Brevet FR3082577A1 — publié le 20191220

- 1 - [0001] L'invention se rapporte à un système de freinage pour un véhicule. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un organe de freinage et des moyens de friction pour un système de freinage pour un véhicule. [0002] Un système de freinage est par exemple un système de freinage à disque plus communément appelé « frein à disque » ou un système de freinage à tambour plus communément appelé « frein à tambour ». Il comprend en général des moyens de friction reliés à un organe d'actionnement apte à déplacer les moyens de friction en direction d'un organe de freinage fixé à une roue du véhicule. Cela a pour but de mettre les moyens de friction, par exemple des garnitures ou plaquettes de frein, en contact avec l'organe de freinage pour freiner le véhicule par friction ou de les écarter de l'organe de freinage dans le but de cesser le freinage. L'organe d'actionnement est en général couplé à des moyens de transmission destinés à entrainer le déplacement des moyens de friction au moyen de l'énergie fournie par l'organe d'actionnement. Lorsque le système de freinage est un frein à disque, l'organe de freinage est formé par un disque solidaire en rotation de la roue. Dans le cas où le système de freinage est un frein à tambour, l'organe de freinage est formé par un tambour solidaire en rotation de la roue. [0003] L'utilisation du système de freinage engendre la génération de particules du fait de la friction entre les moyens de friction et l'organe de freinage. A titre d'ordre de grandeur, un véhicule peut générer environ 1 kg de particules tous les 40 000 km roulés du fait de cette friction. Cela comprend notamment des particules communément désignées par le code « PM2,5 » qui correspondent aux particules fines de diamètre inférieur à 2,5 pm et qui sont particulièrement nocives. [0004] L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un système de freinage capable de traiter les particules générées lors de la friction entre les 25 moyens de friction et l'organe de freinage. [0005] A cet effet, on prévoit selon l'invention un dispositif de freinage pour un véhicule, qui comprend : - un organe de freinage, - des moyens de friction aptes à venir en contact avec l'organe de freinage, et 30 - un organe de réduction catalytique apte à réduire des résidus résultant d'une friction entre l'organe de freinage et les moyens de friction. [0006] Ainsi, grâce à l'organe de réduction catalytique, il est possible de réduire chimiquement les résidus générés par la friction entre les moyens de friction et l'organe de freinage du fait du freinage. En d'autres termes, l'organe de réduction catalytique 35 permet de transformer les particules en des composants chimiques moins nocifs voire plus du tout nocifs. [0007] Avantageusement, le dispositif de freinage comprend en outre des moyens - 2 - d'aspiration aptes à déplacer les résidus en direction de l'organe de réduction catalytique. [0008] On permet ainsi de déplacer les résidus de friction depuis leur lieu de génération, c'est-à-dire au voisinage des moyens de friction, directement vers l'organe de réduction catalytique. Cela permet de s'assurer que les particules soient bien captées 5 par l'organe de réduction catalytique. [0009] De préférence, les moyens d'aspiration comprennent un moteur électrique, par exemple un moteur électrique sans balai, tel qu'un moteur électrique sans balai triphasé. [00010] De tels moyens d'aspiration sont simples à réaliser et facilement contrôlables. 10 [00011] On prévoit également selon l'invention un système de freinage pour un véhicule comprenant un dispositif de freinage tel que défini dans ce qui précède. [00012] Avantageusement, le système de freinage comprend en outre un organe de pilotage apte à commander une puissance d'alimentation de l'organe de réduction catalytique, l'organe de pilotage étant de préférence porté par le dispositif de freinage. 