FR2958605A1

FR2958605A1 - Dispositif et procede de commande d'un systeme de freinage

Info

Publication number: FR2958605A1
Application number: FR1052681A
Authority: FR
Inventors: Simon Bez
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-10-14

Abstract

Dispositif de commande (2, 4, 5, 6, 8) d'un système de freinage comprenant : - un réservoir (5) stockant un liquide de frein ; - des moyens de surveillance adaptés pour identifier une hausse du niveau de liquide dans le réservoir et pour générer au moins une alarme si ladite hausse identifiée est supérieure à au moins un seuil maximum déterminé.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE COMMANDE D'UN SYSTEME DE FREINAGE

La présente invention se situe dans le domaine des systèmes de freinage pour véhicule automobile. Les véhicules automobiles sont généralement dotés d'un système de freinage comportant un dispositif de commande de freinage, des récepteurs de freinage comportant des freins à disques ou à tambours, et des circuits hydrauliques.

Le dispositif de commande de freinage comprend une pédale de frein agissant sur un maître cylindre pour transmettre à l'aide du liquide de frein l'effort de freinage généré au niveau de la pédale de frein vers les récepteurs via les circuits hydrauliques. La pédale de frein agit par une tige de commande sur un piston coulissant axialement dans le maître cylindre vers une chambre mise en pression par le déplacement de cette pédale. La pression 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 le couple de freinage freinant les différentes roues du véhicule. Le système de freinage peut en outre comporter un dispositif de modulation de la pression de freinage pour éviter un blocage des roues, ou ABS, interposé dans les circuits hydrauliques, entre le maître-cylindre et les récepteurs de freinage.

Des moyens de rappel des garnitures appliquent un effort de rappel qui tend à les faire reculer, en retournant le liquide de frein vers l'émetteur, pour écarter ces garnitures à la fin d'un freinage et libérer la rotation des roues. En particulier pour des freins à disques, deux plaquettes de freinage comportant des garnitures, sont serrées axialement en opposition sur les deux faces du disque, par un piston d'un vérin hydraulique contenu dans un étrier de frein. Le vérin comporte dans une gorge un joint annulaire élastique en appui sur le piston, pour assurer une étanchéité dynamique lors de son coulissement. Les récepteurs disposent de dispositifs automatiques de compensation d'usure afin d'offrir au conducteur des réponses au freinage constantes et insensibles à l'usure des plaquettes et disques (ou tambours) de frein. Par exemple, dans le cas d'un frein à disque, les propriétés physiques du joint d'étanchéité sont utilisées pour adapter au niveau d'usure en permanence la position de repos (position hors freinage) du piston hydraulique. Comme l'illustrent les figures 2 (plaquettes neuves) et 3 (plaquettes usées) présentant un étrier de frein 40 à disque de technologie « coulissante » avec un disque de frein 42 lié en rotation à une roue, au fur et à mesure de l'usure des plaquettes 41 et du disque de frein 42 , le piston 43 se déplace de sorte que la distance à parcourir par ce piston pour engendrer un freinage reste sensiblement constante. Ce faisant, le volume de liquide de frein contenu dans l'étrier de frein augmente. L"objectif étant d'offrir au conducteur des prestations de freinage constantes et insensibles à cette usure, le maître cylindre a également été conçu de sorte qu'il permette d'augmenter le volume de fluide interne au circuit hydraulique, sans quoi la pédale de frein s'abaisserait au fur et à mesure de l'usure des plaquettes et du disque. Pour cela, une réserve de liquide de frein, contenue dans un réservoir mis à la pression atmosphérique, est disposée à proximité du maître cylindre et est mis en communication avec le circuit de freinage hors phase de freinage, tandis qu'en phase de freinage, cette réserve est isolée du circuit de sorte de pouvoir générer de la pression dans le circuit. Un capteur de niveau de liquide de frein est par ailleurs disposé dans ce réservoir afin d'avertir le conducteur d'un niveau de réserve trop bas résultant d'une fuite du circuit hydraulique. Ces systèmes de freinage utilisent donc le liquide de frein pour transmettre l'effort de freinage généré au niveau de la pédale de frein jusqu'aux récepteurs de freinage, par des circuits hydrauliques.

