FR2862909A1 - Procede de commande d'un vehicule par action sur les roues pour reduire la distance de freinage - Google Patents
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Abstract
Selon le procédé de commande, lors d'un freinage d'urgence, on réduit une pression de gaz d'au moins un pneumatique (106). On pourra pour cela réduire une quantité de gaz à l'intérieur du pneumatique, évacuer hors du pneumatique du gaz se trouvant à l'intérieur du pneumatique et/ou augmenter un volume disponible dans le pneumatique pour un gaz du pneumatique. Le pneumatique fait par exemple partie d'une roue comprenant une unique chambre de gaz. Alternativement, le pneumatique fait partie d'une roue comprenant une enceinte occupant un volume déterminé non disponible pour un gaz du pneumatique. Dans ce dernier cas, on rend le volume déterminé disponible pour le gaz du pneumatique.
Description
L'invention concerne la commande d'un véhicule automobile en circonstances
de freinage notamment de freinage d'urgence.
De nombreux dispositifs et de nombreuses stratégies ont été développés pour améliorer le freinage d'urgence d'un véhicule automobile.
Un but de l'invention est d'améliorer encore les performances du véhicule lorsqu'un freinage est requis, notamment un freinage d'urgence.
A cet effet, on prévoit selon l'invention un procédé de commande dans lequel, lors d'un freinage, on réduit une pression de gaz d'au moins un pneumatique.
En effet, la pression, comme les autres caractéristiques d'un pneumatique, est définie par rapport à un profil de mission varié 'et doit répondre à des critères de durabilité, de fiabilité, de comportement, de confort, d'acoustique et de réduction de résistance au roulement. La pression est donc a priori prédéfinie et peut difficilement être modifiée pour privilégier une prestation au détriment des autres. Ainsi, suivant le cahier des charges fixé au pneumatique, une prestation telle que la résistance au roulement peut être privilégiée. Le véhicule auquel le pneumatique est destiné peut avoir par ailleurs des objectifs de consommation très bas. Néanmoins, la sécurité étant indispensable pour tous les véhicules, le cahier des charges comporte également des objectifs de distance d'arrêt au sol sec et mouillé. II s'agit alors pour le manufacturier pneumatique de gérer des compromis de prestation antagonistes en jouant sur le matériau de la bande de roulement.
La pression de gonflage en particulier est fixée une bonne fois pour toutes. Certes, certains constructeurs différencient la pression en fonction du profil de roulage (pression normalelautoroute). Mais il s'agit surtout pour le manufacturier de pneumatiques de définir un choix de matériaux et d'architecture visant à optimiser la répartition des pressions dans la surface de contact.
On sait par ailleurs que la surface de contact d'un pneumatique avec le sol est fonction de sa pression de gonflage. Par conséquent, la diminution brutale mais contrôlée de la pression d'un pneumatique en cas de freinage permet pendant ce freinage une augmentation de la surface de contact avec le sol, et par voie de conséquence, du coefficient d'adhérence, permettant ainsi une diminution de la distance d'arrêt.
Le procédé selon l'invention pourra présenter au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - on réduit une quantité de gaz à l'intérieur du pneumatique; - on évacue hors du pneumatique du gaz se trouvant à l'intérieur du pneumatique; - le pneumatique fait partie d'une roue comprenant une unique chambre de 10 gaz - on augmente un volume disponible dans le pneumatique pôur un gaz du pneumatique; - le pneumatique faisant partie d'une roue comprenant une enceinte occupant un volume déterminé non disponible pour un gaz du pneumatique, on rend le volume déterminé disponible pour le gaz du pneumatique; - on évacue hors de l'enceinte un gaz présent dans l'enceinte; - l'enceinte étant vide, on met l'enceinte en communication avec le pneumatique; et - on transforme par réaction chimique du gaz dû pneumatique.
On prévoit également selon l'invention une roue de véhicule comprenant des moyens commandables à distance pour réduire une pression de gaz d'un pneumatique de la roue.
