FR2794685A1 - Vehicule a adherence de freinage controlee - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un véhicule équipé de pneumatiques présentant un coefficient d'adhérence instantané (L ) avec une voie de circulation.Ce véhicule comprend, selon l'invention, des moyens de secours (91, 92) pour augmenter sélectivement le coefficient d'adhérence instantané (L ) du pneumatique en fonction d'au moins une condition (R) de précarité du freinage.

Description

La présente invention concerne de façon générale les véhicules automobiles, considérés du point de vue de leur capacité à freiner de façon efficace.

Plus précisément, l'invention concerne un véhicule équipé de roues à pneumatiques et propre à rouler sur une voie de circulation à une vitesse instantanée variable, ce véhicule comprenant au moins un premier frein transmettant sélectivement à la voie, par l'intermédiaire d'une première de ses roues au moins, une force de freinage présentant une valeur maximale accessible qui dépend d'un coefficient d'adhérence instantané du pneumatique de la première roue sur la voie.

L'adhérence d'un pneumatique sur la route dépend, de façon connue, d'un grand nombre de paramètres parmi lesquels on peut citer la structure du pneumatique, la sculpture de sa bande de roulement, la nature et la composition des gommes dont il est constitué, la pression de gonflage du pneumatique, la température du pneumatique et du sol, la charge verticale supportée par le pneumatique, le taux de glissement du pneumatique par rapport à la route, l'état de surface de la route, et le taux d'humidité.

Ces paramètres d'influence se répartissent essentiellement en paramètres de fabrication, qui dépendent intrinsèquement du pneumatique utilisé et le définissent quelles que soient ses conditions d'emploi, et en paramètres contingents, qui dépendent très largement des conditions d'utilisation de chaque pneumatique considéré.

Les manufacturiers de pneumatiques se fixent traditionnellement pour objectif d'améliorer les performances d'un pneumatique en intervenant sur ses paramètres intrinsèques, tels que la nature des gommes intervenant dans sa composition, les positions de ses renforts internes, les épaisseurs de ses sous-couches, les qualités des gommes des sous-couches, la hauteur et la raideur des flancs de ce pneumatique, le profil et le nombre de rainures d'évacuation d'eau, ou le nombre et la forme des pains de gomme de la bande de roulement.

Aussi est-il aujourd'hui unanimement admis que la meilleure façon d'améliorer l'adhérence au freinage dans des conditions particulières données, par exemple sur une route mouillée ou enneigée, consiste à utiliser des pneus spécifiquement adaptés à la conduite dans ces conditions particulières.

Bien que l'invention vise également à améliorer les performances de freinage dans des conditions particulières données, elle s'inscrit dans une démarche intellectuelle exactement inverse de l'approche traditionnelle précédemment évoquée en prenant en compte, au niveau du pneumatique lui-même, les paramètres d'influence contingents dont dépendent, à chaque instant, les performances du freinage.

A cette fin, le véhicule de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de secours pour augmenter sélectivement le coefficient d'adhérence instantané du pneumatique en fonction d'au moins une condition de précarité du freinage.

Le véhicule de l'invention peut ainsi, par exemple, comprendre des moyens pour exploiter, en tant que condition de précarité du freinage, un gradient de la force de freinage.

Cependant, le véhicule de l'invention peut aussi comprendre des moyens pour estimer la vitesse instantanée du véhicule, des moyens pour estimer le coefficient d'adhérence instantané du pneumatique de la première roue sur la voie, des moyens pour estimer une distance de freinage normalement nécessaire, obtenue comme une fonction au moins de la vitesse estimée et du coefficient d'adhérence estimé, des moyens pour estimer une distance disponible de freinage, et des moyens pour produire, en tant que condition de précarité du freinage, un résultat de comparaison obtenu en comparant la distance de freinage normalement nécessaire à la distance disponible de freinage.

Dans ce dernier cas, les moyens pour estimer la distance disponible de freinage pourront eux-mêmes comprendre un radar anti-collision.

Pour présenter une efficacité réellement satisfaisante, les moyens de secours devront de préférence multiplier le coefficient d'adhérence instantané du pneumatique par un facteur de l'ordre de 2 ou supérieur.

De nombreux modes de réalisation peuvent être envisagés pour la mise en oeuvre de l'invention, les moyens de secours pouvant par exemple être conçus pour provoquer une modification de viscosité d'une partie périphérique au moins du pneumatique, et/ou un glissement du pneumatique sur la voie, et/ou un échauffement du pneumatique, et/ou une modification chimique d'une partie périphérique au moins du pneumatique, et/ou une modification physique, telle qu'un changement de structure, d'une partie périphérique au moins du pneumatique.

