FR2931769A1 - Systeme de feinage permettant la mise en oeuvre d'un procede de controle de stabilite et de trajectoire dans un vehicule muni d'elements de frein motorises. - Google Patents

Systeme de feinage permettant la mise en oeuvre d'un procede de controle de stabilite et de trajectoire dans un vehicule muni d'elements de frein motorises. Download PDF

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Abstract

Système de freinage à commande hydraulique, destiné à être installé dans un véhicule automobile, comprenant - au moins un circuit d'admission et d'échappement de liquide de frein relié à un élément de frein (9) installé sur une roue du véhicule, - un premier système de gestion du freinage, commandé par un conducteur du véhicule via un dispositif de commande installé dans l'habitacle du véhicule, et relié à un réservoir (18) de liquide de frein, - un deuxième système de gestion du freinage, commandé par une unité de contrôle électronique installée dans le véhicule, caractérisé en ce que le système comprend, en outre, au moins deux éléments de frein motorisés installés sur deux roues du véhicule, et en ce que le deuxième système de gestion du freinage comporte - un accumulateur haute pression (19, 20) de liquide de frein, relié au circuit d'échappement et d'admission du liquide de frein, via un circuit de freinage, - un amplificateur hydraulique (15), positionné en parallèle du système de canalisations hydrauliques, - un moyen de dérivation du liquide (16), pour dériver du liquide de frein issu de l'accumulateur vers l'amplificateur (15) lorsque la pression disponible dans l'accumulateur est insuffisante par rapport à une pression nécessaire dans l'élément de frein pour assurer la stabilité du véhicule, et - des moyens électriques permettant d'actionner les éléments de frein motorisés (22).

Description

SYSTEME DE FREINAGE PERMETTANT LA MISE EN OEUVRE D'UN PROCEDE DE CONTROLE DE STABILITE ET DE TRAJECTOIRE DANS UN VEHICULE MUNI D'ELEMENTS DE FREIN MOTORISES
La présente invention se situe dans le domaine des systèmes de freinage de véhicule automobile. De manière plus précise, la présente invention concerne un système de freinage à commande hydraulique, permettant la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle de stabilité et de trajectoire, et comportant quatre éléments de frein dont deux au moins sont motorisés.
Un système de freinage hydraulique, commandé par un conducteur du véhicule, comporte généralement les éléments suivants : - un élément d'amplification, permettant d'augmenter un effort exercé sur une pédale de frein par un conducteur, appelé effort pédale. Cet élément d'amplification est, par exemple, un élément de type servofrein ou booster, qui utilise la différence de pression entre la pression atmosphérique et une source de vide, ou un amplificateur hydraulique. - un maître-cylindre tandem, qui consiste en une pompe à piston utilisée pour transformer l'effort pédale en pression hydraulique ; à cet effet, le maître-cylindre tandem est en communication avec un réservoir de liquide de frein et - des récepteurs situés au niveau des roues, et destinés, dans le cas de freins à disque, à transformer la pression hydraulique en effort presseur entre les plaquettes de frein et le disque.
En outre, un tel système de freinage comporte un circuit de freinage comportant un ensemble de canalisations hydrauliques destinées à relier les différents éléments du freinage, et à permettre la circulation du liquide de frein sous pression. Ces systèmes de freinage, bien qu'efficaces au niveau de l'arrêt des roues en lui-même, ne permettent pas de résoudre les problèmes de perte de contrôle, de stabilité ou de trajectoire pouvant survenir lorsqu'un véhicule roule dans certaines conditions particulières, par exemple sur une chaussée endommagée ou glissante (neige, pluie, verglas, boue, etc.), ou à une vitesse trop élevée, ou lorsque le conducteur est amené à freiner ou changer de direction brusquement.
Différents systèmes ont donc été conçus par les constructeurs automobiles pour remédier à ces inconvénients.
Un premier type de système vise à éviter le blocage des roues lorsqu'un conducteur freine brusquement, afin de maintenir une bonne adhérence des roues sur la chaussée en toutes circonstances. Le principe de tels systèmes, notamment les systèmes dits ABS (AntiBlockieren System, ou Antilock Braking System), est d'utiliser des électrovannes et des pompes hydrauliques pour diminuer la pression de freinage appliquée sur une roue, dès lors qu'un risque de blocage de cette roue est détecté. Un tel système comprend, par exemple, un capteur de vitesse installé sur chaque roue, et deux électrovannes par roue, pour permettre ce contrôle de pression.
On connaît également des systèmes électroniques de contrôle de stabilité et de trajectoire, notamment les systèmes dits ESC (Electronic Stability Control), dont l'objectif est de moduler le couple de freinage appliqué à une roue si une unité de contrôle électronique en charge de la commande du système détecte qu'une consigne conducteur est inexistante, insuffisante ou au contraire trop importante, au regard d'une situation de stabilité du véhicule, cette situation étant déterminée à partir de mesures effectuées par différents capteurs installés dans le véhicule.
Afin de pouvoir procéder à cette augmentation ou génération de couple de freinage sans action du conducteur sur la pédale, on a envisagé l'installation d'un deuxième système de gestion du freinage, installé dans le système de freinage, et indépendant de tout effort du conducteur sur la pédale de frein. La mise en oeuvre d'un tel système de gestion est commandée, le cas échéant, par l'unité de contrôle électronique.
Un tel deuxième système de gestion du freinage est muni d'une pompe hydraulique, permettant, en cas d'action insuffisante ou inexistante d'un conducteur sur la pédale, de faire circuler du liquide de frein sous pression vers un ou plusieurs étriers de frein, de manière à freiner une ou plusieurs roues du véhicule. Généralement, un système de freinage muni d'un contrôle de stabilité et de trajectoire de type ESC, permet également la mise en oeuvre d'un système antiblocage de roues, par exemple de type ABS, car les éléments utilisés pour augmenter la pression de freinage sur chaque roue peuvent être utilisés, à l'inverse, pour diminuer cette pression, et ainsi permettre le déblocage d'une roue.
Un système de ce type est relativement efficace pour remédier aux pertes de stabilité pouvant survenir dans un véhicule. Toutefois, les éléments formant le deuxième système de gestion du freinage sont généralement coûteux, ce qui empêche l'installation de ce système de manière généralisée sur les véhicules produits par les constructeurs automobile à l'heure actuelle. En outre, une pompe hydraulique est un élément dont la mise en marche est relativement longue, ce qui diminue la réactivité d'un système de freinage mettant en oeuvre une telle pompe. Ce manque de réactivité peut s'avérer pénalisant dans des situations de freinage d'urgence, au cours desquelles il est nécessaire de fournir une forte pression de manière quasi-instantanée pour permettre un freinage rapide d'une ou plusieurs roues.
La présente invention vise donc à fournir un système de freinage, permettant la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle de stabilité, qui soit moins coûteux à installer et plus réactif que les dispositifs existants.
Parmi les différents éléments compris dans les systèmes existants, la pompe hydraulique représente le composant le plus coûteux du bloc hydraulique. Par ailleurs, ainsi que mentionné précédemment, on a constaté que cette pompe était également le composant présentant la réactivité la plus lente. En conséquence, l'invention part de l'idée que la suppression d'une telle pompe permettrait de diminuer les coûts de ces systèmes, et ainsi de les installer en série sur de nombreux véhicules.
Le rôle de la pompe hydraulique est de fournir, dans un système de gestion du freinage mettant en oeuvre un procédé ESC, l'énergie nécessaire pour assurer les montées en pression du circuit de freinage indépendamment des actions du conducteur, lorsqu'une unité de contrôle électronique détermine que de telles montées sont nécessaires. L'invention vise donc à fournir un système de freinage muni d'un système de contrôle de stabilité et de trajectoire, dans lequel les montées en pression sont assurées, pour au moins deux éléments de frein installés sur une paire de roues, par des éléments mécaniques moins coûteux qu'une pompe hydraulique. En outre, dans un système selon l'invention, au moins une autre paire de roues est équipé d'éléments de frein motorisés de manière à pouvoir effectuer des régulations de l'action de freinage (diminution, augmentation ou création) indépendamment d'une action du conducteur sur la pédale de frein, tout en maintenant, pour ces deux éléments de frein, un freinage principal hydraulique. De tels éléments de frein motorisés permettent, en outre, de mettre en oeuvre toutes les fonctions de frein de parking motorisé (FSE).
De manière plus précise, l'invention concerne un système de freinage à commande hydraulique, destiné à être installé dans un véhicule automobile, comprenant : - au moins un circuit d'admission et d'échappement de liquide de frein, relié à un élément de frein installé sur une roue du véhicule, - un premier système de gestion du freinage, commandé par un conducteur du véhicule via un dispositif de commande installé dans l'habitacle du véhicule, et relié à un réservoir de liquide de frein, - un deuxième système de gestion du freinage, commandé par une unité de contrôle électronique installée dans le véhicule. Ce système de freinage est caractérisé en ce que qu'il comprend, en outre, au moins deux éléments de frein motorisés installés sur deux roues du véhicule, et en ce que le deuxième système de gestion du freinage comporte : - un accumulateur haute pression de liquide de frein, relié au circuit d'échappement et d'admission du liquide de frein, via un système de canalisations hydrauliques, appelé circuit de freinage, - un amplificateur hydraulique, positionné en parallèle du système de canalisations hydrauliques, et - un moyen de dérivation du liquide, pour dériver du liquide de frein issu de l'accumulateur vers l'amplificateur lorsque la pression disponible dans l'accumulateur est insuffisante par rapport à une pression nécessaire dans l'élément de frein pour assurer la stabilité du véhicule, et - des moyens électriques permettant d'actionner au moins deux éléments de frein motorisés installés sur deux roues du véhicule.
