FR2859687A1 - Dispositif de ralentissement pour vehicule automobile et son utilisation - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de ralentissement utilisé dans le domaine des véhicules automobiles. L'invention a pour but d'optimiser le freinage d'un ralentisseur classique en combinant intelligemment le fonctionnement de plusieurs ralentisseurs déjà existant sur le marché. En effet, le dispositif selon l'invention comporte un ralentisseur primaire (116), un ralentisseur secondaire (117) et une unité de commande (118) qui active l'un ou l'autre de ces ralentisseurs. L'unité de commande comporte des moyens, notamment des capteurs (125-131) et une unité de traitement (119-123) pour activer l'un et ou l'autre de ces ralentisseurs en fonction de paramètres d'entrée relatifs à un régime de conduite d'un véhicule.

Description

Dispositif de ralentissement pour véhicule automobile et son utilisation

La présente invention concerne un dispositif de ralentissement qui est utilisé dans le domaine des véhicules automobiles. L'invention a pour but d'optimiser le freinage d'un ralentisseur classique en combinant intelligemment le fonctionnement de plusieurs ralentisseurs déjà existant sur le marché. La combinaison de plusieurs ralentisseurs, comme par exemple celle d'un ralentisseur secondaire électromagnétique et d'un ralentisseur primaire de type turbo frein à géométrie variable, trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour ralentir l'intensité du mouvement des véhicules poids lourd comme les bus ou les camions.

On sait que pour un véhicule de type poids lourd un freinage d'appoint utilisant un ralentisseur est nécessaire. En effet, l'inertie des poids lourds, liée au poids et à la vitesse du véhicule, s'oppose grandement à la variation de mouvement du véhicule. Un freinage classique réalisé à l'aide de freins tambours ne suffit pas toujours à arrêter de manière rapide et sûre un véhicule comme un bus ou un camion lorsque les conditions de conduite deviennent difficiles. C'est pourquoi on monte des ralentisseurs sur des poids lourds destinés à être conduit sur des routes présentant un fort relief.

L'utilisation du ralentisseur, en plus de faciliter le freinage, revêt en outre un intérêt économique non négligeable. En effet, en conduisant régulièrement un poids lourd qui n'est pas muni d'un ralentisseur, il est nécessaire de changer les plaquettes de frein quasiment tous les mois à cause de l'usure engendrée par le frottement des plaquettes de frein sur des tambours montés sur les roues. En ajoutant un ralentisseur au système de freinage tambour traditionnel, il est possible d'utiliser ces mêmes plaquettes pendant près d'un an. Bien que relativement cher à l'achat, un ralentisseur est donc très vite amorti.

Dans l'état de la technique on connaît deux types de ralentisseur: des ralentisseurs dits primaires et des ralentisseur dits secondaires. Ces deux types de ralentisseurs sont caractérisés entre autre par leur emplacement sur le véhicule.

Les ralentisseurs primaires sont montés sur l'arbre moteur, avant le système d'embrayage du véhicule poids lourd. Comme son fonctionnement est lié à celui du moteur, le ralentisseur primaire est monté proche de ce dernier. Le ralentisseur primaire le plus ancien est le frein moteur. Il remonte à près de cinquante ans. Le frein moteur fait appel à la fermeture des soupapes du moteur pour que le moteur devienne un compresseur à air. En effet, en bouchant la tubulure d'échappement et ou en arrêtant l'arrivée de carburant, le moteur se met à fonctionner à soupape fermées pendant la phase de compression: le moteur se transforme alors en compresseur. Les ralentisseurs primaires sont de préférence utilisés avec des moteurs diesel qui possèdent un rapport de compression élevé compris entre dix huit et vingt. Ce même rapport est beaucoup plus faible pour des moteurs à essence et ces moteurs ne permettent donc pas l'utilisation d'un ralentisseur primaire.

Un autre type de ralentisseur primaire appelé turbo frein à géométrie variable ou plus simplement turbo frein, a été développé récemment par les constructeurs d'automobile pour des camions pesant entre seize et quarante- quatre tonnes. Ce turbo frein est en fait un frein moteur assisté par un mécanisme turbo qui injecte encore plus d'air dans les cylindres, alors que l'arrivée de carburant est bloquée, et que les soupapes sont fermées. Le système de ralentisseur turbo à géométrie variable permet ainsi de dégager une puissance de freinage élevée, de deux cent vingt kilowatts dans un exemple, afin de satisfaire le minimum des spécifications de freinage, c'est à dire un temps de réponse acceptable pour un arrêt rapide du véhicule, même à grande vitesse.

Le frein turbo comme le frein moteur offre un couple de freinage qui est en relation avec la vitesse de rotation du moteur. Plus le moteur tourne rapidement, plus le couple de freinage disponible est important. Avec l'effet turbo, ce ralentisseur à turbo frein est donc d'autant plus efficace que le véhicule roule rapidement. Pour une vitesse de rotation du moteur donné, le turbo frein possède un couple de freinage beaucoup plus important que le ralentisseur traditionnel primaire de type frein moteur. Toutefois, le temps de montée du freinage par turbo frein est plus long. Le turbo frein convient donc parfaitement à des véhicules qui empruntent des chemins qui comportent de longues descentes pendant lesquelles un freinage important et régulier est nécessaire. Comparativement aux autres types ralentisseurs et notamment aux ralentisseurs secondaires, les ralentisseurs primaires sont les moins chers.

