"Dispositif de freinage à atténuation du couple résiduel" "Residual torque attenuation braking device"
La présente invention concerne un dispositif de 5 freinage, notamment mis en oeuvre dans un véhicule automobile. Les dispositifs de freinage mis en oeuvre dans les véhicules automobiles sont généralement des freins mécaniques présentant des éléments de frottement mis en 10 contact les uns avec les autres par des moyens d'actionnement commandés par une pression sur la pédale de frein par l'utilisateur. Généralement, les freins sont du type frein à disque , et ces éléments de frottement sont des disques 15 dont la rotation est associée à celle des roues du véhicule et des plaquettes de frein, qui sont serrés sur les disques lors du freinage pour ralentir la rotation de ceux-ci. Les moyens d'actionnement sont classiquement 20 constitués par un piston qui vient serrer les plaquettes contre le disque sous l'action du liquide de frein, qui est envoyé quand une pression est exercée sur la pédale de frein. Au contraire, quand aucune pression n'est exercée sur la pédale de frein, aucune force ne vient 25 serrer les plaquettes de frein contre le disque qui peut alors tourner librement. Pour que l'action, même faible, de l'utilisateur sur la pédale de frein entraine instantanément un ralentissement du véhicule, il est nécessaire que les 30 plaquettes de frein restent à proximité immédiate du disque de frein quand aucune pression n'est exercée sur la pédale de frein. Il arrive cependant couramment que ces plaquettes, bien que n'étant plus serrées contre le disque, restent 35 en contact avec celui-ci. Un tel contact peut également se produire avec certains points du disque uniquement, notamment si la surface de celui-ci n'est pas parfaitement régulière. Ce contact entre le disque et les plaquettes, couramment appelé léchage du disque par les plaquettes, n'entraîne pas d'inconvénient important pour la conduite du véhicule. En effet, la force de freinage résiduelle, encore appelée trainée, générée par ce contact est négligeable par rapport aux capacités d'accélération du véhicule. The present invention relates to a braking device, in particular implemented in a motor vehicle. The braking devices used in motor vehicles are generally mechanical brakes with friction elements in contact with each other by means of actuation controlled by pressure on the brake pedal by the user. Generally, the brakes are of the disc brake type, and these friction elements are discs 15 whose rotation is associated with that of the vehicle wheels and brake pads, which are clamped on the discs during braking to slow down the rotation. of these. The actuating means are conventionally constituted by a piston which presses the pads against the disc under the action of the brake fluid, which is sent when pressure is exerted on the brake pedal. On the contrary, when no pressure is exerted on the brake pedal, no force comes to grip the brake pads against the disc which can then rotate freely. In order for the user's even low action on the brake pedal to instantly slow down the vehicle, it is necessary for the brake pads to remain in the immediate vicinity of the brake disc when no pressure is exerted on the brake pedal. the brake pedal. However, it is common for these pads, although no longer squeezed against the disc, to remain in contact therewith. Such contact may also occur with certain points of the disc only, especially if the surface thereof is not perfectly regular. This contact between the disc and the pads, commonly called licking the disc by the pads, does not cause significant inconvenience to the driving of the vehicle. Indeed, the residual braking force, also called drag, generated by this contact is negligible compared to the acceleration capabilities of the vehicle.
