FR2952885A1

FR2952885A1 - Procede de commande pour un systeme de freinage d'un vehicule automobile

Info

Publication number: FR2952885A1
Application number: FR0958318A
Authority: FR
Inventors: Arnaud Lizot
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-05-27
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: EP2504601A1; WO2011064481A1; FR2952885B1

Abstract

Procédé de commande pour un système de freinage d'un véhicule automobile, comprenant des freins à disque (31, 41) commandés par un circuit hydraulique principal comportant une pédale de frein (14), et au moins un actionneur automatique de frein de parking (38) serrant des garnitures de freinage sur les disques (4) de freins motorisés (31), caractérisé en ce que lorsque la pédale d'accélérateur du véhicule est relâchée, l'actionneur automatique (38) réduit le jeu entre les garnitures et les disques (4) des freins motorisés (31).

Description

PROCEDE DE COMMANDE POUR UN SYSTEME DE FREINAGE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE

La présente invention concerne un procédé de commande pour un système de freinage d'un véhicule automobile, comportant une commande hydraulique actionnée par une pédale de frein, elle concerne aussi un système de freinage comportant un tel procédé, ainsi qu'un véhicule automobile comprenant ce système de freinage.

Les systèmes de freinage des véhicules automobiles comportent généralement une commande de freinage comprenant une pédale de frein agissant sur un maître-cylindre, pour transmettre par des circuits hydrauliques une pression d'un fluide vers des récepteurs freinant les différentes roues du véhicule.

Les systèmes de freinage peuvent comporter de plus des dispositifs d'aide à la conduite, comme un système d'antiblocage des roues « ABS » modulant la pression de freinage, ou un système de contrôle de stabilité du véhicule « ESP ». La pression hydraulique de freinage est transmise aux récepteurs comportant des garnitures de freinage, qui sont pressées sur des disques ou des tambours liés en rotation aux roues pour délivrer un couple de freinage. Dans le cas de freins à disques, chaque frein comporte deux plaquettes de freinage comprenant des garnitures qui sont serrées en opposition sur les deux faces du disque lié en rotation à une roue, par un piston d'un vérin recevant la pression hydraulique. Le piston est guidé dans un alésage d'un étrier, comprenant une gorge recevant un joint annulaire élastique enserrant ce piston pour assurer une étanchéité dynamique lors du coulissement du piston. Pour des petites courses du piston, le joint annulaire subit une déformation élastique entre sa partie maintenue dans la gorge de l'étrier, et sa face intérieure qui reste sensiblement collée sur le piston. Cette déformation élastique du joint annulaire applique un effort de rappel qui tend à faire reculer le piston, en retournant le liquide de freinage vers le maître-cylindre quand la pression hydraulique chute. Le recul du piston écartant les garnitures du disque et libérant la rotation des roues, est généralement de l'ordre de 0,3 mm. Une libération optimale des disques de frein est importante pour réduire l'usure de ces freins, et pour baisser la consommation des véhicules en réduisant les pertes dues aux freinages résiduels qui pourraient subsister sur ces disques après un freinage.

Il a été calculé que pour un véhicule comprenant quatre freins à disque, un couple résiduel de 10mN sur chaque frein considéré généralement comme une valeur maximum admissible, correspond à une émission supplémentaire de 20 gr de dioxyde de carbone par kilomètre. Pour différentes raisons comme des dispersions de fabrication, un léger voile des disques de frein, des déformations dues à l'échauffement lors des freinages, ou des déflections dans les virages, on peut obtenir un couple résiduel supérieur à cette valeur maximum admissible. On peut suivant une solution connue réduire les pertes avec une augmentation du recul du piston, portée par exemple à 0,5 mm, en modifiant le joint annulaire du piston effectuant le rappel de ce piston, et la gorge le recevant. La course morte de la pédale de frein nécessaire pour amener les garnitures au contact des faces du disque étant liée au recul du piston, se trouve nettement augmentée pour déplacer un volume de liquide plus important. Un problème qui se pose est que cette augmentation de course morte de la pédale de frein modifiant la sensation à la pédale, n'est pas confortable, et peut de plus perturber le conducteur. Il est connu par ailleurs notamment par le document US-A-5251968, d'utiliser un actionneur électrique de serrage du frein de parking, pour ajouter une force de freinage du véhicule à celle pilotée par la commande hydraulique principale de freinage. Toutefois rien n'est prévu dans ce système de freinage pour réduire les frottements résiduels des garnitures de freinage. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter au problème de réduction des frottements résiduels des freins d'un véhicule, une solution simple, économique et efficace, sans notablement modifier la sensation à la pédale de frein. Elle propose à cet effet un procédé de commande pour un système de freinage d'un véhicule automobile, comprenant des freins à disque commandés par un circuit hydraulique principal comportant une pédale de frein, et au moins un actionneur automatique de frein de parking serrant des garnitures de freinage sur les disques de freins motorisés, caractérisé en ce que lorsque la pédale d'accélérateur du véhicule est relâchée, l'actionneur automatique réduit le jeu entre les garnitures et les disques des freins motorisés. Un avantage du procédé de commande selon l'invention, est que l'on peut rouler généralement avec un jeu important entre les garnitures de freinage et les disques des freins motorisés, procurant des économies d'énergie, tout en permettant grâce à la réduction du jeu de garnitures dans des conditions où un freinage peut se produire, une manoeuvre de la pédale de frein comprenant une course morte réduite. Le procédé de commande selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.