Le moyen de dérivation du liquide est, de préférence, commandé par l'unité de contrôle électronique du véhicule. Le dispositif permettant au conducteur de commander le premier système de gestion de freinage est, par exemple, une pédale de frein, ou tout autre actionneur électrique ou mécanique installé dans le véhicule et permettant de transmettre une information de commande au système de freinage.
Ainsi que décrit précédemment, les éléments de frein motorisés permettent, lors de leur actionnement par le biais des moyens électriques, de créer, augmenter ou diminuer un couple de freinage sur les deux roues auxquelles ils sont associés. L'utilisation d'éléments de frein motorisés permet de réduire les exigences 20 sur l'accumulateur hydraulique, et notamment d'en diminuer sa capacité. En outre, la combinaison d'éléments de frein motorisés avec un système de freinage sans pompe hydraulique permet de réaliser un grand nombre de fonctionnalités, à savoir les fonctionnalités de contrôle de freinage, de contrôle de stabilité, et de frein de parking tout en utilisant moins de composants, des composants 25 moins coûteux et dans un encombrement réduit.
On précise tout d'abord que, dans la suite de la description, on désignera par circuit de freinage l'ensemble des canalisations hydrauliques permettant la circulation du liquide de frein des premier et deuxième systèmes de gestion de freinage 30 vers le ou les circuits d'admission et d'échappement reliés aux différents éléments de frein. Dans un système selon l'invention, de préférence deux éléments de frein sont des éléments motorisés. Ces éléments de frein sont avantageusement installés sur les deux roues avant du véhicule, ou sur les deux roues arrière du véhicule. 10 15 De manière générale, ce système de freinage est organisé dans le véhicule selon deux circuits de freinage distincts, chaque circuit permettant de relier les systèmes de gestion de freinage à deux éléments de frein. Deux types d'architecture peuvent être envisagées dans le cas où deux éléments de frein sont motorisés : - un architecture, dite en X, dans laquelle le premier circuit de freinage alimente l'élément de frein avant gauche et l'élément de frein arrière droit, et le second circuit de freinage alimente l'élément de frein avant droit et l'élément de frein arrière gauche ; dans une telle architecture, selon la configuration avantageuse décrite précédemment, chacun des circuits alimente un élément de frein motorisé et un élément de frein non motorisé ; et - une architecture, dite en L, dans laquelle le premier circuit de freinage alimente les deux éléments de frein avant, et le second circuit de freinage alimente les deux éléments de frein arrière ; dans ce cas, un des circuits de freinage alimente les deux éléments de freins motorisés, tandis que l'autre alimente les deux éléments non motorisés.
Dans un système selon l'invention, l'accumulateur haute pression de liquide de frein permet de stocker du liquide de frein sous des pressions de l'ordre de 30 à 70 bars, et ainsi de fournir, indépendamment d'une action conducteur, l'énergie nécessaire aux montées en pression d'un circuit de freinage, lorsqu'un calculateur électronique installé dans le véhicule détermine, dans le cadre du contrôle de stabilité, qu'il est nécessaire d'augmenter le couple de freinage sur une ou plusieurs roues. La pression fournie par l'accumulateur haute pression étant généralement issue d'un rechargement effectué par le biais d'une action conducteur, elle est parfois insuffisante par rapport à la pression requise pour le freinage d'une roue. Il est donc nécessaire de disposer en outre d'un amplificateur hydraulique qui comporte, généralement, un piston à deux têtes de surface différentes, et tel qu'un déplacement du piston sous l'effet d'une pression Pintiale appliquée en entrée sur la tête de plus grande surface induise une pression Pfinale plus grande que la pression Pinitiale, en sortie du côté de la tête de plus petite surface. De manière avantageuse, les deux têtes de piston sont circulaires, et ont chacune un diamètre différent, de manière à former une surface différente. Un tel amplificateur nécessite un débit important en entrée pour obtenir un débit et une pression suffisants en sortie. En conséquence, cet amplificateur est, dans un système selon l'invention, installé en parallèle du circuit reliant l'accumulateur haute pression au frein, de manière à n'être mis en oeuvre que lorsque la pression disponible grâce à l'accumulateur haute pression est insuffisante.
Dans le cas où la roue qui doit être freinée, déterminée par le calculateur électronique, est munie d'un élément de frein motorisé, on utilise avantageusement les moyens électriques associés à cet élément de frein pour assurer l'augmentation ou la création d'un couple de freinage, sans faire appel à l'accumulateur haute pression installé dans le système. A cet effet, dans une réalisation, le système de freinage comporte, entre le maître-cylindre et chaque élément de frein motorisé, une électrovanne permettant d'isoler l'élément de frein du reste du circuit, lorsque les moyens électriques d'actionnement de l'élément de frein motorisé sont utilisés. Dans la suite de la description, cette électrovanne est désignée indifféremment sous le terme Electrovanne d'isolement , et parfois sous le terme Electrovanne d'admission .
Plusieurs configurations sont envisageables pour la réalisation d'un élément de frein motorisé, dans le cadre de l'invention. Les configurations ci-après décrites sont celles d'un étrier motorisé. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ces configurations, et peut être mise en oeuvre en utilisant tout autre élément de frein motorisé. - Dans une réalisation, un élément de frein motorisé comporte un corps solidaire d'une plaquette de frein et au moins une chambre remplie de fluide hydraulique, un piston hydraulique creux étant installé à l'intérieur de cette chambre. Un système de piston électrique est installé à l'intérieur du creux du piston hydraulique, et comporte un piston associé à un moteur électrique, une extrémité du piston du système électrique étant positionnée en regard d'une deuxième plaquette, les deux plaquettes étant positionnées de part et d'autre d'un disque associé à une roue du véhicule. - Dans une réalisation un élément de frein motorisé comporte un corps présentant au moins deux chambres ménagées de part et d'autre d'un disque associé à une roue du véhicule. Un piston hydraulique est installé dans une des chambres remplie de fluide hydraulique, une extrémité de ce piston hydraulique étant positionnée en regard d'une première plaquette. Un système à piston électrique comportant un piston électrique associé à un moteur électrique est installé à l'intérieur de l'autre chambre, une extrémité du piston électrique étant positionnée en regard d'une deuxième plaquette, les deux plaquettes étant positionnées de part et d'autre du disque. - Dans une réalisation, on dispose, en outre, de clapets anti-retour montés en parallèle des électrovannes d'admission situées entre le maître-cylindre et l'électrovanne. Ces clapets autorisent le passage du fluide uniquement des éléments de frein vers le maître-cylindre. Les éléments de frein comportent un corps solidaire d'une première plaquette, ce corps présentant au moins une chambre remplie de fluide hydraulique à l'intérieur de laquelle est disposé un piston hydraulique creux, ce piston hydraulique présentant une extrémité positionnée en regard d'une deuxième plaquette. Il comprend, en outre, un système à piston électrique installé à l'intérieur du creux du piston, ce système à piston électrique comportant une noix coopérant avec une tige hélicoïdale entraînée en rotation par un moteur électrique, la noix étant apte à éloigner ou approcher le piston hydraulique du disque disposé entre les plaquettes.
Dans une réalisation, un système selon l'invention comprend un dispositif de pilotage, commandé par l'unité de contrôle électronique, permettant l'activation de l'un et/ou l'autre des systèmes de gestion du freinage, en fonction de paramètres reflétant un état du véhicule et une action conducteur. Un tel dispositif de pilotage comporte, préférentiellement, une ou plusieurs électrovannes installée(s) dans le circuit de freinage.
Ce dispositif de pilotage permet, par exemple, d'activer le deuxième système de gestion de freinage dès que l'unité de contrôle électronique détermine qu'il est nécessaire, pour la mise en oeuvre du contrôle de stabilité, d'utiliser une source d'énergie autre que l'action conducteur et/ou les moyens électriques d'actionnement des éléments de frein motorisés.
Dans une réalisation avantageuse, le circuit de freinage comporte une liaison entre le premier et le deuxième systèmes de gestion de freinage, permettant un rechargement, total ou partiel, de l'accumulateur haute pression de liquide de frein du deuxième système et une remise en position de l'amplificateur hydraulique dans l'état où il se trouvait avant la mise en oeuvre du deuxième système, lors d'une commande du conducteur sur le premier système. Une remise en position de l'amplificateur hydraulique consiste en une remise en butée du piston sur la tête de plus grande surface. Cette remise en butée a pour conséquence l'échappement de liquide de frein de cet amplificateur. Afin de récupérer ce liquide de frein, le système de canalisations hydrauliques comporte, dans une réalisation, une liaison entre l'amplificateur hydraulique et le réservoir de liquide de frein, permettant une circulation de liquide de l'amplificateur vers le réservoir lors d'une remise en position initiale de l'amplificateur. On rappelle que la description est ici effectuée pour une seule diagonale du véhicule, c'est-à-dire pour un circuit de freinage desservant deux roues. Une description similaire pourrait être effectuée pour un circuit de freinage desservant les deux autres roues du véhicule. Dans certaines réalisations, la liaison ci-dessus décrite est commune aux deux circuits de freinage.
