Brevet FR3077354A1 — publié le 20190802

DISPOSITIF DE ROUE AVEC FREIN ET AMELIORATION DE FREINAGE CORRESPONDANTE La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de freinage pour véhicules automobiles. Certains prototypes de voiture sont développés de manière à adapter le contact entre la roue et le sol, parfois dans des conditions de sol sévères ou dans des conditions détrempées. Dans ce but, des roues fendues angulairement sont parfois développées. Un objectif de la présente invention est d'améliorer l'efficacité de freinage de véhicules équipés d'un nouveau type de roues. Dans ce but, un dispositif de roue et frein de véhicule automobile, peut 10 comprendre : un axe de roue, un tambour de roue fendu angulairement, destiné à tourner autour de l'axe de roue et à supporter le poids de véhicule en entrant en contact directement avec le sol ou par l'intermédiaire d'un pneu, le tambour de roue comprenant au moins 15 deux segments de roue distincts, chaque segment de roue pouvant être déplacé radialement de manière à modifier son rayon externe maximum mesuré à partir de l'axe de roue, un dispositif d'actionneur de déformation, comprenant un actionneur de déformation configuré de manière à déplacer au moins l'un des segments de roue 20 par rapport à au moins un autre des segments, de telle manière qu'une 2 circonférence externe de la roue soit temporairement déformée d'une forme circulaire à une forme différente (comme, par exemple, une forme ovale ou une forme carrée). La forme différente est avantageusement telle que, comparée à la forme circulaire, la forme différente augmente la surface de contact de la roue sur 5 le sol et/ou elle augmente l'étendue de contact du sol sur la roue suivant la direction de déplacement du véhicule. Le dispositif d'actionneur de déformation comprend un dispositif électronique. Le dispositif électronique est configuré de manière à, au cours d'au moins une opération de freinage prédéfinie, déclencher le dispositif d'actionneur de déformation afin d'imposer une déformation provisoire de la forme du tambour de roue fendu. Le véhicule automobile peut être une voiture, un véhicule à deux roues ou un véhicule à une seule roue. La forme externe de la roue peut, par exemple, être transformée à partir 15 d'une forme circulaire en une forme ovale ou en une forme elliptique, le grand axe de l'ovale ou de l'ellipse étant parallèle à la route. Selon certains modes de réalisation, lorsque le dispositif d'actionneur de déformation est déclenché, un segment vertical peut être forcé de manière à devenir plus court que deux segments inclinés précédant et suivant les segments 20 verticaux, dans l'ordre des segments entourant la roue. La carrosserie de véhicule peut alors se rapprocher du sol au cours du freinage. Par "segment vertical", il faut comprendre un segment pour lequel la direction d'une ligne reliant un centre d'axe de roue et le point externe du segment qui est le plus distant de l'axe de roue, est verticale. Les définitions de "segments 25 horizontaux" et de "segment incliné" peuvent être déduites de cela par analogie. Par "longueur d'un segment", ou "longueur radiale d'un segment", il faut comprendre la longueur reliant un centre d'axe de roue et un point externe du segment qui est le plus distant de l'axe de roue. Le segment n'atteint, de préférence, pas l'axe de roue. 30 Selon d'autres modes de réalisation, lorsque le dispositif d'actionneur de déformation est déclenché, un segment vertical peut rester d'une longueur radiale constante, alors que deux segments inclinés précédant et suivant les segments verticaux peuvent être forcés à s'étendre, s'étendre étant considéré par rapport à leur précédente longueur radiale. Dans ce cas la hauteur de la carrosserie de véhicule par rapport au sol peut 5 rester sensiblement inchangée. La roue peut être entourée par un pneu commun encerclant les différents segments. Le pneu lui-même peut être supporté par une bague de verrouillage déformable. 