Avantageusement, l'actionneur automatique applique un effort préliminaire sur les garnitures des freins à disque motorisés, lorsque la pédale de frein commence à être activée. Avantageusement, l'effort préliminaire délivré par l'actionneur automatique, est calculé pour compenser le manque de freinage des freins à disque non motorisés pendant le temps d'approche de leurs garnitures.

Avantageusement, le recul des pistons hydrauliques des freins à disque motorisés, est supérieur au recul des pistons hydrauliques des freins à disque non motorisés. En particulier, le recul des pistons hydrauliques des freins à disque motorisés, peut être supérieur à 0,4 mm. Selon un premier mode de réalisation, le système de freinage comporte un actionneur électrique sur chaque frein à disque de l'essieu arrière du véhicule. Selon un deuxième mode de réalisation, le système de freinage 10 comporte un actionneur électrique commun pour les deux freins à disque de l'essieu arrière du véhicule. Avantageusement, le procédé de commande est mis en oeuvre par un calculateur de commande gérant d'autres fonctions du freinage, comme une fonction d'antiblocage des roues « ABS », ou une fonction de contrôle de 15 stabilité du véhicule « ESP ». L'invention a aussi pour objet un système de freinage pour un véhicule automobile, mettant en oeuvre un procédé de commande comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile disposant d'un 20 système de freinage, mettant en oeuvre un procédé de commande comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 25 - la figure 1 est un schéma d'une commande de freinage suivant l'art antérieur ; - les figures 2A et 2B sont des schémas en coupe axiale, respectivement d'un étrier arrière et d'un étrier avant au repos, d'un système de freinage comportant un procédé de commande suivant l'invention ; 30 - les figures 3A et 3B sont des schémas de ces étriers après un relâchement de la pédale d'accélérateur ; - les figures 4A et 4B sont des schémas de ces étriers lors du début d'actionnement de la pédale de frein ; et - les figures 5A et 5B sont des schémas de ces étriers lors du maintien de l'actionnement de la pédale de frein.

La figure 1 présente une commande de freinage 1 comportant un étrier de frein 2 recouvrant un disque de frein 4, et guidant deux plaquettes de frein 6 disposées en opposition, comprenant chacune une garniture tournée vers ce disque. Les plaquettes de frein 6 sont serrées sur le disque de frein 4 par un piston 8 guidé dans un alésage de l'étrier 2, qui presse directement sur une des plaquettes. Par réaction, l'étrier 2 qui est monté coulissant par rapport à un support lié au châssis du véhicule, recule et vient serrer l'autre plaquette de frein 6 sur la face opposée du disque de frein 4, de manière à équilibrer les pressions des deux plaquettes.

Une pédale de frein 14 agit par une tige de commande 16 sur le piston 12 d'un maître-cylindre 10, relié par une canalisation à la chambre du piston 8 de l'étrier 2. Le maître-cylindre 10 transmet l'effort de la pédale de frein 14 avec une certaine démultiplication, pour exercer un effort important de serrage du disque de frein 4.

L'alésage de guidage de l'étrier 2 comporte une gorge annulaire recevant un joint d'étanchéité 18, qui assure l'étanchéité du piston 8 lors de son coulissement, ainsi qu'un rappel en arrière de ce piston quand la pédale de frein 14 est relâchée. Le recul du piston 8 crée un jeu axial global J représenté pour simplifier uniquement du côté du piston, alors qu'il se répartit principalement entre le disque de frein 4 et les deux plaquettes de frein 6. En fonction du rapport des sections du piston 8 de l'étrier 2, et du piston 12 du maître-cylindre 10, le jeu J nécessaire pour libérer le disque de frein 4 donne une course C de recul de la tige de commande 16, et donc une certaine course morte de la pédale de frein 14.