De tels systèmes de freinage ont pour objectif de convertir l'énergie cinétique du véhicule en énergie thermique. Lors de sollicitations sévères du système de freinage, les plaquettes et disques (ou tambours) de frein peuvent atteindre des températures élevées, typiquement entre 500 et 1000 degrés Celsius (°C), tandis que le liquide de frein peut alors facilement atteindre 100°C. A l'issue d'un tel usage sévère du système de freinage, la température du disque et des plaquettes va baisser, par exemple si le véhicule est stationné, mais les transferts d'énergie thermique depuis les plaquettes et disques (ou tambours) de frein vers le liquide de frein vont se poursuivre et porter le liquide de frein à des températures de l'ordre de 200°C avant qu'elles ne redescendent. Le problème est que dans ces conditions, le liquide de frein est partiellement converti en vapeur (phénomène connu sous le terme anglais de «vapour lock »), ce qui lui fait perdre son caractère incompressible rendant inopérant le système de freinage. Une opération de freinage par le conducteur par un appui sur la pédale de frein peut s'avérer alors complètement inefficace, toute la course du maître-cylindre étant insuffisante pour générer la moindre pression dans le circuit de freinage.

La transition du liquide de frein en vapeur n'est pas perceptible par le conducteur et elle est rapide, puisque quelques dizaines de secondes suffisent, si bien que ce phénomène peut conduire à une situation d'accident si toutefois le conducteur décidait de reprendre la route dans la fenêtre temporelle d'indisponibilité du système de freinage.

L'objectif de l'invention est de prévenir et limiter les risques dus au phénomène de « vapour lock ». A cet effet, suivant un premier aspect, la présente invention propose un dispositif de commande d'un système de freinage comprenant : - un réservoir stockant un liquide de frein ; - des moyens de surveillance adaptés pour identifier une hausse du niveau de liquide dans le réservoir et pour générer au moins une alarme si ladite hausse identifiée est supérieure à au moins un seuil maximum déterminé. Un tel dispositif permet de détecter les signes de l'arrivée d'un phénomène de « vapour lock » et d'en avertir le conducteur.

Dans un mode de réalisation, la valeur dudit seuil maximum correspond à l'apparition d'un phénomène de dilatation du liquide ou d'un phénomène de vaporisation du liquide. Dans un mode de réalisation, les moyens de surveillance sont adaptés pour générer une alarme d'un premier niveau si la hausse identifiée est supérieure à un premier seuil maximum déterminé et inférieure à un deuxième seuil maximum déterminé distinct du premier seuil maximum, et pour générer une alarme d'un deuxième niveau si la hausse identifiée est supérieure au deuxième seuil déterminé. Dans un mode de réalisation, les moyens de surveillance sont en outre adaptés pour identifier une baisse du niveau de liquide dans le réservoir et pour générer une alarme si ladite baisse identifiée est inférieure à un seuil minimum déterminé. Suivant un deuxième aspect, l'invention propose un véhicule comprenant un système de freinage comportant un dispositif de commande d'un système de freinage suivant le premier aspect de l'invention. Suivant un troisième aspect, l'invention propose un procédé de commande d'un système de freinage comprenant un réservoir stockant un liquide de frein, comprenant les étapes consistant à : - identifier une hausse du niveau de liquide dans le réservoir ; et - générer au moins une alarme si ladite hausse identifiée est supérieure à au moins un seuil maximum déterminé.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après 30 donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un système de freinage d'un véhicule automobile ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un étrier de frein, passant par l'axe du piston de serrage des garnitures, dans le cas de plaquettes non usées ; - la figure 3 est une vue en coupe d'un étrier de frein, passant par l'axe du piston de serrage des garnitures, dans le cas de plaquettes usées ; - la figure 4 représente en fonction du temps la température des disques ou plaquettes et la température du liquide de frein dans le réservoir en fonction du temps pendant et après une sollicitation sévère du système de freinage ; - la figure 5 représente le niveau du liquide de frein dans le réservoir évoluant en fonction du temps conjointement aux variations de température de la figure 4, pendant et après la sollicitation sévère du système de freinage ; - la figure 6 représente un réservoir de liquide de frein dans un mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 représente un système de freinage 1 comportant une pédale de frein 2 agissant par une tige de commande sur un maître-cylindre 4, placé en bout d'un amplificateur de freinage 6 à dépression. Cet amplificateur de freinage 6 qui ajoute une force d'assistance sur ce maître-cylindre. Le maître-cylindre 4 comporte des pistons hydrauliques coulissant axialement, qui mettent en pression deux circuits hydrauliques indépendants 10, pour agir sur des freins de roues 12 qui peuvent comprendre un disque ou un tambour de freinage. Un réservoir 5 de liquide de frein se trouvant au dessus du maître-cylindre 4, alimente de manière séparée les circuits indépendants 10. Ces deux circuits indépendants 10 alimentent deux freins de roues 12 disposés sur une diagonale du véhicule, avant droit et arrière gauche, ou avant gauche et arrière droit, pour assurer la sécurité. En cas de fuite d'un des circuits, l'autre circuit reste opérationnel.