10 Le dispositif de roue et frein peut aussi comprendre : un dispositif de freinage principal destiné à arrêter le mouvement de rotation du tambour autour de l'axe de roue, un dispositif électronique destiné à déclencher une opération de freinage en vue d'arrêter le véhicule, un élément d'estimation de vitesse de roue destiné à estimer une vitesse de rotation du tambour fendu, un capteur de position de roue destiné à estimer une position angulaire du tambour fendu. Le dispositif électronique peut, en outre, être configuré de manière à déclencher le dispositif d'actionneur de déformation afin d'induire une déformation temporaire de la forme du tambour fendu au cours d'une opération de freinage, uniquement lorsque la vitesse angulaire de la roue est inférieure à un premier seuil de vitesse, et uniquement lorsque la position du tambour fendu est comprise à l'intérieur d'un groupe de positions angulaires prédéfini. Le groupe de positions angulaires prédéfini permet d'assurer que l'actionneur de déformation présente la bonne interaction avec le tambour fendu et aussi que les segments de roue qui sont déplacés sont à la bonne position, à la fois par rapport au dispositif d'actionneur et par rapport au sol. Le dispositif de freinage principal peut comprendre un frein à disque. Un 30 actionneur de déformation peut alors être assemblé sur une même extrémité d'axe qu'un disque de freinage du frein à disque. 4 Le dispositif de roue et frein peut être configuré de telle sorte que, au cours de l'opération de freinage, les segments de roue sont déplacés par l'actionneur de déformation, d'une telle manière que la forme globale de roue est modifiée d'une forme globale ronde pour une forme allongée. Au cours du freinage, les segments 5 de roue sont, de préférence, déplacés radialement pendant le freinage. Selon un mode de réalisation, le tambour de roue peut comprendre deux segments de roue qui sont configurés de manière à être allongés ou raccourcis suivant deux directions radialement opposées, soit de manière à augmenter le diamètre de roue uniquement dans une première direction, de préférence, suivant 10 une direction horizontale, soit, de manière à réduire le diamètre de roue suivant une direction, de préférence, suivant une direction verticale. La forme allongée du tambour peut présenter un rapport d'allongement, diamètre maximum /diamètre minimum, compris entre 1,3 et 1,6. La roue peut comprendre au moins trois segments de roue configurés de 15 telle sorte qu'au moins un segment de roue est configuré de manière à pouvoir être étendu ou rétracté radialement. La roue peut comprendre au moins trois segments de roue configurés de telle sorte qu'au moins deux segments sont configurés de manière à pouvoir être étendus ou rétractés radialement ensemble avec l'actionneur de déformation, afin 20 de gagner tous les deux une longueur radiale différente de celle d'au moins un autre segment de roue. Les segments de roue peuvent être entourés par une bague de verrouillage déformable commune. La bague de verrouillage peut être conçue de manière à définir la forme externe de la roue. De préférence, la bague de verrouillage est de 25 forme ronde dans une première configuration de l'actionneur de déformation, et la bague de verrouillage est configurée de manière à présenter une forme allongée, telle qu'une forme ovale ou une forme elliptique, dans au moins une autre configuration de l'actionneur de déformation, correspondant à une configuration de freinage. Dans certains modes de réalisation, tous les segments de roue peuvent être déplacés radialement. Le dispositif de roue et frein peut alors comprendre deux 5 pattes pouvant s'étendre radialement, chaque extrémité de patte étant orientée en permanence vers le sol, à partir d'une extrémité de patte d'axe de roue vers une extrémité de patte externe, suivant une direction inclinée fixe par rapport au sol. Le dispositif de roue et frein peut aussi comprendre un tambour fendu 5 configuré de manière à tourner autour des pattes pouvant s'étendre, de telle sorte que chaque extrémité de patte externe est orientée en permanence vers au moins un segment de roue, lequel segment peut être pressé vers l'extérieur de la roue par la patte pouvant s'étendre. Le dispositif électronique peut être configuré de manière à déclencher le 10 dispositif d'actionneur de déformation afin d'étendre les pattes pouvant s'étendre au cours d'une opération de freinage, uniquement si la position du tambour fendu est comprise dans un groupe de positions angulaires prédéfini. De préférence, les dimensions angulaires de tous les segments de roue sont identiques. 