Toutefois, dans certaines configurations, la présence d'une telle liaison hydraulique rend difficile l'intégration du deuxième système de gestion de freinage dans un véhicule. En conséquence, dans une autre réalisation, le circuit de freinage comporte une liaison entre l'amplificateur hydraulique et un accumulateur basse pression de liquide de frein, permettant un stockage temporaire de liquide issu de l'amplificateur hydraulique lors d'une remise en position de ce dernier.
De préférence, dans cet accumulateur basse pression, le liquide est stocké sous une pression de l'ordre de 0 à 20 bars. Cet accumulateur basse pression est, dans une configuration avantageuse, installé en sortie du ou des circuits d'échappement relié(s) aux différents éléments de frein.
Les accumulateurs hydrauliques mis en oeuvre dans ce système de freinage peuvent être de plusieurs types, notamment : - un accumulateur à membrane, comportant un volume présentant deux compartiments séparés par une membrane. Un premier compartiment, totalement isolé de l'extérieur de l'accumulateur, est empli de gaz sous pression, par exemple du diazote (N2). Un deuxième compartiment est muni d'un orifice d'admission et d'échappement de fluide. Lorsque le fluide entre dans la sphère, la membrane se déforme en comprimant le gaz, ce qui permet un stockage d'énergie sous forme potentielle. - un accumulateur à piston comportant un piston installé dans un corps de piston, par exemple cylindrique, et un ressort comprimé lors d'une accumulation de liquide de frein dans la chambre de l'accumulateur, permettant ainsi un stockage d'énergie potentielle.
Le caractère haute pression ou basse pression d'un accumulateur dépend de ses paramètres physiques, tels que la pression initiale du gaz dans un accumulateur à membrane, ou la raideur du ressort dans un accumulateur à piston.
Ainsi que mentionné précédemment, lorsque le deuxième système de gestion de freinage n'est pas activé, il est généralement isolé du reste du système de freinage, notamment par la fermeture d'électrovanne(s) appartenant au dispositif de pilotage. Toutefois, de telles électrovannes ne présentent pas toujours une étanchéité parfaite, ce qui peut conduire à des fuites de liquide même lorsqu'elles se trouvent à l'état fermé. De telles fuites ont pour conséquence une diminution de l'énergie stockée dans l'accumulateur, et ainsi un mauvais fonctionnement du deuxième système de gestion du freinage. Pour remédier à cet inconvénient, on a envisagé l'utilisation, lorsque l'accumulateur haute pression est du type à piston , d'un moyen de blocage mécanique permettant une conservation, au cours des phases de désactivation de ce système, de l'énergie mécanique potentielle emmagasinée dans cet accumulateur.
Selon des réalisations, un tel système de blocage mécanique comporte, par exemple : - un pion solidaire du corps de l'accumulateur haute pression de liquide de frein, permettant, au cours des phases de désactivation du second système de gestion du freinage, d'empêcher tout déplacement du piston dans le sens d'un relâchement des ressorts, ou - une crémaillère, reliée au piston de l'accumulateur haute pression de liquide de frein, en liaison avec un pignon lui-même solidaire d'une roue libre associée à un frein. L'ensemble composé de la roue libre et du frein autorise la rotation du pignon dans le sens correspondant à la compression du ressort et permet de maintenir le piston en position lors des phases de désactivation du deuxième système de freinage.
Par ailleurs, au cours des phases de déblocage des roues dans le cas d'utilisation d'un système anti-blocage, du liquide de frein est échappé d'un ou plusieurs étriers installés sur les roues. Il est alors nécessaire de récupérer ce liquide, soit dans l'accumulateur basse pression de liquide installé en sortie du circuit d'échappement de liquide de frein, soit en utilisant un circuit de freinage reliant directement ce circuit au réservoir de liquide de frein du premier système de gestion de freinage.
Par ailleurs, dans une réalisation, le système comprend un circuit de défreinage comportant un clapet anti-retour installé en parallèle du circuit d'admission de liquide de frein, et relié directement au dispositif de pilotage, de manière à former un circuit indépendant du circuit de freinage.
En outre, l'invention concerne un procédé de gestion de freinage destiné à être mis en oeuvre dans un système de freinage à commande hydraulique installé dans un véhicule automobile, le procédé comprenant les étapes suivantes : - on détermine une pression nécessaire à appliquer sur un élément de frein installé sur une roue d'un véhicule pour assurer la stabilité du véhicule, - on compare une pression effectivement appliquée sur l'élément de frein à la pression nécessaire et, si cette pression est inférieure à la pression nécessaire déterminée, on commande électroniquement l'activation d'un système de gestion de freinage. Le système de freinage comporte un accumulateur haute pression de liquide de frein relié, via un système de canalisations hydrauliques, à l'élément de frein installé sur la roue, et le procédé comprenant en outre, lors de l'activation du système de freinage, les étapes suivantes : - on détermine une pression potentiellement disponible grâce à l'accumulateur haute pression, et - si cette pression est inférieure à la pression nécessaire, on commande une dérivation du liquide de frein issu de cet accumulateur haute pression vers un amplificateur hydraulique installé en parallèle du circuit de freinage, et/ou si l'élément de frein sur lequel il convient d'appliquer une pression supplémentaire est une élément de frein motorisé, on actionne les moyens électriques associés à l'élément de frein motorisé, pour permettre la création ou l'augmentation d'un couple de freinage appliqué sur la roue par l'élément de frein.
Dans le cas où l'élément de frein sur lequel il convient d'agir est motorisé, il est possible d'utiliser à la fois les moyens électriques pour actionner l'élément motorisé, et le système de gestion de freinage à accumulateur pour mettre cet élément motorisé sous pression.
Toutefois, dans un mode de réalisation avantageux, lorsque l'élément de frein est motorisé, le procédé comprend l'étape, avant d'actionner les moyens électriques associés, d'activer une électrovanne, normalement ouverte, placée en amont de l'élément de frein, de manière à isoler cet élément de frein motorisé du reste du circuit de freinage. Dans ce mode de réalisation, l'utilisation d'éléments de frein motorisés permet de diminuer la taille de l'accumulateur haute pression puisque, même dans les cas extrêmes de perte de stabilité ou d'absence de freinage, cet accumulateur n'est utilisé que pour alimenter, au maximum, deux éléments de frein non motorisés, et non pas quatre comme c'est le cas dans un système ne comportant que des éléments de frein non motorisés.
Dans une réalisation, le procédé comprend en outre l'étape préliminaire de recharger, partiellement ou totalement, l'accumulateur haute pression, ce rechargement étant effectué lors d'une action du conducteur sur un premier système de gestion de freinage installé dans le véhicule. Dans une réalisation, la pression hydraulique potentiellement disponible grâce à l'énergie stockée dans l'accumulateur haute pression est calculée à partir de la mesure fournie par un capteur de déplacement permettant de connaître la position du piston de l'accumulateur haute pression. Dans une autre réalisation, un modèle mathématique utilisant la mesure fournie par le capteur de pression maître-cylindre et les consignes de commandes des électrovannes et de la pompe permet d'estimer la position du piston et par conséquent la pression potentiellement disponible. Cette réalisation différente du contrôle permet donc de s'affranchir du capteur de position du piston de l'accumulateur HP.
L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un système de freinage conforme à l'invention.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisations particuliers, cette description étant effectuée à titre non limitatif à l'aide des figures sur lesquelles : - la figure 1 montre un dispositif de freinage conforme à l'état de la technique; - la figure 2 montre un système selon l'invention, dans lequel le deuxième système de gestion de freinage comprend un accumulateur haute pression, un accumulateur basse pression un amplificateur hydraulique, cette figure représentant deux roues du véhicule, dont une munie d'une étrier motorisé, - les figures 3a, 3b et 3c montrent des plusieurs variantes d'un étrier motorisé pouvant être utilisé dans un système de freinage selon l'invention, - les figures 4a, 4b et 4c montrent un système de freinage selon l'invention, avec différentes configurations du circuit d'admission de l'étrier motorisé, - les figures 5a, 5b et 5c montrent une architecture d'un système selon l'invention, dite architecture en L , - la figure 6 montre un système selon l'invention, dans lequel l'amplificateur hydraulique n'est pas relié au réservoir de liquide de frein du maître cylindre mais à l'accumulateur basse pression, et - la figure 7 montre un système selon l'invention, ne comportant pas d'accumulateur basse pression. On précise tout d'abord que, sur l'ensemble des figures, des éléments identiques sont désignés sous la même référence. La figure 1 montre la configuration d'un système de freinage conforme à l'état de la technique, du point de vue d'un seul circuit dans le véhicule, c'est -à -dire un circuit de freinage agissant uniquement sur deux roues, mais les éléments sont les mêmes pour les deux autres roues. Toutefois, dans un tel système, certains éléments peuvent être communs aux deux circuits. Ainsi, par exemple, ce système comporte généralement un seul capteur de pression pour mesurer la pression dans les deux circuits, et un seul moteur pour assurer le fonctionnement des deux pompes hydrauliques. L'unité de contrôle électronique, indispensable au fonctionnement de ce système n'est pas représentée sur cette figure.