Un contacteur de pédale 9 est activé dès le début du mouvement de la pédale de frein 2, pour allumer les feux stop du véhicule. Chaque circuit indépendant 10 comporte un dispositif de modulation de la pression de freinage ABS. Chaque circuit indépendant 10 reçoit la pression du maître-cylindre 4 par une canalisation d'admission 20, et la transmet à ses deux freins de roues 12 en passant pour chacun par une électrovanne d'admission 22 qui au repos est passante. Pour chaque frein de roue 12, une canalisation d'échappement 30 est disposée en parallèle de celle d'admission 20, comportant une électrovanne 10 d'échappement 24 qui au repos est fermée. Les sorties des électrovannes d'échappement 24 d'un même circuit indépendant 10, se rejoignent pour entrer dans une pompe hydraulique 26, commandée par un moteur électrique 28. Le fluide débité par la pompe hydraulique 26, est renvoyé dans la canalisation d'admission 20. 15 Un même moteur électrique 28 peut être utilisé pour commander les deux pompes hydrauliques 26 des deux circuits indépendants 10. Le fonctionnement du dispositif de modulation de la pression de freinage, est le suivant. Pour une conduite normale, la pression de freinage commandée par la pédale de frein 2, est envoyée aux freins de roues 12 en 20 passant par les électrovannes d'admission 22 ouvertes. Les électrovannes d'échappement 24 sont fermées, le freinage est commandé uniquement par la pédale de frein 2. Pour chaque roue, des capteurs renseignent un calculateur électronique de gestion de la modulation de freinage ABS, sur la vitesse de rotation des 25 roues. En cas de baisse anormale de la rotation d'une roue, due par exemple à une amorce de blocage à cause d'une perte d'adhérence de cette roue, le calculateur commande la fermeture de l'électrovanne d'admission 22 du frein de la roue pour l'isoler de la pression délivrée par la canalisation d'admission 20, puis l'ouverture de l'électrovanne d'échappement 24. De cette manière, 30 on évite un blocage de la roue en baissant sa pression de freinage, notamment quand l'adhérence de cette roue chute.

Ensuite la pompe hydraulique 26 est mise en route, pour pomper le liquide dans le frein de roue 12, et le renvoyer vers le maître-cylindre 4. On travaille en boucle fermée pour ajuster ce pompage en fonction de l'évolution de la vitesse de la roue constamment mesurée, en réduisant la pression dans le frein de roue 12 de manière à rétablir la vitesse attendue. Une fois la modulation du freinage terminée, les électrovannes 22, 24 sont remisent dans leur configuration d'origine. Sur la figure 4 sont représentées les températures (T°C) du disque ou des plaquettes (courbe L1) et du liquide de frein (courbe L2) en fonction du temps t, pendant et après une période 61 de sollicitation sévère du système de freinage, suivie d'une période 62 où les freins ne sont pas fortement sollicités, par exemple une période de stationnement du véhicule. La température de valeur TO correspond au seuil de conversion entre la phase liquide et la phase vapeur du liquide de frein.

Comme on le voit, pendant la période 61 de sollicitation sévère du système de freinage, la température du disque ou des plaquettes, ainsi que la température du liquide de frein, augmentent. Ainsi, les disques et plaquettes atteignent typiquement 500 à 1000 °C tandis que le liquide de frein atteint 100°C.

A l'issue de cette période 61 et pendant la période 62, la température du disque et des plaquettes diminue tandis que la température du liquide de frein, elle, continue à augmenter du fait des échanges thermiques entre le liquide de frein d'une part et les plaquettes et le disque d'autre part. La température du liquide de frein atteint typiquement des températures de l'ordre de 200 °C supérieures au seuil de vaporisation TO. Pendant une partie 63 de la période 62, apparaît un phénomène de « vapour lock » où le liquide de frein est partiellement converti en vapeur. Pendant cette période 63, l'application de freinage risque d'être inefficace.30 Dans un mode de réalisation de l'invention, un dispositif de surveillance 8 comprenant un capteur de niveau de liquide de frein est par ailleurs disposé au niveau du réservoir 5 de liquide de frein. Ce dispositif de surveillance 8 est adapté pour mettre en oeuvre les étapes d'un procédé tel que décrit ci-dessous. Le dispositif de surveillance 8 est adapté pour, d'une part, identifier lorsque le niveau du liquide de frein devient inférieur à un seuil minimum déterminé b, et pour générer une alarme indiquant une fuite de liquide de frein dans un circuit hydraulique.