On connaît aussi des ralentisseurs de type secondaire. Ces ralentisseurs se situent après le système d'embrayage. Par exemple, ils peuvent se trouver sur les axes de rotation des quatre roues ou ils peuvent être reliés directement à l'arbre de transmission du véhicule.

Un ralentisseur secondaire bien connu est le ralentisseur électromagnétique. Le ralentisseur électromagnétique est composé d'un rotor et d'un stator. Le rotor peut être monté en porte à faux sur une partie de l'arbre de transmission. Le stator est fixe et comporte en pratique des bobines enroulées en forme de couronnes. Ce ralentisseur repose sur le principe des courants de Foucault. Ces courants apparaissent dans un conducteur soumis à un champ magnétique variable et ils ont tendance à s'opposer au champ magnétique qui leur a donné naissance. Dans une machine tournante, les courants de Foucault circulent en effet de manière à s'opposer au mouvement de rotation du conducteur. En l'occurrence, le ralentisseur électromagnétique produit des courants de Foucault qui s'opposent à la rotation d'un arbre moteur. La puissance d'un tel ralentisseur dépend de celle des courants de Foucault et de la capacité du ralentisseur à dégager l'énergie thermique associés aux courants.

Un ralentisseur électromagnétique présente de nombreux avantages.

Il possède tout d'abord un temps de réponse très court car l'installation des courants de Foucault dans les induits montés sur les arbres est quasiment instantanée. Cette installation est de l'ordre de cent cinquante millisecondes. Le ralentisseur électromagnétique dispose aussi d'un couple important disponible à faible vitesse. En effet, les courants de Foucault générés à faible vitesse sont suffisants pour permettre la naissance d'un couple de freinage significatif. Finalement, les pièces qui composent le ralentisseur électromagnétique, ne sont pas en contact mécanique les unes avec les autres: un champ magnétique assure les interactions entre éléments du ralentisseur électromagnétique. Le ralentisseur électromagnétique ne rencontre pas une grande usure des composants et il nécessite donc très peu de maintenance. Un tel type de ralentisseur qui génère un couple de freinage important même à faible vitesse est idéal pour une conduite en ville où les arrêts au feu rouge et aux stops sont très fréquents.

On connaît aussi un ralentisseur hydrocinétique qui est un deuxième 35 type de ralentisseur secondaire. Ce ralentisseur comporte deux spirales réalisées sur deux disques plaqués l'un contre l'autre. Une spirale d'un disque est en mouvement par rapport à l'autre qui est fixe. Ces spirales sont usinées de manière très particulière: chaque spirale possède des cannelures en arcs de cercle dont les courbures sont identiques et dans le même sens d'une spirale à une autre. Un circuit fermé d'huile traverse l'ensemble des deux disques selon leur plan de plaquage. Plus l'huile est injectée à forte pression, plus le couple de freinage offert par le ralentisseur est important. Le couple de freinage engendré par le ralentisseur hydrocinétique est proportionnel à la pression de l'huile injectée. Lorsque le ralentisseur n'est pas sollicité, l'huile circule dans un circuit fermé à pression atmosphérique. Le ralentisseur hydrocinétique convient pour des conduites en ville où en soumettant l'huile à une forte pression, on peut disposer d'un couple de freinage important, même à faible vitesse.

Les ralentisseurs primaires et secondaires présentent pourtant des limites de fonctionnement. Tout d'abord, en raison de leur positionnement sur l'arbre moteur, le couple de freinage des ralentisseurs primaires n'est pas disponible en permanence. En effet, au moment où le conducteur débraye pour changer de vitesse, l'arbre moteur est momentanément désaccouplé du moteur. Le freinage généré par le ralentisseur primaire perd alors son effet et il faut un certain temps pour que le ralentisseur retrouve son couple de freinage. Il faut attendre le retour d'effet du freinage pendant un temps équivalent au temps nécessaire au conducteur pour changer de vitesse ajouté au temps de réponse du ralentisseur primaire. Or ce temps de réponse est long: environ deux à trois secondes.

Pendant toute cette durée d'absence de réponse du ralentisseur primaire, le conducteur ne maîtrise pas totalement son véhicule. La vitesse de son véhicule ne diminue pas radicalement, alors qu'un ordre de freinage a été donné via l'enclenchement d'une pédale de frein. Ce phénomène procure donc une sensation d'insécurité au conducteur. Ce temps de réponse implique aussi que le ralentisseur primaire n'est pas efficace lorsqu'on souhaite arrêter le mouvement d'un véhicule poids lourd rapidement. En outre, afin que ce ralentisseur ait un rendement convenable, il impose qu'on utilise une vitesse de moteur très élevée. Cette vitesse de moteur engendre une conduite désagréable pour le conducteur et le passager en raison du bruit lié à la rotation du moteur. Ce bruit engendre aussi une nuisance sonore qui est mauvaise pour l'environnement dans lequel évolue le véhicule.