Le système de freinage montré sur la figure 1 comprend les éléments suivants, formant un premier système de gestion du freinage : - une pédale de frein 100, destinée à transmettre et amplifier l'effort exercé par le conducteur du véhicule lorsqu'il souhaite freiner, - un amplificateur 101, appelé booster ou servofrein selon les configurations, pour amplifier l'effort de freinage du conducteur, - un maître-cylindre tandem 102, relié à un réservoir de liquide de frein, permettant de transformer l'effort pédale amplifié par le booster en pression hydraulique, et - des récepteurs 103a et 103b, par exemple des étriers, associés à des disques de frein 104a et 104b, pour transformer la pression hydraulique en couple de freinage au niveau de chacune des roues.
Il comprend en outre un ensemble d'éléments formant un deuxième système de gestion de freinage. Ces éléments, dont le fonctionnement sera décrit par la suite, sont les suivants : - une électrovanne de pilotage 105, normalement ouverte, - une électrovanne d'aspiration 106, normalement fermée, - une pompe hydraulique 107, - des clapets 108 et 109, permettant de n'autoriser le passage du fluide que dans un sens, - un accumulateur basse pression 110, destiné à stocker du liquide pendant certaines phases de fonctionnement du système, - au niveau de chaque étrier de frein, un circuit d'admission et/ou d'échappement, comportant deux électrovannes, l'une étant une électrovanne d'admission normalement ouverte (111a, 111b), et l'autre une électrovanne d'échappement normalement fermée (112a, 112b), ainsi qu'un clapet anti-retour (114a, 114b), - un capteur de pression 113, et - un ensemble de canalisations hydrauliques, non référencées, permettant de transporter le liquide entre les différents éléments du système.
Lors d'un freinage classique, dans lequel il n'est pas fait appel au deuxième système de gestion de freinage, toutes les électrovannes sont désactivées, c'est-à-dire qu'elles se trouvent dans leur position normale, et le fonctionnement est alors le suivant : - lorsque le conducteur appuie sur la pédale 100, ainsi que précédemment décrit, du liquide de frein sous pression est émis en sortie du maître-cylindre tandem 102, - ce liquide traverse, d'une part, l'électrovanne 105 ouverte, et d'autre part le clapet 108. - le liquide est alors dirigé, via le réseau de canalisations hydrauliques, en direction des récepteurs 103a et 103b, via les électrovannes 111 a et 111b, - le liquide sous pression est ainsi introduit dans les étriers 103a et 103b, ce qui a pour conséquence le freinage de chacune des roues. Lors d'un défreinage classique, c'est à dire lorsque le conducteur réduit ou cesse d'exercer un effort sur la pédale de frein 100, le liquide sous pression contenu dans les étriers 103a et 103b est redirigé vers le maître-cylindre tandem 102, via les électrovannes 111 a et 111 b et les clapets 114a et 114b. 10 Lorsqu'un risque de blocage d'une roue est détecté, par exemple de la roue portant l'étrier 103a, il convient de diminuer la pression dans cet étrier, afin de procéder au déblocage de cette roue. Un tel blocage fait suite à une action de freinage trop importante par rapport aux conditions d'adhérence. 15 Pour effectuer cette diminution de pression, l'unité de contrôle électronique commande les électrovannes d'admission 111a, normalement ouverte, et d'échappement 112a, normalement fermée, afin qu'elles deviennent respectivement fermée et ouverte. En conséquence, le liquide sous pression contenu dans l'étrier 103a, 20 s'écoule, via l'électrovanne) 12a, jusqu'à l'accumulateur basse pression 110. Cet accumulateur basse pression permet de stocker de façon temporaire le fluide évacué par les électrovannes d'échappement 112a et 112b des étriers 103a et 103b. Le clapet 109 installé entre l'accumulateur 110 et l'aspiration de la pompe 107, et autorisant l'écoulement du liquide de frein dans le sens accumulateur => pompe 25 permet d'utiliser la pompe 107 pour vider et donc réduire la pression de l'accumulateur 110 en cas de besoin.
Dans le cas, au contraire, où le conducteur n'exerce aucun effort sur la pédale de frein ou exerce un effort insuffisant par rapport à la situation du véhicule, 30 l'unité de contrôle électronique détecte que la pression maître-cylindre, mesurée par le capteur 113, est inférieure à la pression requise pour maintenir une bonne stabilité de ce véhicule. Dans ce cas, elle commande l'activation de l'électrovanne de pilotage 105, qui devient alors fermée, ce qui a pour effet d'isoler le maître-cylindre 102 du circuit de freinage. L'électrovanne d'aspiration 106, placée entre le maître-cylindre 102 35 et l'aspiration de la pompe hydraulique 107, est également activée et se retrouve alors5 dans l'état ouvert. La pompe 107 est ainsi reliée au maître-cylindre 102 et peut prélever du fluide directement au niveau du maître-cylindre 102 ou de son réservoir. L'unité de contrôle commande alors une mise en oeuvre de la pompe hydraulique 107, afin d'envoyer du liquide de frein sous pression en direction des électrovannes d'admission 111 a et 111b, qui sont commandées en fonction de la (ou des) roue(s) sur laquelle (lesquelles) il est nécessaire d'appliquer une pression de freinage.
La figure 2 montre une première configuration d'un système de freinage conforme à l'invention. Ce système de freinage comporte une unité de contrôle électronique, non montrée sur cette figure, et mettant en oeuvre une ou plusieurs des fonctionnalités suivantes, parmi lesquelles : - la centralisation et le traitement de mesures effectuées par différents capteurs de position, vitesse, accélération ou pression installés dans le véhicule, - la communication avec le système de contrôle moteur, - le contrôle et la commande, notamment à partir de ces mesures, de différents procédés de pilotage, tel qu'un procédé anti-blocage de roues, ou un procédé de contrôle de trajectoire et de stabilité, - la commande d'activation d'électrovannes installées dans le système, pour la 20 mise en oeuvre de ces procédés, et - la commande d'activation ou de désactivation de moyens de blocage mécanique installés dans le système de freinage.
Ce système comporte l'ensemble des éléments précédemment décrits, à 25 savoir : - un premier circuit d'admission et d'échappement, relié à un élément de frein non motorisé 9 installé sur une roue du véhicule, ce circuit étant formé d'une électrovanne d'admission 8a, normalement ouverte, une électrovanne d'échappement 10, normalement fermée, et des clapets anti-retour 7 et 11 30 - un second circuit d'admission et d'échappement relié à un élément de frein motorisé 22 installé sur une autre roue du véhicule, et comportant une électrovanne d'admission 8b normalement ouverte, ou électrovanne d'isolement, ainsi qu'un clapet anti-retour 23 installé en parallèle de l'électrovanne 8b. - un premier système de gestion de freinage comportant un booster 2 et un 35 maître cylindre tandem 3, commandé par un conducteur via une pédale 1, - un deuxième système de gestion du freinage comportant un accumulateur haute pression, un amplificateur hydraulique 15, et un moyen de dérivation de liquide comportant une électrovanne 14 et une électrovanne 16, normalement fermées, et - un dispositif de pilotage comportant une électrovanne 4 normalement ouverte et les électrovannes 14 et 16, et permettant d'activer le deuxième système de gestion de freinage.
En ce qui concerne l'élément de frein motorisé 22, différentes configurations sont envisageables, et vont être décrites en relation avec les figures 3a, 3b et 3c. Un élément de frein motorisé, tel que celui représenté sur ces trois figures, permet de générer un couple de freinage au niveau de la roue en pressant des plaquettes de frein 516.1, 516.2 contre un disque de frein 524, ces plaquettes étant disposées de part et d'autre du disque 524.
L'élément de frein montré en figure 3a comprend un corps 515 solidaire de la plaquette 516.1. Ce corps 515 comporte au moins une chambre hydraulique 517 remplie de fluide hydraulique. Le volume de la chambre 517 varie lors du déplacement d'un piston 519 délimitant cette chambre. Cet élément de frein comporte, en outre, un piston hydraulique 519 creux et un système de piston électrique 522. Ce système est composé d'un piston 522.1 ,dont une extrémité est en contact avec une plaquette de frein 516.2, et d'un moteur électrique 522.2. Un système de blocage du mouvement de rotation du piston électrique 522.1 autour de l'axe du moteur électrique 522.2, par exemple constitué d'une clavette 522.3 montée dans le piston électrique 522.1 et pouvant coulisser dans une rainure ménagée dans le piston hydraulique 519 permet de n'autoriser qu'un mouvement de translation du piston électrique 522.1 par rapport au piston hydraulique 519 lorsque le moteur électrique 522.2 est activé, le piston électrique 522.1 étant bloqué dans sa position lorsque le moteur 522.2 n'est pas actionné (irréversibilité d'un système vis/écrou, utilisation d'un moteur 522.2 freiné, etc.). La rotation du piston 519 autour de l'axe du moteur 522.2 est empêchée par le couple de frottements généré par le joint 520 ou par un dispositif de blocage similaire non représenté.