15 [00013] On peut ainsi gérer le fonctionnement de l'organe de réduction catalytique. Cela est notamment intéressant lorsque le véhicule est un véhicule du type hybride. En effet, un tel véhicule est généralement équipé d'un système de récupération permettant de récupérer de l'énergie lors d'un freinage du véhicule. On parle de freinage régénératif. Or il est impossible de stocker cette énergie si la batterie du véhicule est pleine. Cette 20 batterie servant par ailleurs à alimenter en énergie l'organe de réduction catalytique, l'organe de pilotage peut commander une utilisation intensive de l'organe de réduction catalytique pour réduire les particules lorsque la batterie est pleine ou presque pleine. De cette manière, l'énergie récupérable lors de freinages peut être stockée dans la batterie. De manière inverse, si la batterie présente un niveau de charge inférieur à un niveau prédéterminé, par exemple 90 %, l'organe de pilotage peut commander une utilisation plus modérée de l'organe de réduction catalytique, par exemple seulement lorsque la quantité de particules à réduire dépasse une valeur de seuil prédéterminée. En d'autres termes, l'organe de pilotage rend possible une utilisation intelligente de l'organe de réduction catalytique. [00014] De préférence, l'organe de pilotage est apte à commander une puissance d'aspiration des moyens d'aspiration. [00015] On peut ainsi également contrôler le déplacement des particules à réduire, par exemple afin qu'elles ne s'accumulent pas dans dispositif de freinage ou bien pour les déplacer vers l'organe de réduction catalytique lorsqu'il est prévu d'utiliser ce dernier. [00016] Avantageusement, le système de freinage comprend en outre un conduit d'éjection des résidus réduits par l'organe de réduction catalytique. [00017] Les résidus réduits, qui sont donc devenus moins nocifs, sont ainsi évacués - 3 - de l'organe de réduction catalytique. Il n'y a donc pas besoin de vider manuellement cet organe lorsque les résidus réduits s'y accumulent. [00018] On prévoit de plus un véhicule, notamment un véhicule hybride, comprenant un système de freinage tel que défini dans ce qui précède. 5 [00019] On prévoit aussi selon l'invention un procédé de réduction de particules émises par un véhicule, dans lequel, à bord du véhicule, un organe de réduction catalytique réduit des résidus résultant d'une friction entre un organe de freinage du véhicule et des moyens de friction du véhicule. [00020] Avantageusement, des moyens d'aspiration déplacent les résidus de friction 10 en direction de l'organe de réduction catalytique. [00021] Avantageusement, un organe de pilotage commande une puissance d'alimentation en énergie de l'organe de réduction catalytique, notamment en fonction d'un niveau de charge d'une batterie du véhicule. [00022] Comme expliqué précédemment, cela rend possible une utilisation 15 intelligente de l'organe de réduction catalytique. [00023] Nous allons maintenant présenter un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et à l'appui des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 est un schéma d'un véhicule comprenant un système de freinage selon l'invention, 20 - la figure 2 est un schéma illustrant les principaux éléments du système de freinage de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en section d'un organe de réduction catalytique du système de freinage de la figure 2. [00024] On a représenté en figure 1 un véhicule 2 comprenant un système de freinage 25 4 selon l'invention. Ici, il s'agit d'un véhicule du type hybride, mais on peut toutefois prévoir qu'il s'agisse d'un tout autre type de véhicule. Le système de freinage 4 est lui représenté plus en détails sur la figure 2. [00025] Le système de freinage 4 comprend un dispositif de freinage 6 dont la fonction est de ralentir ou de maintenir à l'arrêt le véhicule 2 lorsque son conducteur le 30 souhaite. Le dispositif de freinage 6 comprend un organe de freinage 8, ici présent sous la forme d'un disque solidaire en rotation d'une roue du véhicule 2. Le dispositif de freinage 6 comprend également des moyens de friction 10 aptes à venir en contact avec l'organe de freinage 8. Les moyens de friction 10 sont ici présents sous la forme de plaquettes de frein. Le dispositif de freinage 6 a ainsi une configuration de frein à disque. 35 A titre de variante de réalisation, il est possible donner au dispositif de freinage une configuration de frein à tambour, auquel cas l'organe de freinage serait formé par un tambour solidaire en rotation de la roue du véhicule. - 4 - [00026] Le freinage du véhicule 2 se fait de manière classique. [00027] Lorsque le véhicule 2 roule, les moyens de friction 10 sont éloignés de l'organe de freinage 8. [00028] Si le conducteur du véhicule utilise un organe d'actionnement de freinage, 5 par exemple une pédale de frein, des moyens d'entrainement (non représentés) font coulisser les moyens de friction 10 en direction de l'organe de freinage 8 jusqu'à ce qu'ils entrent en contact avec celui-ci. Etant donné que l'organe de freinage 8 est solidaire de la roue du véhicule, ce contact génère une friction entre les moyens de friction 10 et l'organe de freinage 8, ce qui