15 Chaque segment de roue peut comporter une surface de pression faisant face au centre de la roue, et encerclant les extrémités de patte externes. Le segment de roue lui-même peut avoir une partie de centrage s'étendant vers l'intérieur de la roue, la partie de centrage se rapprochant plus de l'axe de roue que le rayon des surfaces de pression, ce dernier étant imposé par le rayon externe des extrémités 20 de patte externes. L'extrémité de patte externe de chaque patte pouvant s'étendre peut être équipée d'un rouleau de contact. Dans des conditions de conduite normales du véhicule, le rouleau de contact peut rouler sur les surfaces de pression successives encerclant l'extrémité de patte. Dans des conditions de freinage, le rouleau peut 25 être utilisé afin d'exercer un effort de pression à partir de la patte vers le segment de roue, l'effort étant appliqué radialement vers l'extérieur de la roue. De préférence, l'étendue angulaire de chaque segment de roue est supérieure à une étendue angulaire d'une partie d'extrémité mobile des pattes pouvant s'étendre de telle sorte que, pour un groupe de positions angulaires spécifique du 30 tambour, chaque patte pouvant s'étendre peut être déclenchée. Le dispositif de roue et frein peut aussi comprendre : 6 un moyeu tournant destiné à maintenir les segments de roue en rotation autour de l'axe de roue, un groupe de renforts de pression radiaux, destinés à relier le moyeu et chaque segment de roue, et à appliquer un effort radial entre le moyeu et chaque 5 segment de roue, de manière à presser chaque segment de roue radialement contre la bague de verrouillage déformable. De cette manière, la forme externe finale de la bague de verrouillage, résulte : des efforts de renfort de pression, du comportement élastique de la bague de verrouillage et de l'action, lorsque l'action est déclenchée, des pattes pouvant 10 s'étendre. Les renforts de pression peuvent chacun comprendre un ressort et/ou un piston hydraulique. Les pattes pouvant s'étendre peuvent comprendre des pistons hydrauliques et peuvent être commandées par le dispositif électronique. 15 Le dispositif de roue et frein peut aussi comprendre : un dispositif de freinage à disque principal destiné à arrêter le mouvement de rotation du moyeu autour de l'axe de roue, au moins un moyen de détection angulaire destiné à estimer une position angulaire d'au moins un segment de roue par rapport à chaque patte, et à 20 déterminer à quels moments une expansion des pattes fait que les pattes sont, de préférence, configurées de telle sorte que l'action des renforts de pression ramènent la bague de verrouillage déformable de nouveau vers sa forme circulaire normale une fois que l'action des pattes pouvant s'étendre est arrêtée. L'invention se rapporte aussi à un véhicule automobile comprenant au moins 25 deux dispositifs de roue et frein avant tels que décrits ci-dessus, et/ou comprenant au moins deux dispositifs de roue et frein arrière tels que décrits ci-dessus. L'invention comprend aussi un procédé d'amélioration de freinage, dans lequel un dispositif d'actionneur modifie la forme externe d'une roue de véhicule lorsque la vitesse de rotation de la roue a déjà été réduite au-dessous d'une 30 première limite. De préférence, le dispositif d'actionneur modifie la forme externe d'une roue de véhicule de manière à allonger la forme de roue suivant une 7 direction parallèle au sol. Dans certains modes de réalisation, le dispositif d'actionneur peut être déclenché uniquement pour certaines positions angulaires. La présente invention et ses avantages vont être mieux compris à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation particulier représenté 5 par les dessins annexés, ce mode de réalisation étant cité en tant qu'exemple non limitatif. La figure 1 est une description schématique d'un dispositif de roue et frein selon l'invention ; la figure 2 montre une coupe verticale d'une partie de roue appartenant au 10 dispositif de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en éclaté d'une roue appartenant au dispositif de la figure 1 ; les figures 4a et 4b représentent un profil de déformation possible d'une roue appartenant à un mode de réalisation de la présente invention ; et 15 les figures 5a et 5b représentent un autre profil de déformation possible d'une roue appartenant à un mode de réalisation de la présente invention. Comme cela est représenté sur la figure 1, un dispositif de roue et frein 1 comprend : une extrémité d'axe 2, fixée sur la carrosserie de véhicule et configurée