Le ralentisseur secondaire électromagnétique présente quant à lui d'autres types d'inconvénients. En effet, l'énergie électrique des courants de Foucault est transformée en énergie thermique. Donc, la puissance d'un ralentisseur électromagnétique est limitée par sa capacité de dégagement de chaleur des induits. Par exemple, un rotor dans un ralentisseur électromagnétique refroidi par air dissipe difficilement la chaleur lors d'une sollicitation prolongée. De ce fait, la chute de performance d'un tel ralentisseur est notable à chaud: un ralentisseur électromagnétique perd soixante pour-cent de son efficacité au bout de cinq minutes d'utilisation continue. Un ralentisseur électromagnétique est donc moins performant lors de longues descentes où beaucoup d'énergie thermique doit être dégagée. En effet, lors du freinage, l'énergie cinétique et potentielle du véhicule particulièrement importantes en montagne sont transformées en énergie thermique et électrique qu'il faut dissiper. De plus, comme il est nécessaire d'utiliser un ventilateur pour l'évacuation de la chaleur et qu'il faut alimenter ce ventilateur électriquement, la consommation électrique d'un ralentisseur électromagnétique est très importante. Cette consommation s'ajoute à la consommation générale du véhicule. Par ailleurs, les différents bobinages utilisés dans le stator du ralentisseur pour générer le couple de freinage étant volumineux et lourds, un ralentisseur électromagnétique encombre et alourdit le moteur d'un véhicule.

En conséquence, un mode de conduite donné correspond à chacun de ces deux ralentisseurs. Le ralentisseur primaire qui présente un temps de réponse long et dont le couple de freinage disponible ne diminue pas à chaud, est adéquat à la longue descente. En revanche, il n'est pas efficace pour un freinage instantané et bref. Le ralentisseur électromagnétique qui possède un temps de réponse court est quant à lui adapté à une conduite en ville pour laquelle il est nécessaire de s'arrêter fréquemment. Mais le ralentisseur électromagnétique en raison d'une baisse d'efficacité à chaud n'est pas adapté aux longues descentes.

Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de combiner les avantages des ralentisseurs primaires et secondaires, tout en limitant les inconvénients des deux systèmes. L'invention permet de remédier aux problèmes de consommation électrique et de poids du ralentisseur secondaire électromagnétique. L'invention répond aussi aux problèmes de réponse lente et d'insécurité du ralentisseur primaire. L'invention sélectionne le ou les ralentisseurs montés sur le véhicule les plus à même de ralentir le véhicule pour un régime de conduite donné. C'est à dire que l'invention sélectionne le ou les ralentisseurs dont les caractéristiques de freinage sont entre autres les plus adaptées à la vitesse du véhicule et aux sollicitations de freinage imposées par le conducteur. Les caractéristiques de freinage d'un ralentisseur correspondent au temps de réponse du ralentisseur ainsi qu'à l'évolution du couple de freinage maximal calculés en fonction de la vitesse du véhicule.

L'invention combine en effet de manière intelligente, autour d'une unité de commande, le fonctionnement d'un ralentisseur primaire et d'un ralentisseur secondaire. Dans l'invention, les ralentisseurs utilisés sont activés par l'unité de commande pour répondre à des freinages pour lesquels ils ont été étudiés. L'unité de commande collecte d'abord des paramètres d'entrée données par des capteurs mesurant notamment l'enfoncement de la pédale de frein, la vitesse du véhicule et l'état de la route. L'unité de commande traite ensuite ces données au travers, par exemple, de programmes informatiques pour activer le ou les ralentisseurs adaptés à un régime de conduite. Le régime de conduite peut être défini grâce aux signaux électriques retournés par les différents capteurs. En outre, l'unité de commande active soit le ralentisseur primaire, soit le ralentisseur secondaire, soit les deux ralentisseurs en même temps.

L'invention couvre alors tous les besoins de conduite du véhicule, que le véhicule se déplace dans une côte, dans une descente, ou sur du plat. En effet, comme les deux ralentisseurs sont montés sur le véhicule, lorsque le ralentisseur primaire fonctionne dans une pente, on peut couper le fonctionnement du ralentisseur secondaire. On évite ainsi qu'il surchauffe et il n'est plus nécessaire qu'il soit surdimensionné et donc trop lourd pour répondre à des besoins qu'il remplit difficilement comme par exemple ralentir le véhicule sur de longues descentes. Ses dimensions et son poids sont donc réduits. Grâce à l'invention, on élimine l'inconvénient du temps de réponse du ralentisseur turbo à géométrie variable en activant le ralentisseur secondaire, le temps que le ralentisseur turbo à géométrie variable se mette en fonctionnement. Dans une réalisation préférée de l'invention, un ralentisseur primaire de type turbo frein et un ralentisseur secondaire électromagnétique sont contrôlés par une unité de contrôle commune. Toutefois, d'autres types de ralentisseurs peuvent être combinés. Plusieurs unités de contrôle pourraient aussi fonctionner en parallèle, chaque unité étant dépendante d'un ralentisseur.