permet de transformer l'énergie cinétique de la roue en 10 chaleur. Cela a pour effet de diminuer la vitesse de rotation de la roue et donc de ralentir le véhicule 2. [00029] Une fois que la vitesse du véhicule 2 a diminué jusqu'à une valeur souhaitée par le conducteur, il cesse d'actionner l'organe d'actionnement de freinage. Les moyens d'entrainement font alors coulisser les moyens de friction 10 de manière à les éloigner 15 de l'organe de freinage 8. Le contact entre l'organe de freinage 8 et les moyens de friction 10 cesse, si bien qu'il n'y a plus de friction entre ces deux éléments. Le véhicule n'est alors plus ralenti. [00030] On peut également prévoir que le dispositif de freinage 6 ne soit pas destiné à ralentir le véhicule mais à le maintenir immobile. Le dispositif de freinage 6 serait alors 20 commandé par un organe de blocage, tel qu'un frein à main également connu sous la désignation « frein de parking ». [00031] Le dispositif de freinage 6 comporte une ouverture 12 qui permet aux moyens de friction 10 de communiquer avec des moyens d'aspiration 14 du système de freinage 4. Les moyens d'aspiration 14 sont aptes à aspirer des particules, ou résidus, 25 engendrées par la friction entre les moyens de friction 10 et l'organe de freinage 8 à chaque freinage du véhicule 2. Ici, les moyens d'aspiration 14 sont formés par un moteur électrique, par exemple un moteur électrique sans balai, tel qu'un moteur électrique sans balai triphasé entraînant en rotation un ventilateur, une turbine ou analogue. La rotation de ce moteur permet de générer une dépression suffisante pour aspirer les particules 30 générées par les moyens de friction 10. La rotation du moteur permet par ailleurs de refroidir l'organe de freinage 8 et les moyens de friction 10. Cela a pour effet de limiter leur élévation en température qui est susceptible de détériorer ces éléments et de les rendre moins efficaces pour le freinage du véhicule 2. [00032] Le système de freinage 4 comporte un organe de réduction catalytique 16 35 destiné à réduire les particules lorsqu'elles le traversent. L'organe de réduction catalytique 16 est ici situé en aval des moyens d'aspiration 14 de manière à ce que les particules aspirées soient déplacées en direction de l'organe de réduction catalytique 16. - 5 - [00033] L'organe de réduction catalytique 16 est représenté plus en détails en figure 3. Il comporte un élément chauffant 18 muni de matériau catalyseur permettant la réduction chimique des particules. L'élévation en température permise par l'élément chauffant 18 et la présence de matériau catalyseur permettent de favoriser les réactions 5 chimiques de réduction. [00034] L'organe de réduction catalytique 16 comprend en outre avantageusement un serpentin 20 dans lequel s'écoule un fluide réfrigérant, par l'exemple de l'eau. A cet effet, le système de freinage 4 comprend un conduit d'alimentation en fluide réfrigérant 22 permettant d'alimenter le serpentin 20. Le serpentin 20 a pour fonction de refroidir le 10 gaz sortant de l'organe de réduction catalytique 16 et de limiter les échanges de chaleur entre l'organe de réduction catalytique 16 et les autres éléments du système de freinage 4. [00035] Les particules réduites par l'organe de réduction catalytique 16 sont ensuite éjectées dans une ligne d'échappement 24 du véhicule. La ligne d'échappement 24 15 forme ainsi un conduit d'éjection des résidus réduits par l'organe de réduction catalytique 16. On peut prévoir qu'un autre dispositif de réduction soit prévu dans la ligne d'échappement 24 pour réduire de nouveau les particules avant leur libération dans l'atmosphère. Il peut s'agir par exemple d'un système SCR, sigle pour les termes anglo-saxons « Selective Calatytic Reduction » signifiant « Réduction Catalytique Sélective », 20 destinés spécifiquement à réduire particules d'oxyde d'azote. [00036] Le système de freinage 4 comprend en outre un organe de pilotage 26. Il peut s'agir par exemple d'un ECU, sigle désignant les termes anglo-saxons « Electronic Control Unit » traduisibles en français par « Unité de Contrôle Electrique ». L'organe de pilotage 26 est connecté, de manière filaire ou sans fil, au dispositif de freinage 6, aux 25 moyens d'aspiration 14 et à l'organe de réduction catalytique 16. Ici, les moyens d'aspiration 14, l'organe de réduction catalytique 16 et l'organe de pilotage 26 sont portés par le dispositif de freinage 6. Cela permet à ce dernier de constituer un bloc replissant plusieurs fonctions pouvant être installé en une opération sur la roue du véhicule 2, facilitant ainsi le montage du véhicule 2. 