Brevet FR3158685A1 — publié le 20250801

Système de freinage d’un véhicule automobile comprenant au moins un circuit hydraulique de freinage (12, 14) comportant plusieurs actionneurs de frein (24) reliés entre eux par ce circuit (12, 14) qui transmet une pression d’un liquide de frein pour serrer des éléments en rotation (22), au moins un actionneur de frein (24) comportant sur son entrée de liquide de frein une vanne pilotée (26) qui est ouverte dans les conditions normales de roulage, et comportant un dispositif de contrôle de la vanne prenant en compte la température de l’actionneur (24) pour fermer cette vanne (26). Figure 2 SYSTEME DE FREINAGE DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC VANNES DE PROTECTION CONTRE LA VAPORISATION DU LIQUIDE DE FREIN La présente invention concerne un système de freinage de véhicule automobile comprenant un fluide hydraulique de commande, équipé de vannes de protection contre la vaporisation de ce fluide, ainsi qu’un procédé de fonctionnement d’un tel système et un véhicule automobile équipé de ce système de freinage. Les véhicules automobiles comportent généralement un circuit de freinage comprenant un maître-cylindre commandé par la pédale de frein, transmettant la pression d’un liquide de frein aux différents actionneurs de frein de roue qui freinent la rotation d’un disque ou d’un tambour par le frottement de garnitures générant une énergie thermique. En cas de freinage prononcé, notamment à partir d’une vitesse élevée du véhicule ou dans une longue descente de montagne nécessitant des freinages fréquents, on peut obtenir une élévation importante de la température des garnitures de frein transmise par conduction au liquide de frein entrant dans les actionneurs qui peut atteindre sa température d’ébullition. En particulier, les différents types de fluides de freinage normalisés présentent à l’origine une température d’ébullition supérieure à 200°C, pouvant dépasser 260°C pour certains types, mais ils sont hydrophiles et avec un chargement en humidité au cours du temps ils peuvent présenter une température d’ébullition approchant les 150°C. On obtient alors un risque de formation dans un frein chauffant fortement d’un bouchon de vapeur, appelé « vapor lock » en langue anglaise, qui donnera une élasticité importante à la colonne de liquide du circuit comprenant ce frein, empêchant la transmission d’une pression sur les garnitures. La vitesse du véhicule ajoutant une circulation d’air frais de refroidissement autour des freins des roues, on peut obtenir en particulier ce phénomène après un freinage prolongé ayant fortement chauffé les freins, alors que le véhicule présente une vitesse faible qui ne les refroidit plus. Les véhicules automobiles comportent généralement deux circuits indépendants partant du maître-cylindre équipé de deux pistons disposés en tandem, qui alimentent chacun le plus généralement les freins des roues disposés sur une même diagonale du véhicule suivant un schéma en « X », ou en variante les deux freins d’un même essieu suivant un schéma en « I+I ». Les échauffements des freins de roue sont généralement similaires sur un même essieu présentant les mêmes types de frein et des charges équivalentes, mais peuvent être différents entre l’avant et l’arrière du véhicule. Dans le cas du schéma du circuit de freinage en « X », qui est le plus fréquent, si un bouchon de vapeur apparaît sur les deux freins avant alors les deux freins arrière sont aussi inopérants. Dans le cas d’un schéma en « I+I » pour un bouchon de vapeur sur les deux freins avant, comme sur un seul, alors on garde l’usage des freins arrière. Pour éviter ces problèmes un type de circuit de freinage connu, présenté notamment par le document KR-A-20070065104, comporte une boucle de retour du liquide de frein lorsque le freinage est relâché, qui part d’une vanne thermostatique fixée sur l’actionneur de frein pour passer ensuite dans un serpentin de refroidissement par l’air ambiant, puis retourner enfin sur la canalisation d’alimentation en amont de cet actionneur. La vanne thermostatique s’ouvre lorsqu’elle détecte une température trop élevée du liquide de frein dans l’actionneur, et un clapet anti-retour ferme l’arrivée de la canalisation d’alimentation ce qui oblige ce liquide lors de la vidange après l’arrêt du freinage à passer par le serpentin de refroidissement pour revenir vers cette canalisation puis au maître-cylindre. On obtient une possibilité de refroidissement du fluide, qui est peu efficace pour les faibles vitesses du véhicule donnant une petite ventilation du serpentin. Un autre type de circuit de freinage connu, présenté notamment par le document US-A-4867280, comporte une membrane ou un piston disposé dans l’actionneur de frein, qui reçoit d’un côté le liquide d’alimentation venant du maître-cylindre pour le transmettre de l’autre côté à un deuxième liquide de frein