L'invention concerne donc un dispositif de ralentissement d'un véhicule automobile comportant un ralentisseur primaire, un ralentisseur secondaire et une unité de commande qui active l'un ou l'autre de ces ralentisseurs, caractérisé en ce que l'unité de commande comporte des moyens pour activer l'un et ou l'autre de ces ralentisseurs en fonction de paramètres d'entrée relatifs à un régime de conduite de ce véhicule.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagne. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: Figure 1: un mode de réalisation préféré de l'invention lorsque l'invention combine un ralentisseur primaire et un ralentisseur secondaire; Figure 2: un principe de fonctionnement de l'invention; Figure 3: une représentation graphique des caractéristiques des ralentisseurs qui peuvent être combinés selon l'invention. Elle donne le couple de freinage en fonction de la vitesse; Figure 4a: un bloc fonctionnel d'une unité de traitement qui en fonction de l'entrée peut délivrer deux ordres différents en sortie; La figure 4b: des chronogrammes qui représentent l'étalement des états des ralentisseurs dans le temps et la vitesse du véhicule en fonction 25 d'un ordre de freinage donné par le conducteur; Sur la figure 1 un véhicule automobile, un camion, sur lequel on a installé un dispositif selon l'invention est schématiquement représenté. Ce camion comporte un moteur thermique 101, quatre roues 102-105 sur lesquelles sont montés quatre freins, par exemple à tambour 106, 107, 108 et 109. Le moteur transmet le mouvement de rotation des roues à travers un arbre de transmission 110. Une boite de vitesse 111 permet le changement de rapport de couplage entre l'arbre 110 et le moteur 101. Un levier ou une pédale d'embrayage 113 actionnable par le conducteur du véhicule commande l'embrayage 112. L'embrayage 112 assure le couplage mécanique entre l'arbre de transmission moteur et le moteur. Le rectangle 114 représente l'avant du véhicule.

Pour arrêter le véhicule, le conducteur appuie sur une pédale de frein 115. L'enfoncement de cette pédale 115 actionne les freins tambours 106109 montés sur les quatre roues dont les plaquettes frottent sur des tambours. Dans la pratique, on utilise un ralentisseur primaire 116 pour compléter ce freinage, en vue de le rendre plus efficace. Le ralentisseur primaire 116 est placé en amont de l'embrayage 112 afin de transformer le moteur en compresseur. On peut aussi utiliser dans la pratique un ralentisseur secondaire 117, branché en aval de l'embrayage 112.

Le ralentisseur primaire 116 étant en amont de l'embrayage 112, le freinage du ralentisseur primaire 116 perd son effet lorsque le conducteur appuie sur la pédale d'embrayage. En revanche, le ralentisseur secondaire 117 branché en aval de l'embrayage, conserve toujours son effet quelles que soient les actions du conducteur.

Dans une telle configuration de systèmes de ralentissement, on s'aperçoit que les deux ralentisseurs sont indépendants l'un de l'autre. Il n'existe pas de sélection automatique d'un des ralentisseurs pour un type de conduite donné. C'est au conducteur de décider d'activer ou non l'un ou l'autre des ralentisseurs sans que son choix soit toujours le plus pertinent.

Dans l'invention, un système intelligent assure la gestion du fonctionnement des deux ralentisseurs. Une unité de commande 118 est connectée au ralentisseur primaire 116 et au ralentisseur secondaire 117. Cette unité 118 active l'un ou l'autre de ces ralentisseurs en fonction de données collectées se rapportant à un régime de conduite. L'unité de commande 118 comporte dans un exemple un microprocesseur 119, une mémoire 120 de programme, une interface 121 d'entrée mémoire tampon, ainsi qu'un étage de puissance 122. Un bus 123 de données, d'adresses et de commande assure les connexions, les liaisons et la communication entre les différents éléments de l'unité de commande 118. L'unité de commande 118 active l'un ou l'autre de ces ralentisseurs par l'intermédiaire de l'étage de puissance 122. Cette activation est faite en fonction de paramètres d'entrée E1-E7 relatifs à un régime de conduite du véhicule. Ces signaux d'entrée sont observables aux entrées 124 de l'unité de commande 118, et plus précisément aux entrées de la mémoire tampon 121. L'unité de commande 118 comporte donc un étage de puissance 122 pour commander les ralentisseurs et une unité de traitement des données (119 à 121 et 123) pour traiter les paramètres d'entrée.

Afin de déterminer les paramètres d'entrées E1-E7, on utilise entre autres un capteur 125 de déplacement pour mieux quantifier l'action du conducteur sur une pédale de frein, et notamment son enfoncement. Le capteur 125 peut par exemple délivrer une tension en fonction de l'angle que forme la direction de la pédale de frein 125 avec la direction de conduite. On peut aussi utiliser un capteur 126 pour mesurer la température TO du ralentisseur primaire 116. Un autre capteur de température 127 peut mesurer la température Ti du ralentisseur secondaire 117. Ces mesures de température effectuées par les capteurs 126 et 127 donnent donc l'état d'échauffement des différents ralentisseurs mis en oeuvre dans l'invention. Un capteur 128 situé par exemple sur l'arbre de transmission du véhicule indique la vitesse du véhicule. Un capteur 129 mesure par exemple la direction et ou la force du vent extérieur en fonction de la rotation d'une girouette 130 fixée sur le toit du camion. Un capteur de force 131 est connecté sur un des amortisseurs 132 du véhicule. On peut ainsi avoir des informations concernant l'état de la route et notamment savoir si la route est cabossée ou non. Le capteur 131 pourrait aussi être un capteur de d'humidité pour connaître l'état d'adhérence de la route. Un paramètre E5 est par exemple représentatif de l'état d'action du levier 113 d'embrayage. Il est également possible de réaliser des capteurs d'accélération (en trois dimensions) du véhicule, ainsi que des capteurs de déclivité d'une route.