Ainsi, lorsqu'on établit la pression dans le circuit hydraulique, le piston hydraulique 519 presse, via le piston électrique 522.1, la plaquette 516.2 sur le disque 524. En se déplaçant, le piston hydraulique 519 déforme le joint 520. Par ailleurs, suite à la force de réaction due à la pression, le corps de l'étrier 515 ou le disque 524 se déplace en translation de manière à plaquer la plaquette 516.1 contre le disque 524. Lors du défreinage, lorsque la pression hydraulique diminue dans le circuit hydraulique, le joint 520, en reprenant sa forme initiale, rappelle le piston 519 dans sa position initiale. L'usure des plaquettes est compensée par un glissement du piston 519 vis-à-vis du joint 520, le piston 519 ne revenant pas exactement à sa position initiale dans ce cas-là. Le couple de freinage pourra être modulé grâce à l'action conjointe du système à piston électrique 522 et de l'électrovanne d'admission 9.2 indépendamment de la pression générée dans le circuit hydraulique. En effet, une fois la chambre 517 isolée, le couple de freinage peut être augmenté lorsque le piston 522.1 est pressé contre la plaquette 516.2 afin de diminuer le volume de la chambre 517 (d'où une augmentation de la pression et donc de l'effort de serrage), ou diminué lorsque le piston 522.1 est éloigné de la plaquette 516.2 afin d'augmenter le volume de la chambre 517 (d'où une diminution de la pression et donc de l'effort de serrage).
Dans la variante de la figure 3b, l'élément de frein comporte un corps 515 présentant deux chambres 517.1, 517.2 ménagées de part et d'autre d'un disque 524 associé à une roue du véhicule, la chambre 517.1 étant identique à la chambre 517 décrite précédemment. Dans cette variante, le piston hydraulique 519 est plein et un système de piston électrique 522 identique à celui décrit précédemment est situé dans la chambre 517.2. Ainsi, lorsqu'on établit la pression dans le circuit hydraulique, le piston hydraulique 519 presse la plaquette 516.2 sur le disque 524. Par ailleurs, suite à la force de réaction due à la pression, le corps de l'étrier 515 ou le disque 524 se déplace en translation de manière à plaquer la plaquette 516.1 contre le disque 524 via le système de piston électrique 522. En se déplaçant, le piston 519 déforme le joint 520. Lors du défreinage, lorsque la pression hydraulique diminue, le joint 520, en reprenant sa forme initiale, rappelle le piston 519 dans sa position initiale. L'usure des plaquettes est compensée par un glissement du piston 519 vis-à-vis du joint 520, le piston 519 ne revenant pas exactement à sa position initiale dans ce cas-là.
Comme pour la réalisation de la figure 3a, le couple de freinage peut être modulé grâce à l'action conjointe du système de piston électrique 522 et de l'électrovanne d'admission 9.2 indépendamment de la pression générée dans le circuit hydraulique. En effet, une fois la chambre 517 isolée, le couple de freinage pourra être augmenté en approchant le piston 522.1 contre la plaquette 516.1 afin de diminuer le volume de la chambre 517, ou diminué en éloignant le piston 522.1 de la plaquette 516.1 afin d'augmenter le volume de la chambre 517.
Dans la variante de réalisation, montrée sur la figure 3c, le piston 519 est creux et le moteur électrique 527.3 d'un système de piston électrique 527 se trouve à l'extérieur du corps 515 de l'élément de frein. Un joint 527.4 permet de compléter l'étanchéité de la chambre 517. Ce système de piston électrique 527 comprend une noix 527.1 située à l'intérieur du piston creux 519. Un système de blocage du mouvement de rotation de la noix 527.1, non représenté sur la figure, n'autorise qu'un mouvement de translation de la noix 527.1 lorsque la tige 527.2 hélicoïdale est entraînée en rotation par le moteur 527.3. Le système de piston électrique 527 est de type irréversible. Cette irréversibilité peut-être obtenue grâce à l'utilisation d'un moteur freiné ou d'un couple vis 527.2 / noix 527.3 irréversible.
Par ailleurs, un élément démontable 527.5 qui peut être un circlips est installé dans une gorge réalisée à l'intérieur du piston 519. Cet élément 527.5 permet de réaliser un épaulement 529.1. Un deuxième épaulement 529.2 est quant à lui ménagé directement à l'intérieur du piston 519 du côté de la plaquette 516.2. L'élément 527.5 est démontable afin de pouvoir monter la noix 527.1 entre les deux épaulements 529.1, 529.2, cette noix 527.1 étant destinée à entrer en butée contre ces deux épaulements 529.1, 529.2. Les jeux j l et j2 entre la noix 527.1 et les épaulements 529.1, 529.2 sont définis pour permettre un fonctionnement sans que le système électrique 527 n'interfère avec le fonctionnement purement hydraulique du système de freinage.
Ainsi, le jeu j1 entre la noix 527.1 et l'épaulement 529.1 correspond à la course maximale du piston 519 hydraulique lors d'un freinage sans action électrique. Le jeu j2 entre la noix 527.1 et l'épaulement 529.2 garantit qu'il n'y aura pas d'effort de freinage résiduel suite à la création ou à l'augmentation d'un couple de freinage grâce au système électrique (utilisation de la fonction frein de parking électrique par exemple).
Ainsi, lorsqu'on établit la pression dans le circuit hydraulique, le piston hydraulique 519 se déplace en translation par rapport au piston 527 vers le disque 524 et presse la plaquette 516.2 sur le disque 524. Par ailleurs, suite à la force de réaction due à la pression, le corps de l'étrier 515 ou le disque 524 se déplace en translation de manière à plaquer la plaquette 516.1 contre le disque 524. En se déplaçant, le piston hydraulique 519 déforme le joint 520. Lorsque la pression hydraulique diminue dans le circuit hydraulique, le joint 520, en reprenant sa forme initiale, rappelle le piston 519 dans sa position initiale. L'usure des plaquettes est compensée par un glissement du piston 519 vis-à-vis du joint 520, le piston 519 ne revenant pas exactement à sa position initiale dans ce cas-là.
Le couple de freinage peut être modulé grâce à l'action conjointe du système 527 à piston électrique et de l'électrovanne d'admission 9.2 indépendamment de la pression générée dans le circuit hydraulique. En effet, le couple de freinage peut être augmenté lorsque la noix 527.1 est pressée par le moteur contre l'épaulement 529.2 de manière à augmenter l'effort presseur du piston 519 contre la plaquette 516.2 ou diminué lorsque la noix 527.1 est pressée contre l'épaulement 529.1 de manière à diminuer l'effort presseur du piston 519 contre la plaquette 516.2.
Un élément de frein de ce type est, de préférence, installé dans un système de freinage comprenant un clapet anti-retour 11.2 monté en parallèle de l'électrovanne d'échappement. 9.2.
Dans un système selon l'invention tel que montré en figure 2, les phases de freinage et de défreinage sont mises en oeuvre de manière similaire aux systèmes existants dans l'état de la technique, à savoir : Lorsque le conducteur appuie sur la pédale 1, le booster 2, ou servofrein, amplifie cet effort qui est transmis au maître-cylindre 3. La pression générée par le maître-cylindre 3 est transmise par le clapet 5 et l'électrovanne normalement ouverte 4, puis par les électrovannes normalement ouvertes 8a et 8b, aux étriers 9 et 22 installés respectivement sur les roues du véhicule. A l'inverse, lorsque le conducteur relâche la pédale 1, le fluide contenu sous pression dans les étriers 9 retourne au maître-cylindre 3 à travers les clapets 7 et 23, les électrovannes normalement ouvertes 8 et l'électrovanne normalement ouverte 4.
On précise ici que, dans l'ensemble de la description, les électrovannes mises en oeuvre pourront être des électrovannes tout-ou-rien, des électrovannes proportionnelles, des électrovannes débit ou des électrovannes pression .
Une électrovanne tout-ou-rien est caractérisée par deux états, un état de repos (qui peut être ouvert ou fermé), et un état d'activation (qui est l'état contraire). Une électrovanne proportionnelle comporte une infinité d'états entre un état de repos et un état d'activation complète, ce qui permet de procéder à une ouverture et une fermeture progressives.
Une d'électrovanne débit permet de contrôler un débit, et une électrovanne pression , permet de contrôler la différence de pressions appliquée à cette électrovanne. Le système montré sur la figure 2 permet, en outre, la mise en oeuvre de fonctionnalités anti-blocage, permettant de relâcher la pression sur un ou plusieurs étriers de frein lorsqu'un risque de blocage de roue est détecté par l'unité de contrôle électronique.
