Brevet FR3082483A1 — publié le 20191220

SYSTEME DE FREINAGE ELECTRIQUE MUNI D'UN EMBRAYAGE [0001] La présente invention porte sur un système de freinage électrique muni d'un embrayage. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec tout type de véhicule automobile: thermique, hybride, électrique, à hydrogène, ou autre. [0002] De façon connue en soi, un système de freinage électrique 10 à entraînement direct comporte un moteur électrique 11 destiné à actionner un réducteur 12, lequel actionne un dispositif à vis sans fin 13 produisant un effort presseur sur un étrier de freinage 14, tel que cela est montré sur la figure 1. Dans un tel système, dit "brake by wire" en anglais, il n'existe pas de lien mécanique entre la commande (pédale de freinage) et la génération de l'effort de freinage par pression hydraulique. [0003] Un des problèmes actuels réside dans le dimensionnement électrique de ces systèmes. En effet, les fonctions que doivent assurer les systèmes de freinage électriques sont les mêmes que celles assurées par les systèmes de freinage hydrauliques classiques. En particulier, les systèmes de freinage électriques doivent pouvoir assurer un freinage de parking et un freinage lors d'une phase d'activation d'un correcteur électrique de trajectoire, dit (ESP pour "Electronic Stability Program" en anglais), qui imposent des cycles de pression importants, notamment d'environ 50bar sur des durées courtes de l'ordre de 25ms. [0004] Or, lorsque l'étrier 14 est actionné à l'aide du moteur électrique 11, il est nécessaire d'inverser le sens de rotation du moteur électrique 11 afin d'obtenir un relâchement de l'effort de freinage. L'inertie étant proportionnelle au carré du rapport de réduction du réducteur 12, l'inertie apparente du côté de l'étrier 14 (qui est déformé, et donc élastique) est importante. Il est donc nécessaire d'utiliser des moteurs électriques 11 puissants afin d'assurer une inversion de sens de rotation dans les intervalles de temps souhaités. [0005] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un système de freinage électrique pour véhicule automobile comportant: - un moteur électrique, - un réducteur connecté à un arbre de sortie du moteur électrique, - un dispositif à vis sans fin apte à générer un effort de freinage sur un étrier de freinage, caractérisé en ce que ledit système de freinage comporte en outre un embrayage monté entre d'une part le réducteur et d'autre part le dispositif à vis sans fin, l'embrayage étant apte 2 à prendre un état fermé dans lequel ledit embrayage autorise la génération dudit effort de freinage et un état ouvert dans lequel l'embrayage interrompt ledit effort de freinage. [0006] L'invention permet, grâce à l'ajout de l'embrayage, de s'affranchir de l'inertie du réducteur et ainsi d'optimiser le temps de réaction du système de freinage, notamment lors 5 d'une phase de freinage mettant en oeuvre le système ESP. On obtient ainsi une réactivité particulièrement élevée de moins de 20ms pour une consigne de 100bar. L'invention permet également d'améliorer la compacité de l'ensemble en réduisant considérablement la taille du moteur électrique. L'invention est également peu consommatrice en courant et peut donc être adaptée à un réseau électrique basse tension de 12 Volts alors que la plupart des 10 systèmes actuels fonctionnent sur un réseau électrique supérieur à 12 Volts, notamment un réseau 24 Volts ou plus. [0007] Selon une réalisation, l'embrayage est un embrayage magnétique multidisques. [0008] Selon une réalisation, l'embrayage est du type normalement fermé. [0009] Selon une réalisation, le réducteur est à train d'engrenages planétaires. 15 [0010] Selon une réalisation, ledit système de freinage est configuré de telle façon que, lors d'un cycle de freinage d'urgence, le moteur électrique reçoit une consigne de serrage élevée de sorte qu'un effort de freinage est maintenu jusqu'à un arrêt complet du véhicule automobile. [0011] Selon une réalisation, ledit système de freinage est configuré de telle façon que, 20 lors d'un cycle de freinage mettant en oeuvre un correcteur électronique de trajectoire, le moteur électrique reçoit une consigne de serrage élevée de façon à atteindre une vitesse de rotation nominale, une régulation en effort de freinage étant apte à être assurée par l'embrayage passant alternativement d'un état fermé à un état ouvert. [0012] Selon une réalisation, ledit système de freinage est configuré de telle façon que 25 lors d'un freinage en mode de défaillance, l'embrayage non alimenté est apte à assurer une transmission de couple du réducteur au dispositif à vis sans fin. [0013] Selon une réalisation, ledit système de freinage est configuré de telle façon que lors d'une phase de freinage en amplification, un gain multiplie une consigne de l'utilisateur appliqué sur une pédale ou une consigne provenant d'un calculateur moteur dans un mode 30 de fonctionnement autonome du véhicule automobile. 3 [0014] Selon une réalisation, dans la phase de freinage en amplification, le moteur électrique est configuré pour être asservi en couple. [0015] L'invention a également pour objet un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un système de freinage tel que précédemment défini. [0016] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0017] La figure 1, déjà décrite, est une représentation schématique d'un système de freinage électrique selon l'état de la technique; 10 [0018] La figure 2 est une représentation schématique d'un système de freinage électrique selon la présente invention. [0019] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent les mêmes références d'une figure à l'autre. [0020] La figure 2 montre un système de freinage 10 pour véhicule automobile comportant 15 un moteur électrique 11 et un réducteur 12 connecté à un arbre de sortie du moteur électrique 11. Le réducteur 12, par exemple à train d'engrenages planétaires, est destiné à actionner un dispositif à vis sans fin 13 apte à générer un effort presseur, dit effort de freinage, sur un étrier de freinage 14. [0021] En outre, un embrayage 15 est monté entre d'une part le réducteur 12 et d'autre 20 part au dispositif à vis sans fin 13. L'embrayage 15 est apte à prendre un état fermé dans lequel ledit embrayage 15 autorise la génération de l'effort de freinage et un état ouvert dans lequel l'embrayage 15 interrompt l'effort de freinage. [0022] Avantageusement, l'embrayage 15 est un embrayage magnétique multidisques. L'embrayage 15 est du type normalement fermé, c'est-à-dire qu'en l'absence de courant, 25 l'embrayage 15 est fermé par mise en pression des différents disques les uns sur les autres. Lorsque l'actionneur électromagnétique de l'embrayage 15 est parcouru par un courant, les disques s'écartent de sorte que l'embrayage 15 passe à l'état ouvert. Cela permet de répondre à des exigences de sécurité en cas de défaillance de l'embrayage 15 comme cela est expliqué ci-après. 