Dans une réalisation préférée de l'invention, on utilise une mémoire programme 120 dans laquelle plusieurs programmes P1-PN peuvent être mémorisés. Ces programmes P1-PN ont pour but d'extraire un ou plusieurs paramètres E1-E7 du régime de conduite déterminé à partir de capteurs 125131. A partir de l'extraction de ces paramètres, ces programmes P1-PN peuvent effectuer un ou plusieurs traitements en comparant par exemple ces paramètres E1-E7 à des valeurs de référence. De ces traitements, l'unité de traitement de données envoie une instruction à I 'étage de puissance 122 à travers le bus 123. L'étage de puissance 122 émet alors vers les ralentisseurs 116 et 117 des signaux électriques observables sur ses sorties 133 et 134. Ces signaux commandent alors le fonctionnement du ralentisseur primaire 116 et du ralentisseur secondaire 117.

Les différents programmes informatiques P1-PN possèdent des commandes qui traitent les signaux E1-E7 obtenus à partir des différents capteurs 125131 placés sur le véhicule. Une entrée peut être traitée indépendamment ou combinée avec d'autres entrées pour déterminer un régime de conduite donné. A l'issue de l'exécution des commandes des programmes, soit le ralentisseur primaire 116, soit le ralentisseur secondaire 117, soit les deux ralentisseurs en même temps sont mis en fonctionnement.

La figure 2 représente un principe de fonctionnement de l'invention. On utilise une unité de commande 201 qui commande le fonctionnement d'un ralentisseur primaire RL1 ou d'un ralentisseur secondaire RL2 en fonction de différents paramètres d'entrée El-EN du système. Ces paramètres d'entrée El-EN peuvent être par exemple l'enfoncement de la pédale de frein, la vitesse du véhicule, son accélération ou encore la vitesse du vent.

L'unité de commande 201 comporte, et on l'a déjà mis en évidence dans la figure 1, un étage de puissance 202 et une unité de traitement des données 203. L'unité de traitement collecte les différents signaux d'entrées du système selon l'invention sur ses entrées 206-209.

L'unité de traitement 203 réalise des calculs à partir des paramètres d'entrée El-EN qui déterminent le régime de conduite du véhicule. A partir des résultats des calculs, elle donne un ordre à l'étage de puissance 202 par l'intermédiaire d'une liaison 210. En fonction de l'ordre délivré par l'unité de traitement 203, l'étage de puissance 202 active le ralentisseur RL1 ou le ralentisseur RL2, à travers des liaisons 211 212. Cette activation permet de sélectionner le ralentisseur le plus à même de réaliser le freinage désiré et adapté au régime de conduite.

L'unité de traitement 203 peut être une unité de traitement électronique comportant des microprocesseurs et des mémoires. Cette unité pourrait aussi être un micro-contrôleur. Le cas d'un microprocesseur et de mémoires associées a été décrit avec la figure 1. L'unité de traitement électronique met en oeuvre un ou plusieurs programmes informatiques pour extraire et ou utiliser un ou plusieurs paramètres du régime de conduite. Toutefois, une unité de traitement 203 réalisée à partir de portes logiques et formant un circuit logique câblé simple peut suffire à effectuer les opérations d'extraction de paramètres déterminant le régime de conduite du véhicule. A partir de ce régime de conduite et des demandes émanant du conducteur, les commandes de freinage sont établies.

On peut aussi envisager l'utilisation d'une unité mécanique de traitement de données. Cette unité mécanique pourrait commander l'étage de puissance 202, voire les ralentisseurs 116 et 117 eux mêmes. Par exemple, on peut mettre en place des leviers qui enclenchent mécaniquement un relais électrique afin que les ralentisseurs soient commandés électriquement en puissance. On pourrait aussi envisager que l'unité de traitement comporte des systèmes électro-mécaniques combinant un traitement mécanique et un traitement électronique. Par exemple un jeu d'engrenage utiliserait des roues codeuses afin de quantifier des déplacements et activer l'étage de puissance 202 en conséquence.

La figure 3 donne les représentations graphiques des caractéristiques des différents ralentisseurs mis en présence, ainsi que la caractéristique du couple du dispositif de ralentissement selon l'invention. La figure 3 exprime un couple de freinage en fonction de la vitesse de rotation du moteur et ou de la vitesse du véhicule. Cette figure 3 met en exergue la synergie de la combinaison selon l'invention d'un ralentisseur primaire et d'un ralentisseur secondaire. On peut utiliser dans l'invention un ralentisseur primaire de type frein moteur et un ralentisseur secondaire de type hydrocinétique, mais on préfère combiner un ralentisseur primaire de type turbo frein avec un ralentisseur secondaire électromagnétique. Tout autre combinaison entre un ralentisseur primaire donné et un ralentisseur secondaire donné est aussi envisageable.

