Brevet FR3036351A1 — publié le 20161125

DISPOSITIF DE CAPTAGE ET DE STOCKAGE DES PARTICULES DE POUSSIERE EMISES LORS DU FREINAGE D'UN VEHICULE. [0001] L'invention porte sur un dispositif de captage et de stockage des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule, en particulier un véhicule automobile. Elle concerne également un véhicule, en particulier un véhicule automobile, équipé d'un tel dispositif. [0002] De façon classique, le freinage d'un véhicule, en particulier d'un véhicule automobile, est assuré par un système appelé « frein à disque » dans le présent texte, qui utilise un disque fixé sur le moyeu de la roue et des plaquettes de frein venant frotter de chaque côté du disque. Les plaquettes de frein sont maintenues dans un étrier fixé au véhicule. A chaque action de freinage, le frottement des plaquettes de frein s'accompagne, non seulement de dégagement de chaleur et d'usure des surfaces de freinage, mais aussi d'une émission de particules fines de poussière dans l'atmosphère, ce qui peut avoir des effets nocifs sur la santé. [0003] On notera que la seule usure des plaquettes de frein représente environ 20% de l'ensemble des particules émises par le trafic routier. [0004] Il importe, en conséquence, de collecter ces particules fines de poussière et de les stocker dans un espace dédié, de façon à éviter les effets nocifs sur la santé. [0005] Des moyens de captage des particules de poussière de freinage sur un véhicule sont déjà connus de l'art antérieur. [0006] A titre d'exemple, le document US 8 167 098 B2 décrit un dispositif de captage des particules fines de poussière de freinage pour un véhicule à moteur, qui comprend un module de captage desdites particules et un générateur de flux d'air, qui produit une circulation d'air traversant les mécanismes de freinage de roue et alimentant en particules fines de poussière de freinage le module de captage des particules. Le générateur de flux d'air comprend au moins une ailette de ventilateur, mobile en rotation et le dispositif de captage de particules fines de poussière de freinage comprend un filtre à particules. Le générateur de flux d'air est agencé à l'intérieur d'une jante de roue, et situé derrière une 3036351 2 face intérieure de la jante entre les faces d'extrémité axiales de la jante et les mécanismes de freinage de roue. [0007] On connaît également, selon le document GB 2 497 426 A, un ensemble de plaquette de frein, qui comprend une plaquette de frein ayant une surface de freinage, une 5 paroi périphérique située à la périphérie de la surface de freinage, un périmètre d'espace vide, qui est situé entre la paroi périphérique et une partie de la plaquette de frein et qui est en liaison fluidique avec la surface de freinage de la plaquette de frein, et au moins une ouverture dans ladite liaison fluidique pour permettre l'enlèvement des particules fines de poussière de freinage de la surface de freinage de la plaquette de frein. D'autres 10 moyens d'enlèvement des particules fines de freinage sont prévus, qui comprennent un filtre à particules de poussière, un collecteur de particules de poussière dans la liaison fluidique avec le périmètre d'espace vide ou bien un dispositif d'aspiration de fluide pour accélérer le mouvement du fluide contenant les particules de poussière. [0008] Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de captage et de 15 stockage des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule, en particulier sur un véhicule automobile, qui supprime les émissions de ces particules polluantes dans l'atmosphère, de façon à améliorer substantiellement les qualités environnementales du véhicule. [0009] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif, qui présente 20 une autre fonction assumée simultanément avec la fonction de captage et de stockage des particules, en l'occurrence une fonction additionnelle de nettoyage et de refroidissement du disque de frein. [0010] Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel dispositif, qui soit de conception, de fabrication et d'utilisation simples, qui soit robuste, fiable et 25 économique. [0011] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un dispositif de captage et de stockage des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule à freinage par au moins un frein à disque. Ce dispositif, nouveau, est constitué d'une cloche étanche, qui enferme le frein à disque, et d'une circulation d'un fluide, 30 connectée à cette cloche étanche, qui permet, d'une part, d'évacuer les particules de poussière du frein à disque, et d'autre part, de refroidir ce dernier. 