Cependant, cette trainée n'est pas souhaitable. En effet, même si le conducteur ne ressent pas le freinage résiduel de façon sensible, celui-ci génère une consommation supplémentaire de carburant, et une diminution des performances du véhicule. De plus, le léchage du disque par les plaquettes de frein peut générer un bruit désagréable pour les occupants du véhicule, qui peut être interprété à tort comme un bruit caractéristique d'une défaillance mécanique du véhicule. La présente invention a pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif d'améliorer le fonctionnement des systèmes de freinage à disque en diminuant les frottements inutiles. L'invention à également pour objectif de fournir un système de freinage à disque permettant d'améliorer les performances du véhicule, de diminuer sa consommation de carburant et d'éviter la génération de bruits dans celui-ci. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront plus clairement par la suite, sont atteints par un dispositif de freinage d'un véhicule automobile, comprenant au moins un frein mécanique comportant un premier élément de frottement lié en rotation aux roues du véhicule et des moyens d'actionnement déplaçant au moins un second élément de frottement vers le premier élément de frottement, proportionnellement au déplacement d'une commande de freinage, dans lequel, selon l'invention, en l'absence de déplacement de la commande de freinage, le second élément de frottement est éloigné du premier élément de frottement, et le dispositif de freinage comprend un ralentisseur électrique, actionné par le déplacement de la commande de freinage, de façon à freiner le véhicule automobile quand les éléments de frottement du frein mécanique ne sont pas en contact. Le système de freinage selon l'invention permet donc de supprimer la traînée due au contact des éléments de frottements, tout en offrant un freinage en réponse à toutes les actions, même légères, sur la commande de freinage. Préférentiellement, le ralentisseur électrique est constitué par un générateur électrique lié cinématiquement avec les roues du véhicule. Avantageusement, le dispositif de freinage fournit au circuit électrique du véhicule l'énergie électrique générée par le générateur électrique. Le système de freinage selon l'invention permet ainsi, lors du freinage, de récupérer sous forme d'énergie électrique une partie de l'énergie cinétique du véhicule. Il permet ainsi d'améliorer les performances énergétiques du véhicule. Selon un mode de réalisation avantageux, le ralentisseur électrique est commandé par un circuit électronique de commande, comprenant un capteur de la position de la commande de freinage. Préférentiellement, la tension électrique aux bornes du générateur électrique est variable en fonction 30 de la position de la commande de freinage. Le couple résistant permettant au générateur de freiner le véhicule peut être ainsi modifié facilement. Avantageusement, le circuit électrique de commande augmente la tension aux bornes du générateur 35 proportionnellement au déplacement de la commande de freinage quand le second élément de frottement n'est pas en contact avec le premier élément de frottement, et maintient cette tension constante quand le second élément de frottement est en contact avec le premier élément de frottement. Un tel réglage permet à l'utilisateur d'obtenir une force de freinage proportionnelle à l'enfoncement de la pédale, quelle que soit la position de celle-ci. L'utilisateur peut ainsi ne pas ressentir la transition entre le freinage électrique et le freinage mécanique. Préférentiellement, ledit frein mécanique est un frein à disque, dans lequel le premier élément de frottement est un disque de frein, et le dispositif comprend une paire de seconds éléments de frottement sont constitués par des plaquettes de frein. De façon préférentielle, la distance entre le premier et chaque second élément de frottement en l'absence de déplacement de la commande de freinage est telle que ces éléments de frottement viennent en contact les uns avec les autres quand la commande de freinage a parcouru une distance comprise entre 5% et 20% de sa course totale. Une telle distance permet à la fois de garantir que les éléments de frottement ne sont pas en contact les uns avec les autres quand la commande de freinage n'est pas actionnée, de recupérer une énergie électrique significative, et de permettre un freinage efficace avec le frein mécanique, en cas de défaillance du ralentisseur électrique. Préférentiellement, la commande de freinage est une pédale de frein. However, this drag is not desirable. Indeed, even if the driver does not feel the residual braking significantly, it generates additional fuel consumption, and a decrease in vehicle performance. In addition, the licking of the disc by the brake pads can generate an unpleasant noise for the occupants of the vehicle, which can be misinterpreted as a noise characteristic of a mechanical failure of the vehicle. The present invention aims to overcome these disadvantages of the prior art. More particularly, the invention aims to improve the operation of disk brake systems by reducing unnecessary friction. The invention also aims to provide a disk brake system to improve the performance of the vehicle, to reduce fuel consumption and to avoid the generation of noise therein. These objectives, as well as others that will appear more clearly later, are achieved by a braking device of a motor vehicle, comprising at least one mechanical brake comprising a first friction element rotatably connected to the wheels of the vehicle and the actuating means displacing at least one second friction element towards the first friction element, in proportion to the displacement of a brake control, in which, according to the invention, in the absence of displacement of the brake control, the second friction element is moved away from the first friction element, and the braking device comprises an electric retarder, actuated by the movement of the brake control, so as to brake the motor vehicle when the friction elements of the mechanical brake are not in touch. The braking system according to the invention therefore makes it possible to eliminate the drag due to contact with the friction elements, while offering braking in response to all