La roue selon l'invention pourra présenter en outre au moins l'une quelconque des caractéristiques suivantes: - elle comprend des moyens pour diminuer une quantité de gaz à l'intérieur du pneumatique; - elle comprend des moyens pour évacuer hors du pneumatique du gaz se trouvant à l'intérieur du pneumatique; - elle comprend une unique chambre de gaz; elle comprend des moyens pour augmenter un volume disponible dans la roue pour un gaz du pneumatique; - elle comprend une enceinte et est agencée pour présenter deux états tels que, dans un premier état, l'enceinte occupe un volume déterminé non disponible pour un gaz du pneumatique et que, dans un deuxième état, le gaz occupe le volume déterminé ; l'enceinte s'étend à l'intérieur du pneumatique; - l'enceinte est souple; - la roue comprend des moyens pour évacuer hors de l'enceinte un gaz présent dans l'enceinte; - l'enceinte est rigide; - la roue comprend des moyens pour mettre l'enceinte en communication avec le pneumatique; - elle comprend des moyens pour mettre en oeuvre une réaction chimique avec un gaz du pneumatique; et - le pneumatique comprend une bande de roulement et au moins un flanc présentant une adhérence supérieure à une adhérence de la bande de roulement.
On prévoit enfin selon l'invention un véhicule comprenant au moins une roue selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description suivante de quatre modes de réalisation préférés donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 présente trois vues schématiques partielles en coupe suivant un plan axial d'une roue selon un premier mode de réalisation de l'invention, le pneumatique étant illustré à divers stades de la commande du véhicule lors d'un freinage d'urgence; - la figure 2 illustre deux vues de la roue analogues aux vues de la figure 1 respectivement à l'état gonflé et à l'état dégonflé ; et - les figures 3, 4 et 5 sont trois vues en coupe axiale d'une roue selon trois autres modes préférés de réalisation respectifs de l'invention.
On va décrire en référence aux figures 1 et 2 un premier mode de réalisation d'une roue 102 conforme à l'invention.
La roue 102 comprend une jante 104 portant un pneumatique 106 définissant une chambre interne principale 108 entre deux bords de la jante 104. Cette chambre 108 est remplie par du gaz, ici de l'air, de sorte que la jante 104 s'étend à distance du sol 109.
Dans ce premier mode de réalisation, la roue comprend en outre une enveloppe 110 ayant la forme générale d'un tore, disposée à l'intérieur du pneumatique dans la chambre 108. Sur la vue en coupe (a) illustrée à la figure 1, cette enveloppe est représentée par un cercle. L'enveloppe 110 est formée et dimensionnée de sorte qu'elle reste en contact avec la pardi principale de la jante 104, à égale distance des deux bords de celle-ci. Cette enveloppe 110 est également remplie par de l'air. Elle sera constituée dans un matériau souple étanche à l'air du même type que le caoutchouc du pneumatique 106. L'enveloppe 110 définit par conséquent une enceinte à l'intérieur de la chambre 108, cette enceinte étant isolée du reste de la chambre 108. L'enveloppe 110 aura par exemple la forme d'un pneumatique de roue dite roue galette. L'enveloppe 110 est gonflée à forte pression afin de lui permettre de porter la charge du véhicule en cas de crevaison du pneumatique principal 106 ou pneumatique visible. Le volume de l'enveloppe pourra représenter 20 à 40% du volume du pneumatique principal.
La roue comprend des moyens 105 pour évacuer hors de l'enceinte 110 l'air présent dans cette enceinte. Cette évacuation se fait par mise en communication brutale par les moyens 104 de l'enveloppe 110 avec l'extérieur de la roue à travers la jante 104. L'air présent dans la chambre 108 en revanche ne peut pas s'échapper.
Sous l'effet de la pression générée par cet air et de l'évacuation du gaz présent dans l'enveloppe 110, le volume de cette dernière diminue comme illustré sur les trois vues de la figure 1. L'évacuation de l'air se trouvant initialement dans l'enveloppe 110 entraîne par conséquent une réduction de la pression de gaz dans le pneumatique 106. Parallèlement, une partie du gaz du pneumatique 106 ayant été évacuée, la quantité de gaz qu'il renferme se trouve réduite.
Par conséquent, la roue 102 est agencée pour présenter deux états. Dans un premier état illustré sur la vue (a), l'enveloppe 110 occupe un volume déterminé non disponible pour le gaz se trouvant dans la chambre 108 et hors de l'enveloppe. Dans le deuxième état illustré sur la vue (c), ce gaz occupe ce volume.