4 [0023] On décrit ci-après les différentes phases de fonctionnement du système de freinage 10 selon l'invention. Lors d'une phase de freinage d'urgence, le moteur électrique 11 (initialement à l'arrêt) reçoit une consigne de serrage élevée et transmet son mouvement à toute la chaîne de transmission. Cette consigne de serrage élevée est par exemple comprise entre 35kN et 45kN pour un moteur de type sans balai ("brushless" en anglais) de 1000W. Cette consigne doit être atteinte en environ 150ms. L'effort est ensuite maintenu jusqu'à l'arrêt complet du véhicule. [0024] Lors d'un cycle de freinage mettant en oeuvre un correcteur de trajectoire de type ESP (pour "Electronic Stability Program" en anglais), le moteur électrique 11 reçoit une 10 consigne de serrage élevée de manière à atteindre une vitesse de rotation nominale à laquelle il est le plus capable de délivrer une puissance mécanique exploitable. Cette consigne de serrage élevée est par exemple comprise entre 35kN et 45kN, tandis que la vitesse nominale est par exemple comprise entre 10000 et 15000 tr/min pour un moteur électrique 11 de type sans balais 1000W. 15 [0025] Le moteur électrique 11 conserve sa vitesse de rotation nominale tant que la sortie du mode de régulation ESP n'est pas validée, ceci afin d'éviter de devoir accélérer le moteur électrique 11 plusieurs fois dans ce cycle au cours duquel la réactivité en effort est primordiale. La régulation en effort de freinage sur des cycles courts est apte à être assurée par l'embrayage magnétique 15 passant alternativement d'un état fermé à un état ouvert. 20 L'effort provient de l'inertie du réducteur 12 et du moteur électrique 11. Un relâchement quasi instantané de l'effort de freinage par débrayage est un avantage en termes de sécurité, dans la mesure où cela évite qu'une roue se mette en glissement et fasse dévier le véhicule de sa trajectoire souhaitée. [0026] Lors d'un cycle de régulation de freinage plus long, le moteur électrique 11 pourra 25 être asservi en couple pour éviter un échauffement trop important de l'embrayage 15. [0027] Lors d'un freinage en mode de défaillance, l'embrayage 15 magnétique non-alimenté assure une transmission de couple du réducteur 12 au dispositif à vis sans fin 13. Le moteur électrique 11 ne peut donc pas glisser. Le moteur électrique 11 fournira un couple statique car l'embrayage 15 doit présenter un couple transmissible plus élevé que celui du 30 moteur électrique 11. 5 [0028] Lors d'une phase de freinage en amplification, un gain multiplie la consigne de l'utilisateur issue d'un enfoncement de pédale ou d'un REVENDICATIONS: 1. Système de freinage électrique (10) pour véhicule automobile comportant: - un moteur électrique (11), - un réducteur (12) connecté à un arbre de sortie du moteur électrique (11), - un dispositif à vis sans fin (13) apte à générer un effort de freinage sur un étrier de freinage (14), caractérisé en ce que ledit système de freinage (10) comporte en outre un embrayage (15) monté entre d'une part le réducteur (12) et d'autre part le dispositif à vis sans fin (13), l'embrayage (15) étant apte à prendre un état fermé dans lequel ledit embrayage (15) autorise la génération dudit effort de freinage et un état ouvert dans lequel l'embrayage (15) interrompt ledit effort de freinage. 2. Système de freinage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage (15) est un embrayage magnétique multidisques. 3. Système de freinage (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'embrayage (15) est du type normalement fermé. 4. Système de freinage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réducteur (12) est à train d'engrenages planétaires. 5. Système de freinage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est configuré de telle façon que, lors d'un cycle de freinage d'urgence, le moteur électrique (11) reçoit une consigne de serrage élevée de sorte qu'un effort de freinage est maintenu jusqu'à un arrêt complet du véhicule automobile. 6. Système de freinage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est configuré de telle façon que, lors d'un cycle de freinage mettant en oeuvre un correcteur électronique de trajectoire, le moteur électrique (11) reçoit une consigne de serrage élevée de façon à atteindre une vitesse de rotation nominale, une régulation en effort de freinage étant apte à être assurée par l'embrayage (15) passant alternativement d'un état fermé à un état ouvert. 7. Système de freinage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est configuré de telle façon que lors d'un freinage en mode de défaillance, l'embrayage (15) non alimenté est apte à assurer une transmission de couple du réducteur (12) au dispositif à vis sans fin (13). 7 8. Système de freinage (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est configuré de telle façon que, lors d'une phase de freinage en amplification, un gain multiplie une consigne de l'utilisateur issue d'un enfoncement de pédale ou une consigne provenant d'un calculateur dans un mode de fonctionnement autonome du véhicule automobile. 9. Système de freinage (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que, dans la phase de freinage en amplification, le moteur électrique (11) est configuré pour être asservi en couple. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un système de freinage (10) 10 tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.