De même, les moyens de secours pourront être externes au pneumatique, et par exemple comprendre des moyens pour projeter un produit contenant un solvant sur la partie périphérique du pneumatique, ou au contraire être internes au pneumatique.

Le produit précité peut être un solvant pur tel que du toluène ou du xylène ou un mélange des deux, ou encore une colle polybutadiène avec additif de résine tackifiante et de toluène et/ou xylène.

Dans le cas où les moyens de secours sont internes au pneumatique, ceux-ci pourront par exemple comprendre des microbulles noyées dans le pneumatique et propres à s'ouvrir pour un seuil donné de décélération du véhicule en libérant un produit propre à augmenter le coefficient d'adhérence du pneumatique sur la voie. L'invention concerne également un procédé de freinage d'urgence, défini par les opérations que réalisent les différents moyens dont est doté un véhicule conforme à l'invention.

En résumé, l'invention propose de transposer au niveau du pneumatique le principe général de sécurité qui s'est développé avec les coussins gonflables, et qui consiste à utiliser un élément consommable du véhicule pour sauvegarder l'intégrité physique des passagers de ce véhicule.

Dans ce contexte général, la présente invention présente néanmoins deux mérites spécifiques, à savoir d'une part le fait de détourner le pneumatique de sa fonction première pour l'utiliser comme un élément consommable de sécurité, et d'autre part le fait d'ouvrir la perspective d'éviter l'accident par une réduction considérable de la distance de freinage, contrairement au coussin gonflable qui ne vise qu'à limiter les conséquences les plus dommageables d'un accident en train de se produire.

Cependant, comme dans le cas des coussins gonflables, les pneumatiques utilisés conformément à l'enseignement de l'invention devront éventuellement être remplacés après leur utilisation spécifique, ou tout au moins faire l'objet d'une révision en atelier.

Quoi qu'il en soit, sans même évoquer l'avantage considérable que représente un gain de sécurité physique, le coût de remplacement des pneumatiques reste faible devant le coût de réparation d'un véhicule accidenté.

Or, dans la mesure où une multiplication du coefficient d'adhérence des pneumatiques par un facteur par exemple égal à 3 permet de réduire de 65 mètres à 22 mètres la distance d'arrêt sur sol sec d'un véhicule lancé à 130 km/h, le risque de collision se trouve lui- même réduit par un facteur voisin de 3 (65/22).

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un diagramme représentant, en fonction du taux de glissement X, d'un pneumatique standard, les coefficients d'adhérence longitudinale 9L et latérale 9T de ce pneumatique avec le sol; - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un premier mode de réalisation du procédé susceptible d'être mis en oeuvre dans un véhicule conforme à l'invention; - la figure 3 est une vue latérale schématique partielle d'un train avant d'un véhicule conforme à l'invention; - la figure 4 est une vue de dessous partielle du train avant représenté à la figure 3 ; et - la figure 5 est un diagramme schématique représentant l'allure du graphe de la fonction qui lie l'adhérence d'un pneumatique à la température de ce dernier.

L'invention concerne essentiellement un véhicule automobile terrestre, et plus précisément un véhicule (figure 3) équipé de roues telles que 1, chaussées de pneumatiques tels que 2, ce véhicule étant motorisé pour pouvoir rouler sur une voie de circulation 3 à une vitesse instantanée variable V.

Traditionnellement, un tel véhicule comprend, pour chaque roue telle que 1, un frein tel par exemple qu'un frein à disque 4 (figure 4), permettant de transmettre à la voie 3, par l'intermédiaire de la roue 1, une force de freinage F pour ralentir ou arrêter le véhicule.

En réalité, cette force de freinage F présente une valeur maximale accessible qui, pour un freinage rectiligne suivant la direction d'avancement du véhicule, dépend d'un coefficient d'adhérence longitudinale instantané 9L du pneumatique 2 sur la voie 3.

La figure 1, qui montre l'évolution de ce coefficient d'adhérence longitudinale instantané 9L en fonction du taux de glissement k, du pneumatique 2 sur la voie 3, permet de comprendre comment une estimation du taux de glissement, lui-même obtenu en comparant la vitesse d'une roue du véhicule à la vitesse globale V de ce dernier, permet d'obtenir une estimation du coefficient d'adhérence g,, ces techniques étant bien connues de l'homme du métier dans le domaine du freinage, et en particulier du freinage avec anti-blocage des roues (ABS).

