquide de frein 3 et il envoie du liquide de frein sous pression pour commander le maître-cylindre 1. Pour cela il comporte une chambre auxiliaire 13 pour pousser le piston primaire 11 qui, lui-même, pousse le piston secondaire 12 de façon à générer la pression de frein dans les chambres MC1, MC2. La chambre auxiliaire 13 reçoit le liquide sous pression QO du dispositif d'assistance 6. Le conducteur commande (DF) une action de freinage par l'intermédiaire d'un simulateur de pression de frein 7 constitué par un cylindre 71 logeant un piston de simulation 72 dont la tige 73 est reliée à la pédale de frein. Le mouvement du piston de simulation 72 est dé- tecté par un capteur de déplacement 74 pour transformer ce déplace- ment en une commande de freinage CF générée par l'unité centrale 10 pour le dispositif d'assistance hydraulique 6. Le conducteur reçoit en retour de son action sur la pédale et ainsi sur le piston auxiliaire 72, une réaction générée par le simulateur 7. Le simulateur de pression de frein 7 est composé de la chambre de simulation 75 du cylindre 71 logeant le piston 72 d'un cylindre 76 logeant un piston libre 77 soumis à l'action d'un ressort taré 78. Ces éléments forment une enceinte fermée contenant un volume de liquide. La tige 111 du piston primaire 11 qui vient en saillie dans la chambre de simulation 75 ne modifie pas de manière significative le vo- lume de cette chambre qui ne dépend que de la position du piston 72 de sorte que la sensation de pédale n'est pas faussée par le mouvement de la tige 111 lors du freinage. Le refoulement du liquide de la chambre de simulation 75 dans le volume du cylindre 76 par le piston auxiliaire 72 repousse le piston 77 contre l'action du ressort taré 78. En cas de défaillance, le piston auxiliaire 72 s'appuie contre la tige 111 du piston primaire 11 qui vient en saillie dans la chambre de simulation 75 pour que le conducteur puisse freiner direc- terrent sans l'assistance hydraulique. Le dispositif de régulation de la force de freinage 3 constitué par des conduites et des organes hydrauliques connus de façon générale crée une perte de pression ,8,P dans toute la partie du ou des circuits de freins reliant la sortie du maître-cylindre 1 à chacun des freins de roues FR1-FR3. Cette perte de pression AP dépend des caractéristiques physiques des circuits dans le dispositif de régulation 3. Actuellement cette perte de pression ,8,P s'évalue très grossièrement par la loi de Bernoulli selon l'état de la technique mais cette évaluation de la perte de pression AP n'est pas suffisante pour gérer correctement la pression appliquée réellement à chacun des freins de roues FR1-FR4. Selon l'invention, cette perte de pression est donnée par la formule suivante : 4P=uM*Q+N*Q2 Cette formule tient compte de la viscosité u du liquide de frein qui varie très fortement dans la plage de température dans laquelle peut fonctionner le système de freinage. Cette plage de température a pour limite environ - 40°C et + 60°C. Aux très basses températures, le liquide de frein est très visqueux et aux températures élevées, il est très fluide. Selon l'invention, l'unité de commande 3 applique la for- mule donnant la perte de pression ,8,P en recevant les paramètres et va- riables de fonctionnement tel que la viscosité u mesurée ou déterminée par ailleurs ainsi que le débit de liquide Q à travers la partie de circuit entre la sortie du maître-cylindre 1 et l'entrée des freins de roue 4 (FR1FR4) c'est-à-dire les conduites 2, le dispositif 3 et les conduites 4. La pression Pmc en sortie du maître-cylindre 1 peut se déterminer directement ou à partir de la pression dans le dispositif d'asservissement hydraulique 6. Le débit de liquide (Q, Q 1, Q2) à travers la partie de circuit se détermine à partir du débit QO de liquide de frein sous pression fourni par le dispositif d'asservissement hydraulique 6 à la chambre auxiliaire du maître-cylindre. Le débit Q = Q1 + Q2 en sortie du maître-cylindre est lié au débit QO entrant dans la chambre auxiliaire 13 du maître-cylindre 1 par une relation dépendant uniquement de la géométrie du maître-cylindre. Cette relation est connue de l'unité centrale 10. Les constantes M et N dépendent uniquement de la na- ture physique (structure hydraulique) de la partie de circuit (2, 3, 4) entre la sortie du maître-cylindre 1 et l'entrée des freins de roues FR1FR4. Ces constantes M et N se déterminent simplement par des essais faits sur un système de freinage réel intégrant un certain dispositif de régulation 3 et ses conduites d'entrée 2 et de sortie 4 jusqu'aux freins de roues. Pour cela, on fait un essai à très basse température et on mesure la pression Pmc en sortie du maître-cylindre 1 et celle PFr à l'entrée du ou des freins de roues FR1-FR4. Comme en général le système de freinage à deux circuits Cl, C2 et quatre freins de roues FR1-FR4 on procède successivement pour chaque circuit Cl ou C2 en isolant l'autre et en ne conservant que l'un des deux freins de roues. Pour chacun des quatre ensembles circuits/freins de roues on fait un essai à basses températures et un essai à températures élevées pour déterminer les constantes N et M de la formule de perte de charge ,8,P associée. Pour ces essais on neutralise le simulateur de sensation de pédale 7 pour commander directement le maître-cylindre 