Pour l'ensemble de la commande de frein 1 il faut additionner les jeux J nécessaires pour les quatre étriers 2 du véhicule, dans le cas d'un véhicule comprenant quatre freins à disques, pour obtenir la course morte totale de la pédale de frein 14. La course morte de la pédale de frein augmente directement en fonction d'un accroissement de ces jeux J. La figure 2A présente un étrier 30 d'un frein arrière 31 d'un véhicule, comportant axialement en bout de la chambre du piston 8, un actionneur électrique 38 de frein de parking comportant un moteur électrique. L'actionneur électrique 38 entraîne en rotation une vis axiale 32, qui traverse la paroi arrière de la chambre du piston avec un joint d'étanchéité 34. La vis axiale 32 est vissée dans un écrou 36 logé dans une cavité du piston 8, de manière à pousser le piston vers le disque de frein 4 quand cette vis tourne dans un sens. Par réaction, l'étrier de frein 30 serre la plaquette de frein 6 située de l'autre côté du piston 8.

En prévoyant une cinématique irréversible d'entraînement de la vis axiale 32 par son moteur électrique, quand l'alimentation de ce moteur électrique est coupée, on obtient un frein de parking qui est maintenu en permanence. Le conducteur maintenant une pression sur la pédale d'accélérateur, le piston 8 et son joint 18 de l'étrier 30 de frein arrière 31 sont conçus pour obtenir une course de rappel importante de ce piston comme présenté dans la figure 2A, afin d'obtenir au repos un jeu J élevé qui est avantageusement de l'ordre de 0,5 mm. La figure 2B présente un étrier 40 d'un frein avant 41 conventionnel du véhicule automobile, comprenant le piston 8 qui est rappelé comme présenté dans cette figure, suivant une course habituelle donnant un jeu J qui peut être de l'ordre de 0,3 mm. Les figures 3A et 3B présentent les freins arrière 31 et avant 41 quand le conducteur relâche la pédale d'accélérateur, la pédale de frein pouvant alors être actionnée à tout moment.

Un calculateur de contrôle du freinage du véhicule qui pilote notamment l'actionneur électrique 38 de frein de parking, reçoit cette information de relâchement de la pédale d'accélérateur, et dispose les freins arrière 31 dans une position d'attente de freinage. Une rotation de la vis 32 avance le piston 8 de manière à approcher les garnitures des plaquettes de frein 6 du disque 4 en annulant le jeu J, mais sans exercer de pression notable sur ce disque. De cette manière, avec éventuellement un peu de frottement additionnel sur les freins arrière 31, pendant des périodes de durée limitée, la course du piston 8 est très réduite pour préparer un freinage suivant.

Les positions des pistons des freins avant 41 ne sont pas modifiés dans ces conditions de roulage. Si le conducteur actionne à nouveau la pédale d'accélérateur, le calculateur de contrôle remet les freins arrière 31 dans la position initiale de repos présentée figure 2A.