Le véhicule de l'invention se distingue de façon générale par le fait qu'il comprend des moyens de secours tels que 91 ou 92 (figure 2) pour augmenter le coefficient d'adhérence instantané 9L du pneumatique lorsqu'un freinage se produit dans des conditions de précarité telles qu'il ne peut garantir la sécurité du véhicule et de ses occupants, ce moyen général pouvant prendre de multiples formes particulières de réalisation.

Le véhicule peut par exemple comprendre un capteur délivrant un signal instantané représentatif du couple de freinage transmis à la roue 2 par le frein 4, c'est-à- dire encore de la force de freinage F pour un taux de glissement donné, et un comparateur comparant ce signal à une valeur prédéterminée, le freinage étant considéré comme remplissant la condition de précarité lorsque l'évolution de ce couple ou le gradient dF/dt de la force de freinage F atteignent des valeurs telles que le freinage doit être considéré comme étant effectué par un conducteur saisi de panique, c'est-à-dire dans des circonstances anormalement dangereuses.

Dans le mode de réalisation plus complet illustré à la figure 2, le véhicule de l'invention comprend par exemple des moyens 5 pour estimer la vitesse instantanée V du véhicule, des moyens 6 pour estimer le coefficient d'adhérence instantané g.L du pneumatique 2, des moyens 71 pour estimer une distance de freinage normalement nécessaire Do, obtenue comme une fonction au moins de la vitesse estimée V et du coefficient d'adhérence estimé 9.L, des moyens 8 pour estimer une distance disponible de freinage D, et des moyens 72 pour produire un résultat de comparaison R obtenu en comparant la distance de freinage normalement nécessaire Do à la distance disponible de freinage D, la condition de précarité étant remplie lorsque la distance de freinage normalement nécessaire Do est sensiblement supérieure à la distance disponible de freinage D.

Chacun de ces moyens étant individuellement connu ou immédiatement accessible à l'homme de l'art, sa description détaillée n'est pas nécessaire ici.

En particulier, les moyens pour estimer la distance disponible de freinage peuvent par exemple consister en un radar anti-collision 8 connu, et les moyens 5 et 6 permettant d'estimer respectivement la vitesse V du véhicule et le coefficient d'adhérence instantané PL peuvent faire partie d'un système connu de gestion 91 de freinage anti-blocage, ou être reliés à un tel système.

Les moyens de secours tels que 91 ou 92, qui peuvent être intégrés au pneumatique 2 ou être externes à ce dernier comme c'est le cas pour le mode de réalisation illustré à la figure 2, sont de préférence prévus pour multiplier le coefficient d'adhérence instantané g, du pneumatique 2 par un facteur de l'ordre de 2 ou même supérieur, par exemple de l'ordre de 3 ou davantage.

Dans l'un des deux cas possibles qu'illustre la figure 2, et dans lequel les moyens de secours sont constitués par un système 91 de gestion de freinage anti- blocage, ce système peut par exemple provoquer une augmentation du coefficient 9L du pneumatique 2 en ajustant le couple de freinage de façon à obtenir un glissement du pneumatique 2 sur la voie 3, donc un échauffement de la bande de roulement 20 de ce dernier, et donc aussi une diminution de viscosité de cette bande de roulement.

Pour autant que le pneumatique ne se trouve pas alors totalement bloqué en rotation, pour autant que la condition de précarité du freinage puisse être détectée assez tôt pour laisser le temps à la gomme de la bande de roulement 20 de commencer à brûler, et pour autant que l'énergie mise en oeuvre lors du freinage ne soit pas trop importante, un tel mode de réalisation permet d'éviter un remplacement systématique du pneumatique après un freinage conforme à l'enseignement de l'invention.

Dans l'autre option illustrée à la figure 2, et correspondant à l'utilisation de moyens de secours 92, ces derniers peuvent être conçus pour provoquer directement un échauffement de la bande de roulement 20 du pneumatique, et/ou une diminution de la viscosité de cette bande de roulement et/ou une modification chimique de cette bande, par le recours à tout phénomène physique ou chimique adéquat.

Par exemple, comme le montrent les figures 3 et 4, les moyens de secours 92 peuvent consister essentiellement en un pulvérisateur, déclenché par la condition de précarité de freinage, et prévu pour projeter sur la bande de roulement 20 du pneumatique 2 un produit propre à modifier la viscosité et/ou la nature chimique de la gomme de la bande de roulement 20.