actions, even slight ones, on the braking control. Preferably, the electric retarder is constituted by an electrical generator kinematically linked to the wheels of the vehicle. Advantageously, the braking device supplies the electric circuit of the vehicle with the electrical energy generated by the electric generator. The braking system according to the invention thus makes it possible, during braking, to recover in the form of electrical energy a portion of the kinetic energy of the vehicle. It thus improves the energy performance of the vehicle. According to an advantageous embodiment, the electric retarder is controlled by an electronic control circuit, comprising a sensor of the position of the brake control. Preferably, the electrical voltage at the terminals of the electric generator is variable as a function of the position of the braking control. The resistant torque allowing the generator to brake the vehicle can be easily modified. Advantageously, the electrical control circuit increases the voltage across the generator 35 in proportion to the displacement of the brake control when the second friction element is not in contact with the first friction element, and maintains this constant voltage when the second friction element is in contact with the first friction element. Such an adjustment allows the user to obtain a braking force proportional to the depression of the pedal, regardless of the position thereof. The user can not feel the transition between electric braking and mechanical braking. Preferably, said mechanical brake is a disk brake, in which the first friction element is a brake disk, and the device comprises a pair of second friction elements are constituted by brake pads. Preferably, the distance between the first and each second friction element in the absence of displacement of the brake control is such that these friction elements come into contact with each other when the brake control has traveled a distance between 5% and 20% of its total stroke. Such a distance makes it possible at the same time to guarantee that the friction elements are not in contact with each other when the braking control is not actuated, to recover significant electrical energy, and to allow effective braking with the mechanical brake in case of failure of the electric retarder. Preferably, the brake control is a brake pedal.
L'invention concerne également un véhicule équipé d'au moins un dispositif de freinage tel que décrit ci dessus. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un frein à disque, dans lequel les plaquettes de frein sont maintenues éloignées du disque de frein ; - la figure 2 est une vue schématique du frein à 5 disque de la figure 1, dans lequel les plaquettes de frein sont en contact avec le disque de frein ; - la figure 3 est un ensemble de courbes représentant la réponse d'un système de freinage selon un mode de réalisation de l'invention à une pression sur la 10 pédale de frein. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un frein à disque faisant partie d'un dispositif de freinage suivant un mode de réalisation de l'invention, selon un plan perpendiculaire au disque de frein. On peut voir sur 15 ces figures le disque de frein 1, dont la rotation autour de l'axe 11 est liée à la rotation des roues du véhicule, et deux plaquettes de frein 2 et 3. La figure 1 représente ce frein à disque dans la position de repos, lorsque le conducteur du véhicule 20 n'exerce aucune pression sur la pédale de frein. Contrairement à la pratique de l'art antérieur, les plaquettes de frein ne sont pas, dans cette position, à proximité immédiate du disque de frein. Au contraire, elles sont éloignées de ce disque par un espace 4. 25 Cet espace 4 entre le disque 1 et les plaquettes 2 et 3 permet d'éviter tout léchage du disque 1 par les plaquettes 2 et 3, quand aucune action n'est exercée sur la pédale de frein. Il permet ainsi d'éviter les effets négatifs de la traînée, comme la surconsommation en 30 carburant, la perte de puissance ou les bruits parasites. En revanche, pour que le frein à disque représenté par les figures 1 et 2 ralentisse le véhicule, il est nécessaire que les plaquettes 2 et 3 soient en contact avec le disque 1, comme le représente la figure 2. Pour 35 cela, les plaquettes sont déplacées par des moyens d'actionnement, dont l'effet est représenté schématiquement par les flèches 5. The invention also relates to a vehicle equipped with at least one braking device as described above. Other objects, advantages and characteristics of the invention will appear in the following description of a preferred embodiment, not limiting the object and scope of the present patent application, accompanied by drawings in which: Figure 1 is a schematic view of a disc brake in which the brake pads are kept away from the brake disc; Figure 2 is a schematic view of the disc brake of Figure 1, in which the brake pads are in contact with the brake disc; FIG. 3 is a set of curves showing the response of a braking system according to one embodiment of the invention at a pressure on the brake pedal. Figures 1 and 2 show schematically a disc brake forming part of a braking device according to one embodiment of the invention, according to a plane perpendicular to the brake disc. These figures show the brake disc 1, whose rotation about the axis 11 is linked to the rotation of the wheels of the vehicle, and two brake pads 2 and 3. FIG. the rest position, when the driver of the vehicle 20 exerts no pressure on the brake pedal. Contrary to the practice of the prior art, the brake pads are not, in this position, in the immediate vicinity of the brake disc. On the contrary, they are separated from this disk by a space 4. This space 4 between the disk 1 and the plates 2 and 3 makes it possible to prevent licking of the disk 1 by the plates 2 and 3, when no action is necessary. exerted on the brake pedal. It thus makes it possible to avoid the negative effects of drag, such as excessive fuel consumption, loss of power or parasitic noise. On the other hand, for the disk brake shown in FIGS. 1 and 2 to slow down the vehicle, it is necessary for the plates 2 and 3 to be in contact with the disk 1, as shown in FIG. are moved by actuating means, the effect of which is shown schematically by the arrows 5.