de 20 manière à imposer l'axe de rotation de la roue, un moyeu central, tournant autour de l'extrémité d'axe, un tambour fendu angulairement 6, comprenant un certain nombre de segments de roue 20, ici 10 segments de roue de même amplitude angulaire, des renforts de pression radiaux, ici des ressorts radiaux 5, destinés à exercer 25 un effort radial entre le moyeu 4 et les segments de roue 20 ; les ressorts peuvent être partiellement insérés dans le moyeu à une première extrémité, et/ou dans des segments de roue à l'autre extrémité ; ils peuvent, en variante, être placés autour de parties en saillie soit du moyeu et/ou des segments de roue ; un guidage radial peut être formé par des parties de moyeu pénétrant des segments de roue, ou 30 l'inverse. Le dispositif de roue comprend aussi une bague de verrouillage déformable 8 17, comprenant ici un élément de verrouillage métallique, élastomère ou composite 7, et comprenant aussi un pneu encerclant l'élément de verrouillage 7 et les segments de roue 20. L'élément de verrouillage compense ici les efforts exercés par les ressorts 5 et assure aussi un support pour le pneu 8. 5 Le dispositif de roue et frein comprend deux pattes d'actionneur 3, avec une extrémité interne fixée sur l'extrémité d'axe et une extrémité externe équipée d'un rouleau 16 placé de manière à presser sur l'un des segments de roue, lorsque la patte est étendue. La direction de patte est au niveau d'un plan incliné, qui forme un angle a avec la direction verticale du véhicule. L'angle a peut, par exemple, 10 être compris entre 20° et 90°. Le dispositif de roue et frein comprend un dispositif électronique 10, qui est configuré de manière à détecter un besoin de freinage et/ou un signal freinage émis à partir d'une pédale de frein 13. Le dispositif électronique comprend un élément d'estimation de vitesse de 15 roue 11 qui est configuré de manière à mesurer, ou à calculer, une vitesse de rotation de la roue. Le dispositif électronique comprend aussi des dispositifs formant capteur de position de roue 12 (représentés sur la figure 2). Lorsque le freinage est demandé, le dispositif électronique peut, à un instant spécifique au cours de l'opération de freinage, déclencher une expansion I(t) des pattes 20 d'actionneur 3, prenant en compte une vitesse de rotation 111(t) de la roue et une position angulaire y(t) de la roue. L'expansion des pattes d'actionneur 3 provoque un changement de la forme externe globale de la roue, augmentant la surface de contact entre le pneu et la route. Cette opération de freinage secondaire peut être déclenchée lorsque la roue a déjà été ralentie par une opération de freinage 25 principale, par exemple par une opération de freinage par disque. La figure 2 montre une section verticale d'une partie de roue appartenant au dispositif de la figure 1 ; certains éléments sont déjà décrits sur la figure 1, des éléments identiques étant définis par les mêmes références. Comme on le voit sur la figure 2, chaque segment de roue peut comporter 30 une surface de pression 14 faisant face au centre de la roue et encerclant les rouleaux 16 des extrémités de patte externe, de manière à venir en contact avec les 9 rouleaux, évitant un contact brutal entre la patte et le segment de roue lorsque l'extension de la patte est déclenchée. Le segment de roue lui-même peut comporter une partie de centrage 15 s'étendant vers l'intérieur de la roue, la partie de centrage 15 se rapprochant plus de l'axe de roue que le rayon de contact imposé 5 par le rayon externe des extrémités de patte externe. La roue peut être équipée d'un dispositif de freinage principal, ici un dispositif de freinage avec un disque 9. Dans le but d'améliorer la surface de contact avec le sol, l'expansion de patte est adaptée au changement de la forme globale de la roue et de la forme globale de 10 l'élément de verrouillage 7 et du tambour fendu 6 situé au-dessous. La figure 3 est une vue en éclaté, destinée à distinguer les différents composants de la roue permettant d'obtenir une roue pouvant être déformée de manière active. Certains éléments ont déjà été décrits sur les figures 1 et 2, des éléments identiques étant définis par les mêmes références. Les éléments 2, 3, 16 15 sur la droite de l'image présentent une position angulaire constante par rapport à l'axe x correspondant à l'axe géométrique de l'axe de roue. Les éléments 