actionnant les deux pistons d’un étrier de serrage d’un disque. De cette manière on sépare deux fluides différents soumis à la même pression, ce qui permet de prévoir pour le deuxième liquide de frein dans l’actionneur une meilleure résistance à l’ébullition, alors que le premier liquide arrivant du maître-cylindre présente des meilleures qualités pour les autres paramètres comme la tenue à la corrosion ou la lubrification. Toutefois la gestion de deux fluides différents et complexes, en particulier en cas d’entretien lors du renouvellement des fluides, ou de réparation, avec des risques d’erreur pour le choix de ces fluides. Un autre type de circuit de freinage connu, présenté notamment par le document FR-A1-2800821, comporte deux orifices de raccordement de l’actionneur de frein, un entrant et un sortant, permettant une circulation du liquide de frein dans cet actionneur contrôlée par des électrovannes, qui est activée lors des freinages commandés par la pédale de frein ou par une pompe de circulation de ce liquide. On obtient par la circulation du fluide dans l’actionneur un échange de calories vers le circuit hydraulique concerné qui s’échauffe, et qui nécessite aussi par ailleurs un dispositif de refroidissement. De plus ce circuit utilise une pompe qui présente une masse et un coût additionnel. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un système de freinage d’un véhicule automobile comprenant au moins un circuit hydraulique de freinage comportant plusieurs actionneurs de frein reliés entre eux par ce circuit qui transmet une pression d’un liquide de frein pour serrer des éléments en rotation, ce système étant remarquable en ce qu’au moins un actionneur de frein comporte sur son entrée de liquide de frein une vanne pilotée qui est ouverte dans les conditions normales de roulage, et comporte un dispositif de contrôle de la vanne prenant en compte la température de l’actionneur pour fermer cette vanne. Un avantage de ce système de freinage est qu’en cas de risque d’ébullition du liquide de frein contenu dans un actionneur du circuit, qui subit un échauffement trop important, la détection de la température élevée de cet actionneur peut déclencher aussitôt la fermeture de la vanne par son dispositif de contrôle. On obtient une isolation de l’actionneur qui peut contenir de la vapeur venant du liquide, ce qui permet d’empêcher cette vapeur de remonter par sa canalisation d’alimentation dans le circuit en laissant alors le reste du circuit comprenant au moins un autre actionneur restant fonctionnel. Le système de freinage selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le dispositif de contrôle de la vanne comporte un élément sensible à la température de l’actionneur de frein. Avantageusement, l’élément sensible à la température du dispositif de contrôle comporte un composant qui se dilate avec la température. Dans ce cas, en particulier le composant peut comporter un fluide se vaporisant, un matériau se liquéfiant ou un dispositif à lames qui se dilate. Avantageusement, chaque vanne pilotée comporte un ressort de rappel qui agit à l’encontre du dispositif de contrôle de cette vanne pour tendre à remettre la vanne dans sa position ouverte. En complément, chaque vanne pilotée peut comporter un clapet anti-retour disposé en parallèle, qui est passant en allant de l’actionneur de frein vers le circuit. L’invention a aussi pour objet un procédé de fonctionnement d’un système de freinage comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce que lors d’un échauffement d’un actionneur de frein dépassant une température inférieure au seuil de température d’ébullition du liquide, son dispositif de contrôle de la vanne met automatiquement cette vanne dans une position fermée. L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce que qu’il comporte deux circuits de freinage comprenant chacun au moins un frein de roue équipé d’une vanne pilotée. En particulier, le véhicule peut comporter deux circuits de freinage agissant chacun sur deux freins de roue disposés en diagonale sur le véhicule. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 présente pour un système de frein selon l’art antérieur un graphique d’évolution dans le temps de la température des garnitures de freinage d’un frein de roue, et de son liquide de frein lors d’un freinage important ; FIG. 2 présente un schéma d’un circuit de freinage de véhicule automobile selon l’invention ; et FIG. 3 présente la vanne pilotée de chaque actionneur de frein de ce circuit. La FIG. 1 présente lors d’un freinage puissant d’un véhicule à grande vitesse, en fonction du temps t disposé sur l’axe horizontal, la température T° des garnitures de serrage de l’élément tournant freiné par un frein du véhicule 2, qui peut être un disque ou un tambour, et la température du liquide de frein 4 contenu dans l’actionneur de ce frein. A partir du temps t0 