3036351 3 [0012] Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, les particules de poussière, qui sont évacuées par la circulation de fluide, sont amenées par cette dernière vers un filtre à particules. [0013] La circulation de fluide peut avantageusement être générée par une pompe de 5 circulation. [0014] Le refroidissement du frein à disque peut avantageusement être optimisé et piloté par l'action d'un dispositif d'échangeur additionnel, de type échangeur air / fluide placé en série sur le trajet de la circulation de fluide pour refroidir ce dernier. [0015] Le fonctionnement de cet échangeur thermique peut avantageusement être piloté 10 par les informations d'un capteur thermique placé sur le frein à disque. [0016] De préférence, la cloche étanche, qui enferme le frein à disque, peut comprendre un joint d'étanchéité qui assure l'étanchéité de la cloche avec le moyeu de roue. [0017] De préférence également, le fluide de la circulation de fluide peut être injecté dans la cloche étanche par au moins un gicleur et la cloche étanche peut présenter un 15 fond en pente, de façon à renforcer le captage du fluide (porteur de particules de poussière de freinage) avant sa réinjection dans la circulation de fluide. [0018] La présente invention a aussi pour objet un véhicule, en particulier un véhicule automobile, dans lequel le système de freinage comporte, pour chaque roue à freiner, un frein à disque associé à la roue, ledit véhicule comportant, pour chaque roue à freiner, un 20 dispositif de captage et de stockage des particules de poussière de freinage conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. [0019] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : 25 [0020] - la figure 1 est une vue de face, qui illustre, de manière très schématique, la structure et le principe de fonctionnement du dispositif, selon la présente invention, permettant de capter et de stocker des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule, et [0021] - la figure 2 est une vue de dessus, également très schématique, du dispositif de 30 la figure 1. 3036351 4 [0022] En référence aux dessins des figures 1 et 2, on a représenté, de manière très schématique, un frein à disque associé à une roue d'un véhicule automobile, d'axe de rotation yy'. La roue est représentée par sa jante, désignée par la référence numérique 1, montée sur le moyeu 2 de la roue par l'intermédiaire de boulons de roue 3 (figure 1). Le 5 frein à disque est mieux représenté sur le dessin de la figure 2 par le disque de frein 10, fixé sur le moyeu 2 de la roue, les plaquettes de frein référencées collectivement 12 venant frotter de chaque côté du disque 10. Les plaquettes sont maintenues dans un étrier de frein 14, qui est fixé au véhicule par l'intermédiaire du pivot de roue 5. La référence 6 désigne l'arbre de transmission moteur, qui entraîne le moyeu de roue 2, la référence 7 le 10 roulement de roue, la référence 8 le triangle de suspension associé à la roue et la référence 9 (figure 2) la biellette de direction. [0023] A chaque action de freinage, le frottement des plaquettes de frein 12 sur les surfaces 10A et 10B (figure 2), dites « surfaces de freinage », du disque de frein 10 s'accompagne d'une émission de particules fines de poussière ou « poussière de 15 freinage ». [0024] Selon le principe même de la présente invention, de façon à capter les particules fines de poussière de freinage, il est prévu, d'une part, une cloche étanche, de référence générale 20, qui enferme le frein à disque, c'est-à-dire le disque de frein 10, les plaquettes de frein 12 et l'étrier 14. et d'autre part, une canalisation, de référence générale 30, qui est 20 connectée à cette cloche étanche 20 et qui a pour fonction d'assurer une circulation d'un fluide. Cette circulation de fluide a pour résultat, d'une part, d'évacuer les particules fines de poussière du frein à disque, et d'autre part, de refroidir ce dernier. [0025] La circulation de fluide dans la canalisation 30, dont la direction est illustrée par les flèches « C », est générée par l'action d'une pompe électrique 40. Le fluide en 25 circulation dans la canalisation 30 capte les particules fines de poussière de freinage et les entraîne vers un filtre à particules 42, Ce filtre à particules 42 est, de préférence, calibré de façon à pouvoir être remplacé lors des opérations de maintenance du véhicule. [0026] Comme mentionné précédemment, la