Ainsi qu'on le sait, un ralentisseur électromagnétique comporte au moins un stator et au moins un rotor. Le stator est destiné à être relié à un carter de la boite de vitesse ou à un carter du pont de transmission de mouvement aux roues de véhicule. Dans ce cas l'arbre de transmission n'est pas coupé. En variante l'arbre de transmission est coupé et le stator se fixe sur le châssis du véhicule.

Le rotor est relié à au moins un plateau accouplé à la bride d'un joint de l'arbre de transmission. Ce plateau est accouplé soit à l'arbre d'entrée du pont de transmission ou à l'arbre de sortie de la boite de vitesse, soit à un arbre de liaison lui même relié à un autre plateau lorsque l'arbre de transmission est coupé.

Dans un mode de réalisation, comme décrit dans le document FR-A-2577357, le stator est un stator inducteur, qui porte une couronne de bobines et de noyaux et qui est encadré par deux rotors induits. Ces rotors sont conformés pour présenter des ailettes de ventilation et sont reliés au plateau.

Dans un autre mode de réalisation, comme décrit dans le document EP0331559, le rotor est un rotor inducteur qui porte un couronne de bobines et de noyaux et qui est entouré par un stator induit à refroidissement par eau.

Sur la figure 3, une caractéristique 301 est la caractéristique d'un ralentisseur idéal, c'est à dire que pour des vitesses de rotation du moteur faibles, comme pour des vitesses de rotation du moteur élevées, unmême couple de freinage important est disponible. Ce couple moteur a dans un exemple préféré une valeur supérieure à 300 newtons mètres. Le ralentisseur idéal ne connaît aucune perte par échauffement.

La courbe 302 représente la caractéristique d'un ralentisseur électromagnétique, tandis que la courbe 303 représente la caractéristique d'un turbo frein. Pour une vitesse faible, par exemple cinq cents tours par minute correspondant à trente kilomètres par heure, le couple de freinage disponible avec le ralentisseur électromagnétique est près de trois fois supérieur à celui du ralentisseur primaire de type frein turbo. Le ralentisseur électromagnétique est donc intéressant à utiliser pour les vitesses faibles d'un véhicule circulant en ville, d'autant que son temps de montée est faible.

En revanche, pour des vitesse élevées de deux mille tours par minute par exemple, le couple disponible avec un ralentisseur de type turbo frein peut être près de deux fois supérieur à celui du ralentisseur électromagnétique, suivant le rapport de vitesse choisi. En effet, le ralentisseur de type turbo frein offre plusieurs couples disponibles pour une vitesse de deux mille tours par minute car le fonctionnement du compresseur dépend de la vitesse de rotation du moteur et donc du rapport de vitesse choisi. Pourtant, même si le couple disponible à vitesse élevé est important avec le ralentisseur turbo frein, son temps de réponse n'en reste pas moins élevé. Le ralentisseur turbo frein est donc difficile à utiliser de manière précise mais sa caractéristique met bien en évidence que son utilisation convient dans les longues descentes, et sur l'autoroute où un couple important est nécessaire pour le freinage.

La chute de couple de la caractéristique 302 du ralentisseur électromagnétique est expliquée par le fait que pour une vitesse de rotation du moteur élevée, le ralentisseur électromagnétique dégage difficilement la chaleur liée au freinage et à la puissance des courants de Foucault. Le couple de freinage peut chuter jusqu'à soixante pourcents de sa valeur maximale au bout de cinq minutes.

La courbe 304 représente les caractéristiques d'un ralentisseur électromagnétique qui aurait pour objet de fournir approximativement les effets du ralentisseur idéal 301. Dans l'invention, on combine le ralentisseur primaire turbo frein 116 au ralentisseur électromagnétique 117. Les dimensions du ralentisseur secondaire 117 utilisé dans l'invention sont toutefois inférieures à celles du ralentisseur électromagnétique utilisé pour établir la caractéristique 304. Avec un ralentisseur électromagnétique de dimension réduite, il existe une synergie 305 dans la combinaison du ralentisseur électromagnétique 116 et du ralentisseur turbo frein 117. Cette synergie 305 est beaucoup plus proche du ralentisseur idéal. Elle utilise par ailleurs un plus petit ralentisseur électromagnétique (moins cher et moins encombrant) et un turbo frein peu cher et pas encombrant).

Les capacités et les caractéristiques du ralentisseur combiné 305 dépassent celles de chacun des ralentisseurs pris séparément. Quand le véhicule roule à faible allure, le couple disponible avec le ralentisseur selon l'invention est plus élevé que celui disponible avec un ralentisseur électromagnétique traditionnel. Lorsque le véhicule roule à vive allure, les caractéristiques du ralentisseur selon l'invention présentent un couple qui est bien supérieur au couple disponible avec le ralentisseur électromagnétique de taille supérieure à celui utilisé dans l'invention.

Au lieu que la courbe des caractéristiques de fonctionnement du ralentisseur selon l'invention s'apparente à un simple ajout ou à une simple superposition des courbes des ralentisseurs combinés dans l'invention, l'allure de la caractéristique du ralentisseur selon l'invention se rapproche de celle du ralentisseur idéal. En effet, plus de quatre-vingt-dix pourcents du couple maximal est déjà disponible pour une vitesse de rotation de cinq cents tour par minute de l'arbre de transmission. Et à vitesse élevée, le ralentisseur combiné de l'invention garde un couple tout à fait acceptable pour réaliser le freinage et la diminution d'intensité de mouvement d'un véhicule.