où commence le freinage, l’actionneur de frein étant à la température ambiante T°0, on constate d’abord un échauffement très rapide des garnitures de freins dû à la grande vitesse de frottement qui donne une puissance de freinage importante, puis avec la diminution de la vitesse un échauffement de moins en moins rapide qui se termine au temps t1 quand le véhicule s’arrête avec une température maximum des garnitures T1. En pratique la température des garnitures peut dépasser 500°C, et même atteindre 1000°C dans des conditions extrêmes. Pendant le freinage du véhicule on a une certaine diffusion des calories autour des garnitures de frottement par conduction avec les éléments en contact, et par convection dans l’air ambiant qui dépend de la vitesse du véhicule générant un flux d’air. La courbe de température des garnitures 2 résulte de l’évolution de la puissance thermique produite par le freinage est des capacités de refroidissement. Pendant cette même période de roulage du véhicule jusqu’à son arrêt complet, on a une lente diffusion par conduction de l’énergie thermique produite par les garnitures, qui touche le liquide de frein se trouvant à proximité dans les pistons de serrage de ces garnitures. A l’arrêt du véhicule au premier temps t1 la température du liquide 4 dans la commande de frein a atteint une température modérée T2 qui est inférieure à sa température de seuil d’ébullition T3 A partir du premier temps t1, la température des garnitures 2 décroît au début rapidement, dû à l’écart de température important avec l’air ambiant et avec les éléments en contact, puis de moins en moins vite suivant la réduction de cet écart. Cette diminution progressive de la température des garnitures est limitée par le fait que le véhicule étant à l’arrêt, il n’y a plus de flux d’air venant du déplacement. Mais en parallèle l’énergie thermique contenue dans les garnitures et ses éléments proches, présentant une masse élevée avec une forte capacité calorifique, continue à se transmettre au liquide de frein de l’actionneur qui voit sa température 4 continuer à monter. Au deuxième temps t2 la température du liquide de frein 4 atteint la température de seuil d’ébullition T3, ce liquide commence à se vaporiser en formant dans l’actionneur de frein un volume de gaz compressible. Après le deuxième temps t2 la température des garnitures 2 continue à baisser progressivement en même temps que celle du liquide de frein 4 à monter lentement, pour arriver au troisième temps t3 à une convergence de ces températures qui deviennent uniforme sur l’ensemble de l’actionneur de frein mais toujours supérieures au seuil d’ébullition T3. Le liquide de frein continue à produire de la vapeur. Enfin au quatrième temps t4 l’ensemble de l’actionneur atteint une température passant en dessous du seuil d’ébullition T3, son refroidissement permet alors une condensation progressive de la vapeur de liquide de frein. On obtient entre le deuxième temps t2 et le quatrième temps t4 lorsque le conducteur commande la pédale de frein en déplaçant avec le maître-cylindre un volume de liquide d’un circuit hydraulique du véhicule, une compression élastique de la vapeur dans l’actionneur concerné de ce circuit qui empêche une montée en pression du liquide dans l’ensemble du circuit. Tous les actionneurs de ce circuit ne sont plus opérationnels. La FIG. 2 présente un système de freinage selon l’invention, comprenant la pédale de frein 8 qui agit sur un maître-cylindre 10 alimentant deux circuits hydrauliques indépendants 12, 14, passant chacun par un dispositif de modulation de la pression 16 d’une fonction de sécurité comme une fonction d’antiblocage des roues du type « ABS » ou une fonction de correction de trajectoire du type « ESC ». Chaque circuit hydraulique 12, 14 se prolonge après le dispositif de modulation de pression 16 par une canalisation individuelle 18 reliée à un frein de roue 20 comprenant un élément en rotation 22 et un actionneur de frein 24, en passant par une vanne pilotée de sécurité 26 alimentant les pistons intérieurs de cet actionneur. La FIG. 3 présente la vanne pilotée 26 disposée entre la canalisation individuelle 18 et l’actionneur de frein 24, dans sa position normalement ouverte au repos O qui est passante. La vanne pilotée 26 comporte un élément sensible à la température 34, directement relié à l’actionneur 24 pour capter sa température, qui au-dessus d’une température un peu inférieure au seuil de température d’ébullition T3 se dilate à l’encontre d’un ressort de rappel disposé à l’opposé 36 qui tend à remettre cette vanne dans sa position ouverte O, en provoquant un coulissement d’un tiroir intérieur qui passe la vanne dans sa position fermée F. L’élément sensible à la température 34 peut comporter tout composant se dilatant comme un fluide se vaporisant, un matériau comme une cire se liquéfiant, ou un dispositif à deux lames qui