4, 5, 6, 12, 7, 8 sur le côté gauche de l'image, de même que le disque de frein tournant 9, tournent autour de l'axe x au cours du déplacement du véhicule. Comme on peut le voir sur la figure 3, le dispositif de patte 3, ou plus 20 généralement l'actionneur de déformation 3, est, de préférence, placé le long de l'axe x de la roue, afin d'être plus proche du châssis central de véhicule que le disque de frein tournant 9. De cette manière, le dispositif de roue déformable peut être dans fourni comme un dispositif complet préalablement assemblé autour d'un axe d'arbre central. A la fois le disque de frein 9 et le dispositif d'actionneur 3 25 peuvent être fournis montés préalablement autour de l'axe d'arbre. Après que l'axe d'arbre a été assemblé sur le châssis de véhicule, le dispositif d'actionneur 3 peut alors être bloqué en rotation par rapport au bâti de véhicule. Par exemple, de longues vis (non représentées sur les figures), traversant le châssis et le dispositif d'actionneur de déformation, peuvent être insérées dans ce but. 30 La figure 4a représente une forme de roue au cours du déplacement, la figure 4b représente la même partie de roue au cours du freinage. Tous les renforts 10 de pression sont ici allongés une fois que les pattes ont été déclenchées ; la forme change de ronde sur la figure 4a à elliptique sur la figure 4b. Certains éléments sont déjà représentés sur la figure 1, des éléments identiques étant définis par les mêmes références. 5 La figure 5a représente, dans un mode de réalisation différent, une forme de roue au cours du déplacement de véhicule, la figure 5b représente la même partie de roue au cours du freinage. Une fois que l'extension des pattes a été déclenchée, les renforts de pression verticaux deviennent plus court, alors que les renforts latéraux sont allongés. Le raccourcissement des pattes verticales peut être obtenu 10 du fait de la réaction de l'élément de verrouillage déformable 7 à la pression exercée par les pattes d'actionneur 3, en choisissant un angle des pattes a approprié. Dans ce mode de réalisation, la forme de roue change de ronde sur la figure 5a à ovale sur la figure 5b. Certains éléments sont déjà représentés sur la figure 1, des éléments identiques étant définis par les mêmes références. 15 Il a été considéré que le dispositif de freinage et le procédé de freinage associé selon la présente invention réduisent la distance de freinage d'urgence à environ la moitié de la distance de freinage sans changement actif de forme de roue pour des vitesses de véhicule initiales comprises entre 50 km/h et 200 km/h. REVENDICATIONS1. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile (1), comprenant un axe de roue, un tambour de roue fendu angulairement (6), destiné à tourner autour de l'axe de roue, et à supporter le poids de véhicule en entrant en contact directement avec le sol ou par l'intermédiaire d'un pneu (8), le tambour de roue (6) comprenant au moins deux segments de roue distincts (20), chaque segment de roue pouvant 10 être déplacé radialement de manière à modifier son rayon externe maximum mesuré à partir de l'axe de roue, un dispositif d'actionneur de déformation comprenant un actionneur de déformation (3) configuré de manière à déplacer au moins l'un des segments de roue (20) par rapport à au moins un autre segment (20), de telle manière qu'une 15 circonférence externe de la roue soit temporairement déformée d'une forme circulaire à une forme différente, caractérisé en ce que le dispositif d'actionneur de déformation comprend un dispositif électronique (10), le dispositif électronique étant configuré de manière à, au cours d'au moins une opération de freinage prédéfinie, déclencher le 20 dispositif d'actionneur de déformation afin d'imposer une déformation provisoire de la forme du tambour de roue fendu (6). 2. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile selon la revendication 1, comprenant, en outre : un dispositif de freinage principal (9) destiné à arrêter le mouvement de 25 rotation du tambour autour de l'axe de roue, un dispositif électronique (10) destiné à déclencher une opération de freinage en vue d'arrêter le véhicule, un élément d'estimation de vitesse de roue (11) destiné à estimer une vitesse de rotation du tambour fendu, 30 un capteur de position de roue (12) destiné à estimer une position angulaire du tambour fendu. 