30 [00037] L'organe de pilotage 26 commande le fonctionnement des moyens d'aspiration 14 pour contrôler la rotation de son moteur, et donc sa puissance s'aspiration, en vue de l'aspiration des particules en direction de l'organe de réduction catalytique 16. La puissance d'aspiration est par exemple contrôlée en fonction de la quantité de particules à réduire présente dans le dispositif de freinage 6. 35 [00038] L'organe de pilotage 26 commande également le fonctionnement de l'organe de réduction catalytique 16, notamment en contrôlant la puissance d'alimentation en énergie de l'organe de réduction catalytique 16. Le véhicule 4 étant du type hybride, il - 6 - comprend notamment un système de récupération (non représenté) permettant de récupérer de l'énergie lors d'un freinage du véhicule 4 pour recharger partiellement une batterie du véhicule. Or il est impossible de stocker cette énergie si la batterie du véhicule 4 est chargée. Cette batterie servant par ailleurs à alimenter l'organe de réduction 5 catalytique en énergie, l'organe de pilotage 26 favorise l'utilisation, et donc l'alimentation en énergie, de l'organe de réduction catalytique 16 en vue de réduire les particules si la batterie est chargée ou presque chargée, c'est-à-dire si elle présente un niveau de charge supérieur à un niveau prédéterminé, par exemple 90 % de sa charge totale. Cela permet d'utiliser une partie de l'énergie stockée dans la batterie et de libérer de l'espace 10 de stockage pour l'énergie récupérée. De manière inverse, si la batterie présente un niveau de charge inférieur au niveau prédéterminé, l'organe de pilotage 26 commande une utilisation plus modérée de l'organe de réduction catalytique 16, par exemple seulement lorsque la quantité de particules à réduire dépasse une valeur de seuil prédéterminée. 15 [00039] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Nomenclature : 2 : véhicule 20 4 : système de freinage 6 : dispositif de freinage 8 : organe de freinage 10 : moyens de friction 12 : ouverture 25 14 : moyens d'aspiration 16 : organe de réduction catalytique 18 : élément chauffant 20 : serpentin 22 : conduit d'alimentation en fluide réfrigérant 30 24 : ligne d'échappement 26 : REVENDICATIONS1. Dispositif de freinage (6) pour un véhicule (2), caractérisé en ce qu'il comprend : - un organe de freinage (8), - des moyens de friction (10) aptes à venir en contact avec l'organe de freinage (8), et - un organe de réduction catalytique (16) apte à réduire des résidus résultant d'une friction entre l'organe de freinage (8) et les moyens de friction (10). 2. Dispositif de freinage (6) selon la revendication précédente, comprenant en outre 10 des moyens d'aspiration (14) aptes à déplacer les résidus en direction de l'organe de réduction catalytique (16). 3. Dispositif de freinage (6) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens d'aspiration (14) comprennent un moteur électrique, par exemple un moteur électrique sans balai, tel qu'un moteur électrique sans balai triphasé. 15 4. Système de freinage (4) pour un véhicule (2) comprenant un dispositif de freinage (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 5. Système de freinage (4) selon la revendication précédente, comprenant en outre un organe de pilotage (26) apte à commander une puissance d'alimentation de l'organe de réduction catalytique (16), l'organe de pilotage (26) étant de préférence porté par le 20 dispositif de freinage (6). 6. Système de freinage (4) selon les revendications 2 et 5, dans lequel l'organe de pilotage (26) est apte à commander une puissance d'aspiration des moyens d'aspiration (14). 7. Système de freinage (4) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, 25 comprenant en outre un conduit d'éjection des résidus réduits par l'organe de réduction catalytique (16). 8. Procédé de réduction de particules émises par un véhicule (2), caractérisé en ce que, à bord du véhicule (2), un organe de réduction catalytique (16) réduit des résidus résultant d'une friction entre un organe de freinage (8) du véhicule et des moyens de 30 friction (10) du véhicule. 9. Procédé selon la revendication précédente, dans laquelle des moyens d'aspiration (14) déplacent les résidus de friction en direction de l'organe de réduction catalytique (16). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel un 35 organe de pilotage (26) commande une puissance d'alimentation en énergie de l'organe de réduction catalytique (16), notamment en fonction d'un niveau de charge d'une batterie du véhicule.