Les moyens 105 seront agencés pour être commandables à distance par exemple à partir d'un calculateur du véhicule apte à détecter que les circonstances rendent nécessaires un freinage brutal du véhicule ou apte à détecter qu'une commande de freinage' brutal a été demandée. par le conducteur du véhicule.
En d'autres termes, lors d'une circonstance de freinage d'urgence, on crée une fuite brutale de l'enveloppe 110 au travers de la jante de la roue entraînant sa mise à plat pour libérer son volume à destination du gaz du pneumatique visible. Cela engendre une baisse de pression dans ce pneumatique dans la proportion des deux volumes respectifs.
On a ainsi illustré sur la partie (a) de la figure 1 le pneumatique à l'état normal, sur la partie (b) de la même figure le pneumatique en circonstance de freinage normal et sur la partie (c) de cette figure le pneumatique à l'issue d'un freinage d'urgence. On voit sur la partie (b) que le freinage normal engendre de façon classique un léger écrasement du pneumatique sans modification de l'enveloppe 110. Le freinage d'urgence en revanche, comme illustré sur la partie (c), a engendré l'évacuation du gaz contenu dans l'enveloppe et l'écrasement de celle-ci.
On pourra prévoir que les moyens 105 sont réversibles et par conséquent aptes à obturer la communication entre l'enveloppe et l'extérieur de la roue puis éventuellement à gonfler à nouveau avec de l'air l'enveloppe 110 une fois que la circonstance de freinage brutal a cessé.
La diminution de pression du pneumatique principal se traduit par une augmentation de sa surface de contact au sol qui se trouve ainsi optimisée pour augmenter la capacité du pneumatique à transmettre sur la durée d'un freinage d'urgence son potentiel d'adhérence.
De façon classique, le pneumatique 106 comprend une bande de roulement 112 et de part et d'autre de celle-ci deux flancs 114 reliant la bande de roulement à la jante. En circonstance de roulage normal, seule la bande de roulement 112 est en contact avec le sol 109. En revanche, lors d'un freinage d'urgence, après que la pression dans le pneumatique a été réduite, une partie des flancs 114 est également en contact avec le sol 109. On pourra prévoir que les flancs présentent une adhérence supérieure à l'adhérence de la bande de roulement de manière à augmenter le niveau d'adhérence global en pareille circonstance une fois la pression réduite.
La diminution de pression se traduira également par une diminution du rayon sous charge et donc par un abaissement du centre de gravité du véhicule de l'ordre de 10 à 15 mm par exemple. Le transfert de charge longitudinal sera donc moins important, retardant par conséquent le délestage du train arrière du véhicule et l'instabilité qui l'accompagne habituellement.
A titre d'exemple, on pourra prévoir les grandeurs suivantes avec un pneumatique selon l'invention: - charge sur le pneumatique en roulage normal, sachant que le véhicule comprend quatre roues: 5 000 N; - pression normale d'utilisation des pneumatiques: 250 kPa; - surface de contact au sol de chaque pneumatique en roulage normal: 200 cm2; - volume du pneumatique principal 108: 30 dm3; - volume de l'enveloppe interne 110: 10 dm3; - charge du pneumatique avant en freinage d'urgence: 6 500 N; surface de contact au sol du pneumatique en freinage normal: 260 cm2; pression après mise à plat de l'enveloppe interne: 167 kPa; et - surface de contact au sol en condition de freinage d'urgence: 389 cm2.
On peut donc constater une augmentation de 50% environ de la surface de contact générée par la diminution de pression. Cela permet d'espérer, sous réserve que le pneumatique ait été conçu dans ce but, un gain de potentiel de décélération estimé à 10% soit la même valeur sur la distance d'arrêt.
La perte d'un tiers de la pression permet au véhicule de continuer son trajet si nécessaire jusqu'à la prochaine station de gonflage où, si les moyens 104 sont réversibles, la pression pourra être rétablie par gonflement de l'enveloppe interne 110. Alternativement, le pneumatique principal pourra être remis à la pression normale jusqu'à remplacement de l'enveloppe 110 et éventuellement des moyens 104.