Ces moyens d'actionnement entrainent un déplacement des plaquettes de frein 2 et 3 proportionnel au déplacement de la pédale de frein. En conséquence, quand l'utilisateur appuie faiblement sur la pédale de frein, par exemple en la déplaçant de moins de 10% de sa course totale, le déplacement des plaquettes 2 et 3 est insuffisant pour supprimer l'espace 4 entre les plaquettes 2 et 3 et le disque 1. Le frein à disque ne fournit donc aucun effort de freinage en réponse à ce faible déplacement de la pédale de frein. La figure 3 montre sous forme de chronogramme le déplacement de la pédale de frein, représenté par la courbe 6, et l'effort de frottement du système de freinage mécanique, représenté par la courbe 8. These actuating means cause a displacement of the brake pads 2 and 3 proportional to the displacement of the brake pedal. Consequently, when the user presses the brake pedal slightly, for example by moving it less than 10% of his total stroke, the displacement of the plates 2 and 3 is insufficient to eliminate the space 4 between the plates 2 and 3 and disc 1. The disc brake therefore provides no braking force in response to this slight displacement of the brake pedal. FIG. 3 shows in chronogram form the displacement of the brake pedal, represented by curve 6, and the friction force of the mechanical braking system represented by curve 8.
Sur ce chronogramme, la pédale de frein est enfoncée progressivement. Pendant une première phase de cet enfoncement, les plaquettes de frein 2 et 3 ne sont pas en contact avec le disque 1, et l'effort de frottement du frein à disque est nul, comme le montre la portion de courbe 81. En revanche, dans une deuxième phase du freinage, les plaquettes de frein sont en contact avec le disque. Le disque 1, dont la rotation est associée à celle des roues du véhicule, est alors serré entre les deux plaquettes de frein 2 et 3, situées en regard l'une de l'autre sur chacune des faces du disque 1. Ce serrage engendre un frottement ayant pour conséquence le freinage de la rotation du disque 1. L'effort de frottement du frein à disque, représenté par la portion de courbe 82, est alors proportionnel au déplacement de la pédale de frein représenté par la courbe 6. Pour compléter le système de freinage de façon à ce que tout enfoncement de la pédale de frein entraine un ralentissement du véhicule, il est prévu de coupler le système de freinage mécanique avec un système de freinage électrique. Ce freinage électrique est mis en oeuvre par un alternateur lié en rotation aux roues du véhicule et permettant de convertir l'énergie de ces roues en énergie électrique. Pour que cet alternateur exerce une force de freinage dés le début du déplacement de la pédale de frein, un capteur de déplacement de cette pédale fournit à un circuit électronique de commande de l'alternateur une information représentative de la position de cette pédale. La courbe 7 du chronogramme de la figure 3 représente la tension aux bornes de l'alternateur, qui est proportionnelle à la force de freinage mise en oeuvre par cet alternateur. Pendant la première phase de l'enfoncement de la pédale de frein, pendant laquelle aucun freinage mécanique n'est exercé, le circuit électronique de commande impose à l'alternateur de fournir une tension croissante en fonction de l'enfoncement de la pédale de frein, comme le représente la portion de courbe 71. En revanche, pendant la deuxième phase de l'enfoncement de la pédale de frein, pendant laquelle le frein à disque exerce une force de freinage proportionnelle à l'enfoncement de la pédale de frein, la tension aux bornes de l'alternateur, et par conséquent la force de freinage exercée sur le véhicule par le dispositif de freinage électrique, est constante, comme le représente la portion de courbe 72. En conséquence, la transition entre la première et la deuxième phase de freinage est naturelle, et le conducteur peut obtenir un freinage du véhicule proportionnel à son appui sur la pédale de frein, quelle que soit la position de celle-ci. Le graphique 9 du chronogramme de la figure 3 représente schématiquement l'énergie cinétique du véhicule dissipée lors du freinage. On peut y voir qu'une partie 91 de l'énergie cinétique est récupérée sous forme d'énergie électrique par le générateur, et qu'une autre