circulation de fluide dans la canalisation 30 présente une fonction complémentaire de refroidissement du frein à disque 10, 12, 14. Ce 30 refroidissement peut être optimisé et piloté en ajoutant un échangeur thermique, qui peut avantageusement être un échangeur air / fluide placé en série sur le circuit de la canalisation 30, comme illustré par lé référence 44. Cet échangeur thermique 44 assure le refroidissement du fluide circulant dans la canalisation 30. Le pilotage du système de 3036351 5 refroidissement du frein à disque est assuré par la mise en circulation du fluide dans le système si la température de fonctionnement devient trop importante, l'action de mise en circulation du fluide étant déclenchée, par exemple, par un capteur thermique (non représenté) placé sur le frein à disque. 5 [0027] En référence également aux dessins des figures 1 et 2, la cloche étanche 20 installée autour du frein à disque peut avantageusement comprendre un joint 25, qui assure l'étanchéité avec le moyen de roue 2. [0028] La circulation de fluide peut avantageusement être injectée par le moyen d'injecteurs 28 situés dans la partie supérieure 20A (figure 2) de la cloche étanche 20. 10 [0029] On notera que l'accumulation des particules fines de poussière de freinage dans le fluide en circulation s'écoule par gravité dans le fond 20B (figure 1) de la cloche 20, le fluide chargé de particules étant ensuite aspiré par la pompe électrique 40 pour être transféré dans le filtre à particules 42 qui capte ces dernières, tandis que le fluide « propre » est injecté de nouveau dans le circuit pour un prochain cycle de nettoyage et de 15 refroidissement. [0030] Le dispositif de captage et de stockage des particules fines de poussière de freinage décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : [0031] - il assure deux fonctions, à savoir une fonction de captage et de stockage des 20 particules de poussière de freinage et une fonction de refroidissement du disque de frein, et [0032] - il protège l'environnement, en supprimant les rejets de particules de poussière de freinage dans l'atmosphère. REVENDICATIONS: 1. Dispositif de captage et de stockage des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule, le freinage du véhicule étant assuré par un frein à disque associé à une roue à freiner, caractérisé en ce que, pour ladite roue à freiner, le dispositif est constitué d'une cloche (20) étanche, qui enferme le frein à disque (10, 12, 14) associé à cette roue, et d'une circulation d'un fluide, connectée à cette cloche (20) étanche, qui permet, d'une part, d'évacuer les particules de poussière de freinage du frein à disque, et d'autre part, de refroidir ce dernier. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de poussière de freinage, qui sont évacuées par la circulation de fluide, sont amenées par cette dernière vers un filtre à particules (42). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite circulation de fluide est générée par une pompe de circulation (40). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le refroidissement du frein à disque (10, 12, 14) est également réalisé par l'action d'un échangeur thermique (44) placé en série sur le trajet de la circulation de fluide. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fonctionnement de l'échangeur thermique (44) est piloté par les informations d'un capteur thermique placé sur le frein à disque (10, 12, 14). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cloche (20) étanche, qui enferme le frein à disque (10, 12, 14), comprend un joint d'étanchéité (25) qui assure l'étanchéité de ladite cloche (20) étanche avec le moyeu (2) de roue. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fluide de la circulation de fluide est injecté dans la cloche (20) étanche par au moins un gicleur (28). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cloche (20) étanche présente un fond (20B) en pente, de façon à renforcer le captage du fluide avant sa réinjection dans la circulation de fluide. 3036351 7 9. Véhicule, en particulier véhicule automobile, dans lequel le système de freinage comporte au moins frein à disque (10, 12, 14) associé à une roue à freiner, ledit véhicule étant caractérisé en ce qu'il comporte, pour cette roue à freiner, un dispositif de captage et de stockage des particules de poussière émises en phase de freinage 5 par le frein à disque (10, 12, 14) associé à cette roue, et en ce que ce dispositif est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.