Ainsi, lorsqu'il est nécessaire de faire chuter la pression dans un étrier non motorisé 9, l'électrovanne normalement ouverte d'admission 8a et l'électrovanne d'échappement normalement fermée 10 sont activées (l'activation peut ne pas être simultanée ni totale). Le fluide s'écoule via le clapet 11 jusqu'à l'accumulateur basse pression 12. La pression de cet accumulateur 12 peut être inférieure à la pression maître cylindre car le clapet 13 n'autorise l'écoulement que dans le sens de l'accumulateur vers le reste du circuit. Les caractéristiques de l'accumulateur basse pression, par exemple son volume et/ou la raideur du ressort utilisé, sont choisies de façon à pouvoir stocker tout le volume de fluide évacué de l'étrier 9 par l'électrovanne d'échappement 10 durant la régulation, tout en ayant une élévation de pression relativement faible. L'accumulateur basse pression 12 est vidé par l'intermédiaire du clapet 13 lorsque, au cours du défreinage la pression maître cylindre 3 devient inférieure à la pression de l'accumulateur basse pression 12. Lorsqu'il est nécessaire de faire chuter la pression dans un étrier motorisé 22, l'électrovanne d'admission 8b est activée, ce qui conduit à un isolement de l'étrier motorisé 22 du reste du circuit. La pression dans la roue sur laquelle est installé cet étrier est maintenue constante tant que l'électrovanne 8b n'est pas désactivée. Si toutefois la pression est trop élevée, le piston motorisé de l'étrier 22 est activé pour procéder au défreinage de la roue. Selon la solution retenue pour motoriser l'étrier, à savoir l'une des trois configurations montrées aux figures 3a, 3b et 3c, le défreinage est mis en oeuvre selon l'une des façons suivantes : - soit l'actionneur de l'étrier 22 repousse le piston hydraulique et refoule du fluide vers le maître-cylindre 3 au travers du clapet 23, - soit le piston électrique se déplace, provoquant ainsi une augmentation du volume de la chambre hydraulique, donc une diminution de pression et par conséquent de l'effort de serrage. Dans cette seconde solution de mise en oeuvre, il n'y a pas de circulation de fluide. Le système de la figure 2 comprend, en outre un deuxième système de gestion du freinage. Il permet de générer ou d'augmenter la pression de freinage appliquée sur un ou plusieurs étriers de freins, en l'absence d'action d'un conducteur sur la pédale 1. Ce deuxième système de gestion du freinage permet ainsi de mettre en oeuvre une fonctionnalité de contrôle de stabilité, de type ESC, telle que décrite précédemment. En effet, lors d'un freinage classique, la pression permettant de freiner les roues est issue d'une force mécanique exercée par le conducteur. En l'absence de cette force, il est nécessaire de disposer d'une autre source d'énergie pour générer une pression dans les étriers 9. A cet effet, le deuxième système de gestion du freinage comprend un accumulateur haute pression comportant un piston 19, pouvant comprimer un ou des ressorts 20, pour augmenter l'énergie potentielle contenue dans ce(s) ressort(s). Cet accumulateur est couplé à un amplificateur hydraulique 15, positionné en parallèle d'un système de canalisations permettant la circulation du liquide de frein de l'accumulateur vers l'étrier 9 et/ou vers l'étrier 22. L'ensemble accumulateur-amplificateur forme ainsi un dispositif de stockage et de fourniture d'énergie indépendamment de toute action mécanique sur la pédale 1.
Un capteur de déplacement, non représenté, installé sur le piston 19 permet d'estimer la quantité d'énergie stockée sous forme potentielle dans le ou les ressorts 20. Dans certaines configurations, l'unité de contrôle électronique peut commander l'allumage d'un voyant ou l'affichage d'un message d'information à l'attention du conducteur si le niveau d'énergie est jugé insuffisant pour permettre un fonctionnement correct du dispositif de contrôle de stabilité et de trajectoire.
En outre, dans une réalisation, l'unité de contrôle électronique met en oeuvre une fonctionnalité empêchant le démarrage du moteur tant que le système n'est pas rechargé. Le rechargement du dispositif de stockage et de fourniture d'énergie est effectué de la façon suivante : Dans un premier temps, les électrovannes 14 et 17 sont activées. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein 1, le piston de l'amplificateur hydraulique 15 est repoussé. Le liquide qui était contenu dans la chambre interne de l'amplificateur, située du côté de la tête de piston de plus grande surface, retourne au réservoir 18 par l'intermédiaire de l'électrovanne 17. Selon les réalisations, un ressort interne à l'amplificateur hydraulique peut également être utilisé pour repousser le piston de l'amplificateur. Lorsque l'amplificateur est en butée au niveau de la tête de piston de plus grande surface, c'est à dire lorsqu'il est remis en position initiale, la pression dans le circuit augmente. Le piston 19 commence à se déplacer dans le sens d'une compression du ressort 20. Enfin, lorsque l'unité de contrôle électronique détermine que le ou les ressorts 20 sont suffisamment comprimés, elle commande une désactivation des électrovannes 14 et 17.
Le deuxième système de gestion du freinage est mis en oeuvre lorsque la pression maître cylindre mesurée par le capteur de pression 6 est inférieure à une pression requise. La pression requise est une pression déterminée par l'unité de contrôle, en fonction de paramètres relatifs à l'état de fonctionnement du véhicule, notamment à son accélération latérale, sa vitesse de lacet, la vitesse de ses roues, et l'angle de rotation donné par le conducteur par l'intermédiaire d'un volant. Ainsi, si la pression maître cylindre est inférieure à cette pression, cela signifie que le premier système de gestion de freinage n'est pas en capacité, à lui seul, d'assurer un freinage permettant de maintenir la stabilité du véhicule.
Dans ce cas, le deuxième système de gestion de freinage est mis en oeuvre, selon un mode de fonctionnement choisi en fonction de la quantité d'énergie stockée dans l'accumulateur haute pression. Un premier mode de fonctionnement, dit sans amplification , est choisi lorsque l'énergie stockée dans le ou les ressorts 20 est suffisante au regard de la pression requise dans l'étrier non motorisé 9, ou dans l'étrier motorisé 22. Dans ce cas, l'électrovanne 16 est laissée au repos, c'est à dire fermée, et elle empêche donc toute circulation de fluide, en provenance de l'accumulateur, en direction de l'amplificateur hydraulique 15. L'électrovanne 14, quant à elle, est préférentiellement une électrovanne proportionnelle, et elle est partiellement ouverte, de manière à contrôler la pression envoyée en direction de l'étrier 9 ou de l'étrier 22, en fonction de la pression requise. Les électrovannes d'admission 8a et/ou 8b sont également commandées en fonction, d'une part, de la pression requise, et d'autre part, également des roues sur lesquelles il est nécessaire d'appliquer cette pression. Le ou les ressorts 23 exercent alors un effort sur le piston 19, effort qui génère une pression hydraulique dans la chambre de l'accumulateur haute pression, cette pression étant transmise aux étriers 9 et 22 dans une mesure dépendant de l'activation des différentes électrovannes.
En revanche, lorsque l'énergie stockée dans le ou les ressorts 20 est insuffisante par rapport à la pression requise, on utilise un mode dit avec amplification , dans lequel on fait appel à l'amplificateur hydraulique 15. Dans ce cas, l'électrovanne 16 est partiellement ou totalement activée, de manière à permettre la circulation de liquide de l'accumulateur haute pression en direction de l'amplificateur hydraulique 15. Cette pression, modulée par l'électrovanne 16, exerce un effort de poussée sur le piston de l'amplificateur 15, du côté de la plus grande section. Le rapport des surfaces des têtes du piston de l'amplificateur 15 est tel qu'une pression supérieure à celle modulée par l'électrovanne 16 est obtenue du côté de la tête de plus petite surface. Cette pression est ensuite transmise aux étriers 9 et 22 par l'intermédiaire des électrovannes d'admission 8a et 8b.
Dans ces deux modes de fonctionnement, si le conducteur appuie finalement sur la pédale de frein 1, la pression résultante de cette action peut être transmise aux étriers 9 et 22 si elle est supérieure à la pression modulée par l'électrovanne 14 ou 16 par l'intermédiaire du clapet 5. Toutefois, dans le cadre de l'invention, il est avantageux d'utiliser l'accumulateur haute pression uniquement pour assurer la mise en pression de l'étrier 9, et d'utiliser les actionneurs électriques de l'étrier motorisé 22 pour assurer l'effort de freinage des roues qui en sont munis.30 Une telle mise en oeuvre permet l'utilisation d'un accumulateur haute pression de taille moins importante que dans le cadre d'un système sans étriers motorisés. Il est ainsi possible de réduire l'encombrement du système, sans toutefois en dégrader les performances.
Dans ce cas, lorsqu'il est nécessaire d'augmenter le couple de freinage appliqué sur la roue munie de l'étrier 22, ou de créer un couple de freinage, l'électrovanne 8b est commandée de manière à isoler l'étrier 22 du reste du circuit, afin que la pression hydraulique issue du deuxième système de gestion du freinage soit utilisée uniquement pour augmenter le couple de freinage sur la roue munie de l'étrier non motorisé 9.
En mode de freinage ou défreinage classique, le deuxième système de gestion de freinage n'est pas utilisé, et les électrovannes 14, 16 et 17 sont désactivées, c'est à dire fermées. Toutefois, même lorsque les vannes sont fermées, il est possible que l'étanchéité ne soit pas totale, ce qui peut conduire à des fuites, à travers le circuit de freinage, du liquide de frein contenu dans la chambre de l'accumulateur haute pression. Or, de telles fuites ont pour conséquence un déplacement du piston 19, sous l'effet du relâchement des ressorts 20. L'énergie potentielle stockée dans l'accumulateur haute pression diminue alors, ce qui conduit à une diminution des performances, voire à un dysfonctionnement du dispositif de fourniture et de stockage d'énergie. Pour remédier à cet inconvénient, on a envisagé, dans une configuration, de mettre en oeuvre un dispositif de blocage mécanique 21, permettant de maintenir en position le piston 19, et en compression le ou les ressorts 20, même en cas de fuite du liquide de frein. Un tel dispositif de blocage comporte, par exemple, un pion, qui coopère avec des créneaux positionnés sur l'axe du piston de manière à n'autoriser, lorsque le dispositif de blocage est désactivé, qu'un déplacement dans le sens d'une compression des ressorts 20.