Les figures 4A et 4B présentent les freins arrière 31 et avant 41 quand le conducteur commence à actionner la pédale de frein. L'actionneur électrique 38 applique aussitôt un effort préliminaire F1 sur le disque de frein 4 du frein arrière 31, en tournant la vis 32. La pression P qui entre dans la chambre du piston 8 sous l'effet du déplacement de la pédale de frein, commence aussitôt à exercer un effort de freinage F2 sur le disque de frein 4 qui s'ajoute à l'effort F1 sans temps de retard, car les garnitures des plaquettes de frein 6 sont déjà au contact de ce disque. Pendant ce temps le piston 8 des freins avant 41 avancent pour combler le jeu J, en mettant les garnitures des plaquettes de frein 6 en contact avec le disque de frein 4. Avantageusement, l'effort F1 délivré par l'actionneur électrique 38 est calculé pour compenser le manque de freinage des freins avant 41 pendant le temps d'approche de ses garnitures, de manière à donner un couple de freinage supplémentaire sur les roues arrière équivalent à celui que donnerait les freins avant pour un même actionnement de la pédale de frein, dans le cas où les garnitures seraient en contact avec leurs disques de frein 4. On délivre ainsi une force de freinage globale sur le véhicule correspondant à celle qu'attend le conducteur qui commence à freiner. Les figures 5A et 5B présentent les freins arrière 31 et avant 41 quand le conducteur continue à actionner la pédale de frein. Les garnitures des plaquettes de frein 6 des freins avant 41 qui sont venues au contact de leurs disques de frein 4, commencent à exercer un effort F3 sur ces disques. Simultanément, l'actionneur électrique 38 retire l'effort F1 sur les disques 4 de frein arrière 31, en tournant la vis 32 à l'envers, de manière à ce que l'effort F3 des freins avant 41 qui augmente vienne compenser la baisse de cet effort F1 des freins arrière. On obtient ainsi un niveau de freinage global du véhicule qui correspond précisément à la demande du conducteur suivant la force exercée sur la pédale de frein, sans écart brutal de ce niveau de freinage. De plus le freinage du véhicule arrive très vite après une course morte réduite de la pédale de frein, d'abord sur un seul essieu du véhicule mais avec une demande de puissance de freinage encore relativement faible. Le freinage monte ensuite en puissance, en se répartissant sur les quatre roues du véhicule pour assurer à la fois le niveau de puissance demandé et la stabilité du véhicule.

Le système de freinage suivant l'invention est simple et économique à mettre en oeuvre pour un véhicule déjà équipé d'un ou plusieurs actionneurs de freinage qui peuvent être électriques, ou utiliser une autre source d'énergie. On peut en particulier utiliser des actionneurs électriques disposés sur chaque frein de roue arrière, ou un actionneur électrique commun qui actionne par un câble à la fois les deux freins de l'essieu arrière. Ce système de freinage nécessite principalement une modification des freins arrière 31 pour disposer dans l'étrier 30, une gorge recevant un joint d'étanchéité 18 permettant un fort recul du piston 8. Avantageusement et de manière économique, le procédé de contrôle 30 est mis en oeuvre par un calculateur de commande du freinage existant, par exemple dans celui gérant des fonctions du freinage comme l'ABS ou l'ESP.

D'une manière générale, le système de freinage suivant l'invention peut comporter des freins à disque motorisés mis en oeuvre par l'actionneur automatique, disposés sur l'essieu arrière ou sur l'essieu avant du véhicule, ou même sur tous les essieux de ce véhicule.

Le circuit hydraulique de freinage peut comporter en particulier deux circuits hydrauliques indépendants, reliant chacun les freins à disque des deux roues disposées suivant une diagonale du véhicule.

Claims

REVENDICATIONS1 û Procédé de commande pour un système de freinage d'un véhicule automobile, comprenant des freins à disque (31, 41) commandés par un circuit hydraulique principal comportant une pédale de frein (14), et au moins un actionneur automatique de frein de parking (38) serrant des garnitures de freinage sur les disques (4) de freins motorisés (31), caractérisé en ce que lorsque la pédale d'accélérateur du véhicule est relâchée, l'actionneur automatique (38) réduit le jeu entre les garnitures et les disques (4) des freins motorisés (31). 2 û Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur automatique (38) applique un effort préliminaire (F1) sur les garnitures des freins à disque motorisés (31), lorsque la pédale de frein (14) commence à être activée. 3 û Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'effort préliminaire (F1) délivré par l'actionneur automatique (38), est calculé pour compenser le manque de freinage des freins à disque non motorisés (41) pendant le temps d'approche de leurs garnitures. 4 - Procédé de commande selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le recul des pistons hydrauliques (8) des freins à disque motorisés (31), est supérieur au recul des pistons hydrauliques (8) des freins à disque non motorisés (41). 5 û Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que le recul des pistons hydrauliques (8) des freins à disque motorisés (31), est supérieur à 0,4 mm. 6 û Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de freinage comporte un actionneur électrique (38) sur chaque frein à disque (31) de l'essieu arrière du véhicule. 7 û Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système de freinage comporte un actionneurélectrique (38) commun pour les deux freins à disque (31) de l'essieu arrière du véhicule. 8 ù Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre par un calculateur de commande gérant d'autres fonctions du freinage, comme une fonction d'antiblocage des roues « ABS », ou une fonction de contrôle de stabilité du véhicule « ESP ». 9 ù Système de freinage pour un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 ù Véhicule automobile comportant un système de freinage, caractérisé en ce que ce système de freinage met en oeuvre un procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.