Après qu'un freinage d'urgence a été accompli, si le véhicule est équipé d'un système de surveillance de pression, celui-ci pourra être agencé pour informer le conducteur de la nécessité du regonflage de l'enveloppe interne du pneumatique. De même, si le véhicule est équipé d'un système actif de contrôle de pression, celui-ci pourra rétablir la pression dans le pneumatique principal et garder en mémoire la nécessité de réinitialiser le système de mise à plat et de regonfler l'enveloppe interne 110.
L'invention est applicable en particulier à tous les véhicules équipés d'un système d'aide au freinage d'urgence, ou encore à ceux équipés d'un radar anti-collision ou de tout autre système permettant de détecter la situation de freinage d'urgence.
L'enveloppe 110 a une autre fonction. En effet, elle peut également servir d'appui à la roue en cas de crevaison du pneumatique 106 comme illustré respectivement sur les parties (d) et (e) de la figure 2. En effet, en cas de crevaison du pneumatique 106, l'enveloppe 110 se trouve en appui par le bas sur la face interne du pneumatique 106 en contact avec le sol et par le haut comme précédemment sur la face externe de la jante 104.
Le contact de l'enveloppe 110 sur le pneumatique principal diminuera fortement le cisaillement du pneumatique principal par les bords de jante et prolongera ainsi fortement sa durée de vie en roulage à plat. Un tel agencement génère beaucoup moins d'augmentation des efforts transmis à la jante et au véhicule que les systèmes classiques constitués d'appuis en élastomère sur un support métallique. L'invention limite de ce fait les besoins de renforcement des pièces de train ou de carrosserie tant en fonctionnement normal qu'en cas de roulage à plat.
L'enveloppe interne 110 augmente certes la masse globale des roues. Toutefois, cette augmentation est à comparer à celle d'un appui tel que les appuis utilisés habituellement dans les systèmes de roulage à plat ou à la masse plus élevée d'un pneumatique à flancs renforcés, l'un et l'autre systèmes permettant classiquement le roulage à plat.
On a illustré à la figure 3 un deuxième mode de réalisation d'uné roue selon l'invention.
La roue 202 comprend comme précédemment une jante 104 ainsi qu'un pneumatique 106. Elle est néanmoins dépourvue de l'enveloppe 110.
Celle-ci est remplacée par une enveloppe 210 disposée à l'intérieur de la chambre 108. Cette enveloppe ne fait pas nécessairement le tour de la jante 104. Alors que la chambre 108 est gonflée avec de l'air, on fait en sorte que le volume interne de l'enveloppe 210 soit initialement le plus vide possible de sorte qu'y règne la pression la plus faible possible. Cette enveloppe comprend une trappe 205 apte à mettre en communication le volume interne de l'enveloppe 210 avec le reste de l'intérieur de la chambre 108. La roue comprend des moyens d'actionnement de cette trappe pouvant être commandés à distance par exemple par un calculateur du véhicule. L'enceinte 210 est rigide.
En circonstance de freinage d'urgence, le calculateur commande l'actionnement de la trappe de sorte que le volume interne de l'enveloppe 210 est mis en communication avec le reste de la chambre 108. Le gaz présent dans celle-ci envahit donc l'enveloppe 210, ce qui engendre une diminution de la pression dans le pneumatique 106. L'ouverture de la trappe 205 pourra par exemple être commandée au moyen d'un dispositif pyrotechnique. Comme précédemment, cette diminution de pression engendre un affaissement de la roue comme sur la figure 1c et une amélioration des performances de freinage.
Un troisième mode de réalisation d'une roue selon l'invention est illustré à la figure 4. Dans ce mode de réalisation, la roue 302 comprend une unique chambre 108 de réception d'un gaz. De même que dans le premier mode de réalisation, la roue 302 est munie d'une valve commandée 305 permettant cette fois de mettre en communication la chambre 108 avec l'extérieur de la roue à travers la jante 104. Cette valve est par exemple commandée par une électrovanne et permet sur commande du calculateur de laisser échapper de l'air présent dans la chambre 108 jusqu'à atteindre la pression réduite' souhaitée. Par conséquent, lorsque le calculateur déclenche un freinage d'urgence, l'électrovanne ouvre la valve 305 pour laisser s'échapper une partie de l'air se trouvant dans la chambre 108. La diminution de pression consécutive entraîne un affaissement de la roue et donc une amélioration des performances de freinage. Ainsi, dans ce mode de réalisation, on évacue hors du pneumatique l'air se trouvant à l'intérieur du pneumatique.