1 et actionner le circuit de freins Cl ou C2 choisit. On mesure la perte de pression ,8,PF à basses températures et ,8,Pc à températures élevées. A basse température, le terme N . Q2 de la formule donnant la perte de pression APF est négligeable vis-à-vis du premier terme u M . Q. Cela permet, connaissant la différence de pression AP ainsi mesurée, la viscosité yF ainsi que le débit QF, d'obtenir la constante M. A basse température : ,8,PF = Pmc - PFR = 0F- * MQF ± N * Q2F uF = viscosité à basse température QF = débit Or NQ2F « uF * M.QF Donc ,8,PF = uF * M.QF D'où ivi, '&1)F 11. Q On procède de la même manière à température élevée du liquide de frein et du dispositif de régulation de façon que la différence de pression AP mesurée dans ces conditions ne dépende pratiquement plus du second terme contenant N. Là encore, connaissant la viscosité uc, le débit Qc ainsi que la différence de pression AP mesurée, on obtient la constante N. A températures élevées : ,APc = Priac - PFR = oc* M * Qc + N*Q2c oc = viscosité à basse température Qc = débit Or uc * MQc « NQ2c Donc ,8,Pc = NQ2c D'où N= 4Pc_ Comme les constantes M et N sont indépendantes de la température mais ne dépendent que des paramètres physiques/fluidiques du dispositif de régulation et des parties de circuit en amont et en aval après le maître-cylindre, la formule donnant la perte de pression AP s'applique alors pour le fonctionnement dans des condi- tions normales. Pour effectuer les essais, il suffit simplement de couper le dispositif d'asservissement hydraulique et de n'intervenir sur le maître-cylindre qu'à partir du piston auxiliaire agissant directement sur le piston primaire. Le débit est alors calculé simplement à partir du dépla- cement du piston auxiliaire qui est le même que celui du piston primaire dont on connaît la section. La viscosité u est déterminée de façon connue par une mesure directe à indirecte. L'obtention de la viscosité u à la température de fonctionnement du système de freinage est obtenue par un moyen 51 représenté comme relié schématiquement aux circuits de frein, ici ai réservoir 5. La viscosité peut également être enregistrée en mémoire sous la forme d'un tableau. Q2c30 NOMENCLATURE 1 Maître-cylindre, Maître-cylindre tandem 2 Conduites reliant le maître-cylindre au dispositif de régulation 3 Dispositif de régulation 4 Conduites reliant le dispositif de régulation aux freins de roue 5 Réservoir de liquide de freins 6 Dispositif d'assistance 7 Simulateur de la pression de freins 71 Cylindre 72 Piston auxiliaire 73 Tige 74 Capteur de déplacement 75 Chambre de simulation 76 Cylindre 77 Piston libre 78 Ressort taré 10 Unité centrale 11 Piston primaire 111 Tige 12 Piston secondaire 13 Chambre auxiliaire Cl, C2 Circuits de frein DF Poussée/Action de freinage MC1 Chambre primaire MC2 Chambre secondaire FR1-FR4 Freins de roue QO Débit de liquide sous pression du dispositif d'assistance Ql, Q2 Débit dans les circuits de frein QU Débit global dans les circuits de frein ,8,1') Perte de pression entre la sortie du maître-cylindre et l'entrée des freins de roue35 REVENDICATIONS1°) Système de freinage comportant un maître-cylindre appliquant du liquide de frein sous pression aux freins de roues par l'intermédiaire d'un dispositif de régulation de la force de freinage (3) des différentes roues, dispositif (3) géré par une unité de commande (10) recevant des signaux si de différents capteurs surveillant le fonctionnement du système de freinage, les réactions et la demande de freinage du conducteur, système de freinage caractérisé en ce que l'unité de régulation (3) applique aux freins de roues (FR1-FR4) une pression égale à la pression (Pmc) en sortie du maître-cylindre (1) diminuée d'un terme correctif AP déterminée par l'unité centrale de commande 10 et donné par la formule suivante : AP = u M*Q +N*Q2 dans laquelle : u viscosité du liquide de frein Q débit fourni par le maître-cylindre (1) aux freins de roues (FR1- FR4) M et N sont des constantes propres aux caractéristiques physiques du circuit de freins entre la sortie du maître-cylindre (1) et les freins de roue (FR1-FR4). 2°) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine les constantes M, N en faisant fonctionner le système de freinage à très basse température pour déterminer la constante M et à température élevée pour déterminer la constante N. 3°) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on détermine les constantes M, N de chaque partie de circuit (2, 3, 4) reliée à un frein de roue (FR1-FR4) par des essais à chaud et à froid en isolant les autres parties de circuit dans l'unité de régulation (3).4°) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu' on génère la pression dans le maître-cylindre (1) par une action directe sur le piston primaire (11). 5°) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte un dispositif d'assistance hydraulique (6). 6°) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité centrale de commande (10) comporte un programme appliquant la formule suivante : 4P=uM*Q+N*Q2 dans laquelle : u viscosité du liquide de frein Q débit fourni par le maître-cylindre (1) aux freins de roues (FR1- FR4) M et N sont des constantes propres aux caractéristiques physiques du circuit de freins entre la sortie du maître-cylindre (1) et les freins de roue (FR1-FR4). 30 35