se dilate en changeant de position. On obtient avec le coulissement du tiroir intérieur de la vanne pilotée 26 donnant la position fermée F, une fermeture du passage entre l’actionneur 24 et sa canalisation 18 qui isole cet actionneur en empêchant que la vapeur produite par son liquide de frein contenu à l’intérieur, si sa température continue à monter pour atteindre le seuil d’ébullition T3, ne remonte dans cette canalisation. Le deuxième frein de roue 20 qui est relié par le même circuit hydraulique 12, 14 au frein de roue comportant la vapeur, reste opérationnel. On obtient dans le cas d’une mise en sécurité d’un frein d’une roue avant, pour un schéma du circuit hydraulique du véhicule en « X » le frein arrière de ce circuit qui reste opérationnel, ou pour un schéma en « I+I » le deuxième frein de l’essieu avant qui reste opérationnel. Après le quatrième temps t4 comprenant une température du liquide de frein 4 qui passe en dessous de la température de seuil d’ébullition T3, on obtient une rétractation progressive de l’élément sensible à la température 34, et un retour de la vanne pilotée 26 vers sa position normalement ouverte O sous l’effet du ressort de rappel 36 qui se fait après la condensation complète de la vapeur. Le frein de roue concerné 20 redevient actif. Un clapet anti-retour 40 peut en option être disposé en parallèle de la vanne pilotée 26, avec une direction passante de l’actionneur 24 vers la canalisation individuelle du frein concerné 18, et un blocage dans l’autre direction. On obtient lors d’un freinage en cas de fermeture de la vanne pilotée 26, avec le clapet anti-retour 40 une pression dans le circuit 12 délivrée à la canalisation de frein 18 qui ne part pas vers la partie gazeuse contenue dans l’actionneur concerné 24, en rendant opérationnel le reste de ce circuit. Et on obtient lors du relâchement de la pédale de frein 8 un retour assuré du liquide de frein vidant l’actionneur 24 en passant par le clapet anti-retour 40, qui donne une chute de pression rapide de ce frein. On notera que le système de freinage selon l’invention comporte des modifications mineures affectant seulement les actionneurs de frein 20, sans toucher au reste du circuit, qui peuvent donc être mises en œuvre facilement sur des nouveaux véhicules ou des véhicules existants. On peut en particulier disposer la vanne pilotée de sécurité 26 seulement sur les freins avant du véhicule qui sont soumis à des échauffements plus importants pour réduire les coûts. Système de freinage d’un véhicule automobile comprenant au moins un circuit hydraulique de freinage (12, 14) comportant plusieurs actionneurs de frein (24) reliés entre eux par ce circuit (12, 14) qui transmet une pression d’un liquide de frein pour serrer des éléments en rotation (22), caractérisé en ce qu’au moins un actionneur de frein (24) comporte sur son entrée de liquide de frein une vanne pilotée (26) qui est ouverte (O) dans les conditions normales de roulage, et comporte un dispositif de contrôle de la vanne (34) prenant en compte la température de l’actionneur (24) pour fermer cette vanne (26). Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de la vanne (34) comporte un élément sensible à la température de l’actionneur de frein (24). Système de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’élément sensible à la température du dispositif de contrôle (34) comporte un composant qui se dilate avec la température. Système de freinage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le composant comporte un fluide se vaporisant, un matériau se liquéfiant ou un dispositif à lames qui se dilate. Système de freinage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque vanne pilotée (26) comporte un ressort de rappel (36) qui agit à l’encontre du dispositif de contrôle de cette vanne (34) pour tendre à remettre la vanne (26) dans sa position ouverte (O). Système de freinage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque vanne pilotée (26) comporte un clapet anti-retour (40) disposé en parallèle, qui est passant en allant de l’actionneur de frein (24) vers le circuit (12, 14). Procédé de fonctionnement d’un système de freinage selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors d’un échauffement d’un actionneur de frein (24) dépassant une température inférieure au seuil de température d’ébullition du liquide (T3), son dispositif de contrôle de la vanne (34) met automatiquement cette vanne (26) dans une position fermée (F). Véhicule automobile équipé d’un système de freinage selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comporte deux circuits de freinage (12, 14) comprenant chacun au moins un frein de roue (20) équipé d’une vanne pilotée (26). Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comporte deux circuits de freinage (12, 14) agissant chacun sur deux freins de roue (20) disposés en diagonale sur le véhicule.