Un quatrième mode de réalisation est illustré à la figure 5. La solution retenue cette fois pour créer une dépression rapide jusqu'à un niveau de pression minimum souhaité consiste en une solution chimique. Précisément, la roue 402 comprend à l'intérieur de la chambre 108 un dispositif 405 apte à déclencher à l'intérieur de la chambre 108 une réaction chimique classique prédéterminée faisant intervenir au moins un gaz compris dans la chambre 108, afin de consommer ce gaz ou faire chuter la température de ce gaz. Il s'agira par exemple de l'oxygène. La consommation de l'oxygène présent dans la chambre 108 engendre une baisse du volume et de la pression régnant dans le pneumatique 106. La réaction chimique sera par exemple ici encore déclenchée par pyrotechnie, et ce à distance par le calculateur du véhicule lors de circonstances de freinage d'urgence. Il s'agit donc ici de transformer par une réaction chimique un gaz du pneumatique 106 ou une io combinaison de gaz pour réduire son volume ou de faire chuter sa température afin de réduire la pression dans le pneumatique.
Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.
Claims (23)
1. Procédé de commande d'un véhicule, caractérisé en ce que, lors d'un freinage, on réduit une pression de gaz d'au moins un pneumatique (106).
2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on réduit une quantité de gaz à l'intérieur du pneumatique.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on évacue hors du pneumatique du gaz se trouvant à l'intérieur du pneumatique.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on augmente un volume disponible dans le pneumatique pour un gaz du pneumatique.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pneumatique (106) fait partie d'une roue (202; 302; 402) comprenant une unique chambre de gaz (108).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, le pneumatique (106) faisant partie d'une roue (102; 202) comprenant une enceinte (110; 210) occupant un volume déterminé non disponible pour un gaz du pneumatique, on rend le volume déterminé disponible pour le gaz du pneumatique.
7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on évacue hors de l'enceinte (110) un gaz présent dans l'enceinte.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, l'enceinte (210) étant vide, on met l'enceinte en communication avec le pneumatique (106).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on transforme par réaction chimique du gaz du pneumatique.
10. Roue de véhicule caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (105; 205; 305; 405) commandables à distance pour réduire une pression de gaz d'un pneumatique de la roue.
11. Roue selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour diminuer une quantité de gaz à l'intérieur du pneumatique.
12. Roue selon l'une quelconque des revendications 10 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (105; 305) pour évacuer hors du pneumatique du gaz se trouvant à l'intérieur du pneumatique.
13. Roue (102; 202; 402) selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour augmenter un volume disponible dans la roue pour un gaz du pneumatique.
14. Roue (302; 402) selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend une unique chambre de gaz.
15. Roue selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte (110; 210) et est agencée pour présenter deux états tels que, dans un premier état, l'enceinte occupe un volume déterminé non disponible pour un gaz du pneumatique et que, dans un deuxième état, le gaz occupe le volume déterminé.
16. Roue selon la revendication précédente, caractérisée en ce que 5 l'enceinte (110; 210) s'étend à l'intérieur du pneumatique.
17. Roue selon l'une quelconque des revendications 15 à 16, caractérisée en ce que la roue comprend des moyens (105) pour évacuer hors de l'enceinte (110) un gaz présent dans l'enceinte.
18. Roue selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que la roue comprend des moyens (205) pour mettre l'enceinte (210) en communication avec le pneumatique.
19. Roue selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée en ce que l'enceinte (110) est souple.
20. Roue selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée en ce que l'enceinte (210) est rigide.
21. Roue selon l'une quelconque des revendications 10 à 20, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (405) pour mettre en oeuvre une réaction chimique avec un gaz du pneumatique.
22. Roue selon l'une quelconque des revendications 10 à 21, caractérisée en ce que le pneumatique comprend une bande de roulement (109) et au moins un flanc (114) présentant une adhérence supérieure à une adhérence de la bande de roulement.
23. Véhicule caractérisé en ce qu'il comporte au moins une roue selon l'une quelconque des revendications 10 à 22.
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