Pour cela, on peut utiliser un solvant tel que du toluène ou du xylène ou un mélange des deux ou encore une colle polybutadiène avec additif de résine tackifiante, c'est-à-dire collante au toucher, telle qu'une résine coumarone-indène, et de toluène et/ou xylène.

Comme indiqué précédemment, les moyens de secours peuvent aussi être internes au pneumatique 2.

Par exemple, ces moyens de secours peuvent prendre la forme de microbulles noyées dans le pneumatique 2 et prévues pour s'ouvrir lorsque la décélération dV/dt du véhicule dépasse un seuil donné, ces microbulles libérant alors un produit propre à augmenter le coefficient d'adhérence du pneumatique 2 sur la voie 3. I1 est également possible d'envisager le recours à des moyens de secours provoquant une modification physique, telle qu'un changement de structure, de la bande de roulement 20.

Une solution de ce type pourrait par exemple être mise en oeuvre en prévoyant sur la bande de roulement 20 des pains de gomme dont la forme serait évolutive en fonction de la décélération du véhicule et/ou du taux de glissement de la roue, dans un sens propre à augmenter le coefficient d'adhérence 9L à l'apparition d'une condition de précarité du freinage.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Véhicule équipé de roues (1) à pneumatiques (2) et propre à rouler sur une voie de circulation (3) à une vitesse instantanée variable (V), ce véhicule comprenant au moins un premier frein (4) transmettant sélectivement à la voie, par l'intermédiaire d'une première (1) de ses roues au moins, une force de freinage (F) présentant une valeur maximale accessible qui dépend d'un coefficient d'adhérence instantané (4L) du pneumatique (2) de la première roue sur la voie, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de secours (91, 92) pour augmenter sélectivement le coefficient d'adhérence instantané (9L) du pneumatique en fonction d'au moins une condition (dF/dt; R) de précarité du freinage.

2. Véhicule suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour exploiter, en tant que condition de précarité du freinage, un gradient (dF/dt) de la force de freinage (F).

3. Véhicule suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (5) pour estimer la vitesse instantanée (V) du véhicule, des moyens (6) pour estimer le coefficient d'adhérence instantané (k) du pneumatique (2) de la première roue sur la voie, des moyens (71) pour estimer une distance de freinage normalement nécessaire (Do), obtenue comme une fonction au moins de la vitesse estimée (V) et du coefficient d'adhérence estimé (9J, des moyens (8) pour estimer une distance disponible de freinage (D), et des moyens (72) pour produire, en tant que condition de précarité du freinage, un résultat de comparaison (R) obtenu en comparant la distance de freinage normalement nécessaire (Do) à la distance disponible de freinage (D).

4. Véhicule suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour estimer la distance disponible de freinage comprennent un radar anti-collision (8).

5. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de secours (91, 92) multiplient sélectivement le coefficient d'adhérence instantané (g;,) du pneumatique (2) par un facteur de l'ordre de 2 ou supérieur.

6. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de secours (91, 92) provoquent une modification de viscosité d'une partie périphérique (20) au moins du pneumatique (2).

7. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de secours (91) provoquent un glissement du pneumatique (2) sur la voie (3).

8. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de secours (91, 92) provoquent un échauffement du pneumatique (2).

9. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de secours (92) provoquent une modification chimique d'une partie périphérique (20) au moins du pneumatique (2).

10. Véhicule suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de secours (91, 92) sont externes au pneumatique (2).

11. Véhicule suivant les revendications 3 et 10, caractérisé en ce que les moyens de secours (92) comprennent des moyens pour projeter un produit contenant un solvant (S) sur la partie périphérique (20) du pneumatique (2).

12. Véhicule suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le produit projeté contient au moins du toluène ou du xylène.

13. Véhicule suivant la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le produit projeté contient au moins une colle polybutadiène.

14. Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le produit comprend une résine collante au toucher telle qu'une résine coumarone-indène.

15. Véhicule suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de secours sont internes au pneumatique (2).

16. Véhicule suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de secours comprennent des microbulles noyées dans le pneumatique (2) et propres à s'ouvrir pour un seuil donné de décélération (dV/dt) du véhicule en libérant un produit propre à augmenter le coefficient d'adhérence du pneumatique (2) sur la voie (3).

17. Véhicule suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de secours provoquent une modification physique, telle qu'un changement de structure, d'une partie périphérique (20) au moins du pneumatique (2).