partie 92 est dissipée par frottement, sous forme d'énergie thermique, par le frein à disque. L'alternateur utilisé pour le système de freinage électrique transforme l'énergie cinétique du véhicule en énergie électrique. Cette énergie peut être stockée dans la batterie du véhicule ou utilisée par les systèmes électriques de celui-ci. Ainsi, le système de freinage selon l'invention permet de récupérer une partie de l'énergie de freinage, et en conséquence d'améliorer les performances énergétiques du véhicule. Le mode de réalisation de l'invention présenté ci-dessus met en oeuvre un frein à disque. Il est à noter cependant que l'invention peut être mise en oeuvre sans difficulté par l'homme du métier avec un autre type de frein mécanique habituellement mis en oeuvre dans un véhicule automobile, comme par exemple des freins à tambours. On this timeline, the brake pedal is depressed progressively. During a first phase of this depression, the brake pads 2 and 3 are not in contact with the disc 1, and the friction force of the disc brake is zero, as shown in the curve portion 81. In contrast, in a second phase of braking, the brake pads are in contact with the disc. The disc 1, whose rotation is associated with that of the wheels of the vehicle, is then clamped between the two brake pads 2 and 3, located facing each other on each of the faces of the disc 1. This clamp generates a friction resulting in the braking of the rotation of the disc 1. The friction force of the disc brake, represented by the curve portion 82, is then proportional to the displacement of the brake pedal represented by the curve 6. To complete the braking system so that any depression of the brake pedal causes a slowdown of the vehicle, it is expected to couple the mechanical braking system with an electric braking system. This electric braking is implemented by an alternator rotatably connected to the wheels of the vehicle and for converting the energy of these wheels into electrical energy. For this alternator to exert a braking force from the beginning of the movement of the brake pedal, a displacement sensor of this pedal provides an electronic control circuit of the alternator information representative of the position of this pedal. The curve 7 of the timing diagram of FIG. 3 represents the voltage at the terminals of the alternator, which is proportional to the braking force implemented by this alternator. During the first phase of the depression of the brake pedal, during which no mechanical braking is exerted, the electronic control circuit requires the alternator to provide an increasing voltage according to the depression of the brake pedal as represented by the portion of the curve 71. On the other hand, during the second phase of the depressing of the brake pedal, during which the disc brake exerts a braking force proportional to the depression of the brake pedal, the voltage at the terminals of the alternator, and therefore the braking force exerted on the vehicle by the electric braking device, is constant, as represented by the portion of curve 72. Consequently, the transition between the first and the second phase braking is natural, and the driver can obtain a vehicle braking proportional to its support on the brake pedal, regardless of the position of the latter. Graph 9 of the timing diagram of Figure 3 shows schematically the kinetic energy of the vehicle dissipated during braking. It can be seen that a part 91 of the kinetic energy is recovered as electrical energy by the generator, and that another part 92 is dissipated by friction, in the form of thermal energy, by the disk brake. . The alternator used for the electric braking system converts the kinetic energy of the vehicle into electrical energy. This energy can be stored in the vehicle battery or used by the vehicle's electrical systems. Thus, the braking system according to the invention makes it possible to recover a portion of the braking energy, and consequently to improve the energy performance of the vehicle. The embodiment of the invention presented above uses a disk brake. It should be noted however that the invention can be implemented without difficulty by the skilled person with another type of mechanical brake usually used in a motor vehicle, such as drum brakes.