12 dans lequel le dispositif électronique (10) est configuré de manière à déclencher le dispositif d'actionneur de déformation afin d'induire une déformation temporaire de la forme du tambour fendu (6) au cours d'une opération de freinage, uniquement lorsque la vitesse angulaire de la roue est inférieure à un 5 premier seuil de vitesse, et uniquement lorsque la position du tambour fendu (6) est comprise à l'intérieur d'un groupe de positions angulaires prédéfini. 3. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile selon les revendications 1 ou 2, configuré de telle sorte que, pendant l'opération de freinage prédéfinie, les segments de roue sont déplacés par l'actionneur de déformation, 10 d'une telle manière que la forme globale de roue est modifiée d'une forme globale ronde pour une forme allongée. 4. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile selon la revendication 3, la roue comprenant au moins trois segments de roue (20) configurés de telle sorte qu'au moins un segment de roue est configuré de manière 15 à pouvoir être étendu ou rétracté radialement par rapport à au moins un autre segment de roue (20). 5. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile selon la revendication 4, la roue comprenant au moins trois segments de roue (20) configurés de telle sorte qu'au moins deux segments (20) sont configurés de 20 manière à pouvoir être étendus ou rétractés radialement ensemble avec l'actionneur de déformation (3), afin de gagner tous les deux une longueur radiale différente de celle d'au moins un autre segment de roue. 6. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, les segments de roue (20) étant entourés par 25 une bague de verrouillage déformable commune (7, 17), la bague de verrouillage définissant la forme externe de la roue, la bague de verrouillage (7, 17) étant de forme ronde dans une première position de l'actionneur de déformation (3) et la bague de verrouillage étant configurée de manière à présenter une forme allongée dans au moins une autre position de l'actionneur de déformation (3). 30 7. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile selon la revendication 6, dans lequel tous les segments de roue (20) peuvent être déplacés 13 radialement, le dispositif de roue et frein comprenant deux pattes pouvant s'étendre radialement (3), chaque extrémité de patte étant orientée en permanence, à partir d'une extrémité de patte d'axe de roue vers une extrémité de patte externe, suivant une direction inclinée fixe (a) vers le sol 5 un tambour fendu (6) configuré de manière à tourner autour des pattes pouvant s'étendre (3), de telle sorte que chaque extrémité de patte externe est orientée en permanence vers au moins un segment de roue (20), et peut être pressée vers l'extérieur de la roue contre la patte pouvant s'étendre, et le dispositif électronique (10) étant configuré de manière à déclencher le dispositif d'actionneur de déformation afin d'étendre les pattes pouvant s'étendre (3) au cours d'une opération de freinage, uniquement si la position du tambour fendu (6) est comprise dans un groupe de positions angulaires prédéfini. 8. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile selon la revendication 7, comprenant, en outre : un moyeu tournant (4) destiné à maintenir les segments de roue (20) en rotation autour de l'axe de roue, un groupe de renforts de pression radiaux (5), destinés à relier le moyeu (4) et chaque segment de roue (20), et à appliquer un effort radial entre le moyeu (4) et chaque segment de roue (20), de manière à presser chaque segment de roue (20) 20 radialement contre la bague de verrouillage déformable (7, 17). 9. Dispositif de roue et frein de véhicule automobile selon la revendication 8, comprenant : un dispositif de freinage à disque (9) destiné à arrêter le mouvement de rotation du moyeu autour de l'axe de roue, 25 au moins un moyen de détection angulaire (12) destiné à estimer une position angulaire d'au moins un segment de roue (20) par rapport à chaque patte et à déterminer à quels moments une expansion des pattes (3) fait que les pattes pressent uniquement sur un segment de roue (20). 10. Véhicule automobile comprenant au moins deux dispositifs de roue 30 et frein avant (1) selon l'une quelconque des revendications, et/ou comprenant au moins deux dispositifs de roue et frein arrière (1) selon l'une quelconque des 14 revendications.