Un tel dispositif de blocage est commandé par l'unité de contrôle électronique, pour pouvoir être activé lorsqu'il s'avère nécessaire d'utiliser le dispositif de stockage et de fourniture d'énergie. Ainsi, dans une réalisation comprenant un système de blocage 21 et dans les deux modes de fonctionnement qui viennent d'être décrits, tant que le système de blocage 21 n'est pas activé, le piston 19 est maintenu en position (immobile) et aucune pression n'est générée. Lorsque le contrôle active le système de blocage 21, le piston 19 est libéré et l'effort qu'exercent le ou les ressorts 20 sur le piston 19 est transformé en pression hydraulique, qui est ensuite soit directement transmise aux électrovannes d'admission 8 et donc aux étriers 9, soit déviée via l'électrovanne 16 vers l'amplificateur hydraulique 15. Un tel système de blocage peut être mis en oeuvre dans l'ensemble des configurations de l'invention, y compris dans les configurations ci-après décrites, dans lesquelles ce système de blocage n'est pas décrit.
Les figures 4a, 4b et 4c montrent trois variantes de cette configuration, dans lesquelles le circuit de freinage est légèrement modifié, sans incidence aucune sur le mode de fonctionnement de l'ensemble du système : - Sur la figure 4a, le clapet 13 est relié directement au maître cylindre 3 ; ainsi, le liquide de frein issu de l'accumulateur basse pression 12 est dirigé vers le maître cylindre quel que soit l'état (ouvert ou fermé) de l'électrovanne 4. - Sur la figure 4b, le clapet 13 est dans la même configuration que sur la figure précédente. En outre, les clapets 7 et 21 sont reliés directement à l'électrovanne 4, sans liaison avec le clapet 5. - Sur la figure 4c, les clapets 7, 13 et 21 sont directement reliés à l'électrovanne 4, sans liaison avec le clapet 5. Les deux dernières configurations permettent de fournir un circuit de défreinage qui soit indépendant du reste du circuit de freinage.
Les figures 5a à 5c montrent différentes architectures d'un système de freinage selon l'invention. En effet, un système de freinage de véhicule automobile comporte en fait deux circuits de freinage, appelés circuit primaire et circuit secondaire, étant chacun utilisés pour le freinage de deux roues. Ainsi que décrit précédemment, deux architectures peuvent être envisagées : - une architecture en X, montrée sur les figures 2, 4a, 4b et 4c, et - une architecture en L, montrée sur les figures 5a, 5b et 5c. Les étriers motorisés sont, préférentiellement, installés soit tous les deux à l'avant, soit tous les deux à l'arrière. Par conséquent, dans une architecture en X, chacun des deux circuits alimente un élément de frein motorisé, et un élément de frein non motorisé.
Le système de freinage comprend donc deux circuits identiques, et conformes à ceux montrés sur les figures précitées
En revanche, dans une architecture en L, le circuit primaire alimente les deux éléments de frein avant, par exemple les éléments de freins non motorisés comme montré sur la figure 5a, et le circuit secondaire alimente les deux éléments de frein arrière, par exemple les éléments de frein motorisés, comme montré sur les figures 5b et 5c.
Le circuit de la figure 5a sert à alimenter deux éléments de frein non motorisés. Par conséquent, ce circuit comprend deux circuits d'admission et d'échappement identiques, chacun étant relié à un des élément de frein non motorisé 9 installé sur une roue du véhicule, et chacun étant formé d'une électrovanne d'admission 8a, normalement ouverte, d'une électrovanne d'échappement 10, normalement fermée, et de clapets anti-retour 7.
En ce qui concerne les circuits d'admission et d'échappement des éléments de frein motorisés, ils comportent uniquement, dans un mode de réalisation, une électrovanne d'admission 8b et un clapet anti-retour 23, ainsi que montré en figure 5b. En effet, ainsi que décrit précédemment, dans le cas des éléments de frein motorisés, dès lors que la commande de freinage effectuée par le conducteur via la pédale 1 ne permet pas d'obtenir une pression nécessaire pour réaliser un freinage correct, il est possible d'isoler les roues munies des éléments de frein motorisés 22 du reste du circuit, de façon que l'effort de freinage soit généré uniquement en utilisant les actionneurs électriques de ces éléments de frein motorisés. Toutefois, dans une réalisation avantageuse, la mise en pression initiale des éléments de frein motorisés est effectuée par le biais de l'accumulateur haute pression utilisé dans le circuit primaire de gestion des éléments de frein non motorisés. Dans ce cas, le circuit secondaire est conforme à celui montré en figure 5c, c'est à dire qu'il comprend, outre les électrovannes d'admission 8b et les clapets anti-retour 23, un système de gestion de freinage similaire au deuxième système précédemment décrit.
La figure 6 montre une configuration de l'invention dans laquelle le liquide de frein issu de l'amplificateur hydraulique 15 lors d'une remise en position initiale de ce dernier n'est pas dirigé vers le réservoir du maître cylindre 3, comme dans la configuration précédente, mais vers l'accumulateur basse pression 12. A cet effet, le système montré sur cette figure comporte une canalisation hydraulique reliant la sortie de l'électrovanne 17 à l'accumulateur basse pression 12.
Cette canalisation comporte, dans une réalisation non obligatoire, un clapet anti-retour 25, permettant la circulation du liquide de frein uniquement dans le sens électrovanne => accumulateur basse pression.
Le fonctionnement d'un système selon cette configuration est, à cette exception près, le même que celui d'un système selon la configuration de la figure 2. Les variantes décrites aux figures 4a, 4b et 4c peuvent également être mises en oeuvre dans le système de la figure 4. En outre, comme pour le système montré en figure 2, il est envisageable de ne pas utiliser de dispositif de blocage mécanique, par exemple afin de réduire les coûts ou de faciliter l'installation du système de freinage dans le véhicule. Dans une autre variante, applicable à tous les modes de réalisation décrits dans la présente description, le clapet 11 est intégré à l'électrovanne 10, ou totalement supprimé.
La configuration de la figure 6 présente des avantages intéressants en termes d'intégration du système de freinage dans le véhicule. En effet, la canalisation qui relie, dans la configuration de la figure 2, l'électrovanne 17 au réservoir 18 est relativement encombrante et complexe à intégrer, du fait de l'éloignement des différents éléments, notamment l'éloignement existant entre le maître cylindre et l'amplificateur hydraulique 15.
La figure 7 montre une configuration d'un système selon l'invention, dans laquelle on a supprimé l'accumulateur basse pression 12. Un système selon l'invention se distingue notamment de l'état de la technique par le fait qu'il ne met pas en oeuvre de pompe hydraulique pour fournir l'énergie nécessaire aux montées en pression dans le circuit de freinage en l'absence d'une action du conducteur. La suppression d'une telle pompe conduit à la nécessité d'utiliser un accumulateur basse pression de plus grande capacité, et donc de plus grande taille, que les accumulateurs utilisés dans les systèmes existants. En outre, cette suppression nécessite des modifications dans les procédés de commande mis en oeuvre par l'unité de contrôle électronique, afin de permettre la maîtrise, notamment par action sur les électrovannes d'échappement situées au niveau des étriers, du volume de liquide de frein transféré des étriers vers cet accumulateur.
Par conséquent, en vue d'une réduction d'encombrement du système de freinage, on a envisagé une configuration d'un système selon l'invention, dans laquelle l'accumulateur basse pression est supprimé. Cet accumulateur est remplacé par une canalisation hydraulique reliant directement le clapet 11 au réservoir du maître cylindre 3.
Le fonctionnement d'un système selon cette configuration est similaire à celui précédemment décrit en ce qui concerne les phases de freinage et de défreinage. En revanche, lorsque l'unité de contrôle électronique détecte un risque de blocage d'une roue, elle commande une diminution de la pression appliquée sur les étriers des roues bloquées. Le liquide de frein excédentaire est alors dirigé, via les électrovannes d'échappement et le clapet 11, vers le réservoir du maître cylindre, sans être stockée dans un accumulateur basse pression intermédiaire. Dans les systèmes de l'état de la technique, la quantité de liquide de frein évacuée était limitée par la capacité de stockage de l'accumulateur, ce qui imposait la mise en oeuvre d'un procédé de gestion et de contrôle complexe par l'unité de contrôle électronique. Un tel procédé n'est pas nécessaire dans un système selon l'invention tel que montré en figure 7, puisque le volume de liquide évacué n'est plus limité ; en effet, la capacité de stockage d'un réservoir de maître cylindre est largement suffisante pour contenir le liquide de frein évacué des étriers, quelle qu'en soit la quantité.
Dans une variante de cette configuration, le clapet 7 est relié à l'électrovanne 4 sans liaison avec le clapet 5, ce qui permet de former un circuit de défreinage indépendant du reste du circuit.