Ce phénomène est explicable par le fait que les deux freinages se compensent et se complètent: le turbo frein est particulièrement efficace pour une vitesse de rotation du moteur élevée et le ralentisseur électromagnétique possède un rendement particulièrement intéressant pour une vitesse de moteur faible. II est ainsi possible d'utiliser un ralentisseur électromagnétique dont les dimensions sont inférieures à celles qui lui auraient été données pour convenir à des régimes de fonctionnement inadaptés. Par exemple, il aurait fallu qu'ils soient dimensionnés pour convenir au ralentissement de véhicule roulant à vitesse élevée pendant longtemps.

Une telle combinaison de ralentisseur selon l'invention engendre une conduite très sûre pour le conducteur. Le véhicule répond au mieux aux sollicitations de freinage en proposant un couple de freinage qui est optimal pour un régime de conduite donné.

La figure 4a schématise sous forme d'un bloc fonctionnel le fonctionnement d'une unité de traitement. En entrée est appliqué un signal électrique El. En sortie, après traitement de l'entrée El, deux ordres 01, 02 sont émis par l'unité de traitement. Dans un exemple, on considère que l'entrée El est reliée à un capteur de déplacement connecté à la pédale de frein.

La figure 4b représente dans le temps l'écoulement des actions liées au freinage du véhicule et notamment de la mise en fonctionnement d'un ralentisseur primaire R1 et d'un ralentisseur secondaire R2 en fonction de l'entrée E1. On observe sur un premier diagramme temporel, en bas de la figure, l'évolution de la vitesse V du véhicule.

Le chronogramme associé au ralentisseur R1 donne l'évolution de la mise en fonctionnement du ralentisseur primaire R1. De même, le chronogramme associé au ralentisseur R2 donne l'évolution du fonctionnement du ralentisseur R2. Lorsque le signal associé à l'état du ralentisseur vaut zéro, le ralentisseur est inactif et lorsque le signal associé à l'état du ralentisseur vaut 1, le ralentisseur est actif.

Le signal électrique El correspond à l'enfoncement de la pédale de frein. Un capteur donne en fonction de l'enfoncement de la pédale de frein un signal sur deux niveaux NI et N2. Plus la pédale est enfoncée, plus la tension délivrée par le signal électrique E1 du capteur est grande.

On peut bien entendu combiner plusieurs signaux en entrée de l'unité de traitement et ou quantifier les signaux sur plus de trois niveaux, mais pour simplifier et mettre en évidence facilement les temps de réponse, le chronogramme de l'exemple ne fait intervenir que le signal El.

Dans la partie 401 du diagramme, durée TO, le conducteur donne un ordre de freinage en appuyant modérément et en maintenant appuyée la pédale de frein. Le signal El prend donc un niveau de tension N1. En plus du freinage réalisé par les plaquettes des freins sur les tambours des roues de roues du camion, un freinage d'appoint grâce au ralentisseur R2 est réalisé. En effet, pendant TO, l'unité de commande a donné un ordre 02 commandant la mise en route du ralentisseur R2 seul. L'ordre 02 aboutit à la mise en fonctionnement quasiment instantané de R2. Le temps de réponse de R2 est compris entre cent cinquante et cent quatre vingt millisecondes. La vitesse V qui a été croissante jusqu'au moment où le conducteur a appuyé sur le pédale de frein diminue donc à l'instant où l'ordre est délivré au ralentisseur. Avec des variations de vitesse linéaire, on considère dans cet exemple que l'accélération et la décélération du véhicule sont uniformes. L'ordre 02 ne contient aucune instruction pour RI car la vitesse du véhicule est faible.

Les ordres délivrés par l'unité de commande sont tout autres lorsque sur la phase de fonctionnement 401, durée Ti, T2, T3, la vitesse du véhicule est élevée et que le conducteur appuie fortement sur la pédale de frein. En effet, pour un niveau électrique de tension N2 du signal El, un ordre 01 est délivré par l'unité de traitement aux différents ralentisseurs. Sur toute la période T1, le conducteur appuie sur sa pédale de frein fortement. Sur la période Ti, au début du freinage, le ralentisseur R2 est automatiquement et instantanément mis en route par l'unité de traitement, comme pendant la durée TO. Un signal de mise en route est aussi donné instantanément à R1 mais sa mise en fonctionnement est plus longue à réaliser que pour R2. Le ralentisseur primaire R1 nécessite en effet un temps de réponse important pour mettre en place l'arrivée et l'injection d'air et transformer le fonctionnement du moteur en compresseur.

Sur la durée T2, consécutive à la duré Ti, le conducteur conserve un ordre de freinage dont le niveau électrique associé vaut N2. R1 s'active car le temps de réponse est écoulé. Le ralentisseur R2 est toujours en fonctionnement. Le ralentissement du véhicule est donc plus important que lorsque seul le ralentisseur R2 était activé. Ce ralentissement est notable sur le chronogramme représentant l'évolution de la vitesse du véhicule.

Sur la durée T3, l'unité de traitement a établi après traitement que le ralentisseur secondaire devait être surchauffé, donc il est désactivé tandis que R1 est toujours actif. En effet, R1 étant un ralentisseur primaire, il ne présente pas de problèmes à chaud. Le système de ralentissement global du véhicule pendant la durée T3 est caractérisé donc par le freinage des freins et le freinage procuré par le ralentisseur R1. L'intensité de mouvement du véhicule peut diminuer pendant T3 plus faiblement que pendant T2 où les deux ralentisseurs sont activés en même temps. II peut néanmoins être prévu, notamment en cas d'urgence, de ne pas désactiver le ralentisseur R2, même si sa température devient excessive.

Pendant une phase ultérieure de fonctionnement 403, le véhicule roule a vive allure. Le conducteur roule à la même vitesse qu'à l'instant du commencement de la phase 402 où l'ordre 02 a été passé et il appuie par intermittence et fortement sur la pédale de frein. Comme le conducteur n'appuie pas de manière continuelle, un ordre de mise en fonctionnement est bien donné au ralentisseur R1 mais le ralentisseur R1 n'a jamais le temps de s'activer en raison de son temps de réponse de deux à trois secondes supérieur au temps d'enfoncement de la pédale de frein. Seul le ralentisseur R2 est donc activé durant toute la période 403 alors qu'en temps normal le conducteur n'aurait pas le temps d'activer un ralentisseur.

Ainsi, avec la combinaison de deux ralentisseurs gérés par une unité de traitement intelligente, il est possible d'éliminer par compensation le temps de réponse du ralentisseur primaire en activant au préalable le ralentisseur secondaire pendant que la durée liée au temps de réponse s'écoule. On peut aussi arrêter le fonctionnement du ralentisseur secondaire en anticipant sa surchauffe et on le désactive quand le ralentisseur primaire est en fonctionnement et qu'il suffit à l'arrêt du véhicule.

Dans l'invention, les deux types de ralentisseur se complètent et se compensent procurant constamment une sensation de sécurité au conducteur. Avec l'invention, le conducteur garde toujours le contrôle du véhicule quels que soient les paramètres extérieurs, l'état de la route et le temps de réponse de l'un ou l'autre des ralentisseurs. Le conducteur n'a plus à se soucier de la gestion hasardeuse des ralentisseurs, l'unité de traitement prenant en charge cette gestion pour lui.

L'invention pourrait être intégrée à des dispositifs de conduite évolués ayant pour rôle d'assister la conduite des véhicules de nouvelle génération.

En ce qui concerne les fonctions de transfert programmées par les programmes informatiques P1-PN, en plus de tenir compte des paramètres du véhicule, elles peuvent tenir compte des paramètres liés à la route, sa pente en long, son état plus ou moins bon mais elle peut aussi tenir compte de paramètres liés à l'historique du freinage.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. Ainsi, on peut diminuer l'encombrement et le poids du ralentisseur électromagnétique tout en augmentant ses performances. Pour ce faire, le ralentisseur est positionné en décalage par rapport à l'arbre de transmission comme décrit dans la demande FR02509601. Avantageusement, ce ralentisseur est refroidi par eau et est relié à l'arbre de transmission par un dispositif multiplicateur de vitesses comme celui visible à la figure 1 de la demande précitée.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif de ralentissement d'un véhicule automobile comportant un ralentisseur primaire (116), un ralentisseur secondaire (117) et une unité de commande (118) qui active l'un ou l'autre de ces ralentisseurs, caractérisé en ce que l'unité de commande (118) comporte des moyens (119 124) pour activer l'un et ou l'autre de ces ralentisseurs en fonction de paramètres d'entrée El-EN relatifs à un régime de conduite de ce véhicule.

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 10 moyens pour activer en fonction de paramètre d'entrée comportent - des moyens (125) pour mesurer une action du conducteur sur une pédale de frein (115), et ou - des moyens (126, 127) pour mesurer un échauffement d'un et ou de l'autre de ces ralentisseurs, et ou - des moyens (128) pour mesurer une vitesse ou une accélération du véhicule, et ou - des moyens (129 131) pour mesurer des paramètres de conduite extérieurs.

3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'unité de commande (118) comporte un étage électrique (122) de puissance pour commander les ralentisseurs (116 - 117) et une unité de traitement de données (119 - 121, 123) pour traiter les paramètres d'entrée El-EN.

4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité de traitement de données (119 - 121, 123) est électronique et comporte un ou plusieurs programmes informatiques (P1 - PN) pour extraire un ou plusieurs paramètres du régime de conduite, et pour donner une instruction à l'étage de puissance (122).

- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les programmes informatiques (P1 - PN) possèdent des instructions pour des commandes, suivant un régime de conduite donné, la mise en fonctionnement du ralentisseur primaire (116), du ralentisseur secondaire (117), ou des deux ralentisseurs en même temps.

6 - Dispositif selon l'une revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'unité de traitement de données (119 - 121, 123) est mécanique et commande l'étage électrique de puissance (122).

7 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'unité de traitement des données (119 - 121, 123) comporte des moyens pour combiner un traitement mécanique et un traitement électronique.

8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ralentisseur primaire (116) est un ralentisseur turbo frein à géométrie variable.

9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le ralentisseur secondaire (117) est un ralentisseur électromagnétique.

10 - Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans un camion ou un bus.