Il a précédemment été mentionné, lors de la description d'une phase de rechargement de l'accumulateur haute pression, qu'on utilisait un capteur de déplacement installé sur le piston 19, afin d'estimer la quantité d'énergie stockée sous forme potentielle dans le ressort 20. Toutefois, dans une réalisation, applicable à l'ensemble des configurations précédemment décrites, ce capteur de déplacement est supprimé. Dans ce cas, la quantité d'énergie stockée dans l'accumulateur est déterminée à chaque instant, non pas en fonction du déplacement du piston, mais à partir d'un modèle mathématique, mis en oeuvre par l'unité de contrôle électronique, à partir de l'information mesurée par le capteur de pression 6 installé dans le circuit.5

Claims (20)

  1. REVENDICATIONS1. Système de freinage à commande hydraulique, destiné à être installé dans un véhicule automobile, comprenant - au moins un circuit d'admission et d'échappement de liquide de frein relié à un élément de frein (9) installé sur une roue du véhicule, - un premier système de gestion du freinage, commandé par un conducteur du véhicule via un dispositif de commande installé dans l'habitacle du véhicule, et relié à un réservoir (18) de liquide de frein, - un deuxième système de gestion du freinage, commandé par une unité de contrôle électronique installée dans le véhicule, caractérisé en ce que le système comprend, en outre, au moins deux éléments de frein motorisés installés sur deux roues du véhicule, et en ce que le deuxième système de gestion du freinage comporte - un accumulateur haute pression (19, 20) de liquide de frein, relié au circuit d'échappement et d'admission du liquide de frein, via un circuit de freinage, - un amplificateur hydraulique (15), positionné en parallèle du système de canalisations hydrauliques, - un moyen de dérivation du liquide (16), pour dériver du liquide de frein issu de l'accumulateur vers l'amplificateur (15) lorsque la pression disponible dans l'accumulateur est insuffisante par rapport à une pression nécessaire dans l'élément de frein pour assurer la stabilité du véhicule, et - des moyens électriques permettant d'actionner les éléments de frein motorisés (22).
  2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, entre le maître-cylindre (3) et chaque élément de frein motorisé (22), une électrovanne d'isolement (8b) permettant d'isoler l'élément de frein motorisé (22) du reste du circuit, lorsque les moyens électriques d'actionnement de l'élément de frein motorisé sont utilisés.
  3. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un élément de frein motorisé comporte un corps solidaire d'une plaquette de frein et au moins une chambre remplie de fluide hydraulique, un piston hydraulique creux étant installé à l'intérieur de cette chambre, un système de piston électrique étant installé à l'intérieur du creux du piston, ce système de piston électrique comportant un piston associé à un moteur électrique, une extrémité du piston du système électrique étant positionnée en regard d'une deuxième plaquette, les deux plaquettes étant positionnées de part et d'autre d'un disque associé à une roue du véhicule.
  4. 4. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un élément de frein motorisé comporte un corps présentant au moins deux chambres ménagées de part et d'autre d'un disque associé à une roue du véhicule, un piston hydraulique étant installé dans une des chambres remplie de fluide hydraulique, une extrémité de ce piston hydraulique étant positionnée en regard d'une première plaquette, un système à piston électrique comportant un piston électrique, associé à un moteur électrique, étant installé à l'intérieur de l'autre chambre, une extrémité du piston électrique étant positionnée en regard d'une deuxième plaquette, les deux plaquettes étant positionnées de part et d'autre du disque.
  5. 5. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des clapets anti-retour installés en parallèle des électrovannes d'isolement autorisant le passage du fluide uniquement des éléments de frein vers le maître- cylindre, les éléments de frein comportant un corps solidaire d'une première plaquette, ce corps présentant au moins une chambre remplie de fluide hydraulique à l'intérieur de laquelle est disposé un piston hydraulique creux, ce piston hydraulique présentant une extrémité positionnée en regard d'une deuxième plaquette, un système à piston électrique étant installé à l'intérieur du creux du piston, ce système à piston électrique comportant une noix coopérant avec une tige hélicoïdale entraînée en rotation par un moteur électrique, la noix étant apte à éloigner ou approcher le piston hydraulique du disque disposé entre les plaquettes
  6. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de pilotage, commandé par l'unité de contrôle électronique, permettant l'activation de l'un et/ou l'autre des systèmes de gestion de freinage, en fonction de paramètres reflétant un état du véhicule et une action du conducteur, ce dispositif de pilotage comportant une ou plusieurs électrovannes (4, 14, 16, 17) installée(s) dans le circuit de freinage.35
  7. 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amplificateur hydraulique (15) comporte un piston à deux têtes de surfaces différentes, de façon qu'un déplacement du piston sous l'effet d'une pression appliquée en entrée sur la tête de plus grande surface induise une pression supérieure en sortie du côté de la tête de plus petite surface.
  8. 8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de freinage comporte une liaison entre le premier et le deuxième systèmes de gestion de freinage, permettant un rechargement, total ou partiel, de l'accumulateur haute pression (19, 20) du deuxième système lors d'une commande du conducteur sur le premier système, et une remise en position de l'amplificateur hydraulique.
  9. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de freinage comporte une liaison entre l'amplificateur hydraulique (15) et le réservoir (12) de liquide de frein, permettant un passage de liquide de l'amplificateur (15) vers le réservoir (12) lors d'une remise en position initiale de l'amplificateur.
  10. 10. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de freinage comporte une liaison entre l'amplificateur hydraulique (15) et un accumulateur basse pression (12) de liquide de frein, permettant un stockage de liquide de frein dans l'accumulateur basse pression (12), lors d'une remise en position initiale de l'amplificateur (15).
  11. 11. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accumulateur haute pression de liquide de frein comporte un piston (19) installé dans un cylindre, et un ressort (20) comprimé lors d'une accumulation de liquide de frein, permettant ainsi un stockage d'énergie potentielle.
  12. 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que le deuxième système de gestion du freinage comporte en outre un moyen de blocage mécanique (21) permettant une conservation, au cours des phases de désactivation de ce système, de l'énergie mécanique potentielle emmagasinée dans l'accumulateur haute pression.
  13. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen de blocage mécanique comporte un pion solidaire du corps de l'accumulateur de liquide de frein, et permettant, au cours des phases de désactivation du deuxième système de gestion du freinage, le blocage du déplacement du piston dans le sens d'une décompression du ressort.
  14. 14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que le moyen de blocage mécanique comporte : une crémaillère, reliée au piston de l'accumulateur de liquide de frein, un pignon, en liaison avec la crémaillère, et solidaire d'une roue libre associée à un frein.
  15. 15. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de freinage reliant directement le circuit d'admission et d'échappement de liquide de frein au réservoir (12) de liquide de frein du premier système de gestion de freinage.
  16. 16. . Système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de défreinage comportant un clapet anti-retour (7) installé en parallèle du circuit d'admission de liquide de frein, et relié directement au dispositif de pilotage, de manière à former un circuit indépendant du circuit de freinage.
  17. 17. Procédé de gestion de freinage destiné à être mis en oeuvre dans un système de freinage à commande hydraulique installé dans un véhicule automobile, le procédé comprenant les étapes suivantes : - on détermine une pression nécessaire à appliquer sur un élément de frein (9) installé sur une roue d'un véhicule pour assurer la stabilité et le contrôle de trajectoire du véhicule, - on compare une pression effectivement appliquée sur l'élément de frein à la pression nécessaire et, si cette pression est inférieure à la pression nécessaire, on commande électroniquement l'activation d'un système de gestion de freinage, ce système de freinage comportant un accumulateur haute pression (19, 20) de liquide de frein relié, via un circuit de freinage, à l'élément de frein installé sur la roue (9), et le procédé comprenant en outre, lors de l'activation du système de freinage, les étapes suivantes :. - on détermine une pression hydraulique potentiellement disponible grâce à l'énergie stockée dans l'accumulateur haute pression (19, 20), et - si cette pression est inférieure à la pression nécessaire, on commande une dérivation du liquide de frein issu de cet accumulateur haute pression (19, 20) vers un amplificateur hydraulique (15) installé en parallèle du système de canalisations hydrauliques, et/ou - si l'élément de frein installé sur lequel il convient d'appliquer une pression supplémentaire est un élément de frein motorisé, on actionne les moyens électriques associés à l'élément de frein motorisé, pour permettre la création ou l'augmentation d'un couple de freinage appliqué sur la roue par l'élément de frein..
  18. 18. Procédé de gestion de freinage selon la revendication 17, comprenant l'étape préliminaire de recharger, partiellement ou totalement, l'accumulateur haute pression, ce rechargement étant effectué lors d'une action du conducteur sur un premier système de gestion de freinage installé dans le véhicule.
  19. 19. Procédé de gestion de freinage selon la revendication 17, la pression hydraulique potentiellement disponible grâce à l'énergie stockée dans l'accumulateur haute pression est calculée à partir de la mesure fournie par un capteur de déplacement permettant de connaître la position du piston 19 de l'accumulateur haute pression. Dans une autre réalisation, un modèle mathématique utilisant la mesure fournie par le capteur de pression maitre-cylindre et les consignes de commandes des électrovannes et de la pompe permet d'estimer la position du piston et par conséquent la pression potentiellement disponible. Cette réalisation différente du contrôle permet donc de s'affranchir du capteur de position du piston de l'accumulateur HP.
  20. 20. Véhicule comportant un système de freinage selon l'une des revendications 1 à 16.
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