D'autre part, le dispositif de surveillance 8 est adapté pour mesurer les variations de hauteur du liquide de frein dans le réservoir et identifier une hausse du liquide de frein dans le réservoir qui est représentative d'une dilatation thermique du liquide et qui donnera éventuellement lieu à un phénomène de « vapour lock ».

Un traitement approprié de cette information permet alors d'avertir le conducteur de l'impossibilité imminente de décélérer son véhicule avec son système de freinage de service, ce qui lui permet d'anticiper sa mise en sécurité en utilisant le frein de service s'il reste suffisamment efficace, le frein de secours, le frein de stationnement ou bien encore le frein moteur.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de surveillance 8 est adapté pour identifier lorsqu'une hausse du niveau du liquide de frein est supérieure à un seuil de hausse de niveau déterminé h1, supérieur au seuil b, et pour, dans ce cas, générer une alarme. Dans un mode de réalisation, cette alarme a lieu seulement si la hausse identifiée est inférieure à un seuil de hausse de niveau déterminé h2, de valeur supérieure au seuil h1. Elle correspond à un premier niveau d'alerte du conducteur, l'informant d'un risque de défaillance du système de freinage. Dans un mode de réalisation, le dispositif de surveillance 8 est en outre adapté pour identifier lorsqu'une hausse du niveau du liquide de frein est supérieure au seuil de hausse de niveau déterminé h2, et pour, dans ce cas, générer une alarme.

Cette alarme correspond à un deuxième niveau d'alerte du conducteur, réclamant l'arrêt du véhicule. Les valeurs fixées des seuils h1 et/ou h2 sont préalablement déterminées en fonction de la corrélation observée entre l'évolution temporelle de la hauteur de liquide de frein 7 dans le réservoir 5 et la température de celui-ci dans les récepteurs de freinage (l'évolution de température reste assez locale aux étriers). Cette corrélation dépend de caractéristiques de certains organes constitutifs du système de freinage (nature chimique du liquide de frein, diamètre des pistons des récepteurs et du maître-cylindre, géométrie du réservoir...). Dans un mode de réalisation, le seuil minimum b est un seuil absolu, i.e. correspondant à une hauteur déterminée dans le réservoir. Dans un mode de réalisation, les seuils de hausse de niveau h1 et/ou h2 sont absolus (i.e. correspondant à une hauteur déterminée respective dans le réservoir). Dans un autre mode de réalisation, ils sont relatifs à une hauteur hO, hO étant par exemple la hauteur du liquide de frein courante lorsque les freins sont froids. Par exemple, hO est la hauteur minimale relevée dans le réservoir au cours des dernières 24 heures d'utilisation du véhicule. La figure 5 représente l'évolution, en fonction du temps t, du niveau du liquide de frein 7 dans le réservoir 5 dans le cas du scénario indiqué en référence à la figure 4, pendant et après la période 61 de sollicitation sévère du système de freinage, suivi de la période 62 où les freins ne sont pas fortement sollicités. Ainsi dans la zone z1, la dynamique d'élévation de température est inférieure à un premier seuil, et est caractéristique de l'absence de risque d'indisponibilité du système de freinage suite à un phénomène de « vapour lock ». Ceci correspond à la situation où la hausse de niveau du liquide de frein dans le réservoir est inférieure au seuil de hausse de niveau h1. Aucune alerte n'est donc remontée au conducteur par le dispositif de surveillance 8.

Dans la zone z2, la dynamique d'élévation de température est supérieure au premier seuil évoqué ci-dessus pour la zone z1, mais inférieure à un deuxième seuil caractéristique de l'approche du risque d'indisponibilité du système de freinage suite à un phénomène de «vapour lock ». Dans cette zone z2, dans le mode de réalisation considéré de l'invention, le dispositif de surveillance 8 détecte une hausse du liquide de frein dans le réservoir supérieure au seuil de hausse de niveau h1 et inférieure au seuil de hausse de niveau h2. Un premier niveau d'alerte du conducteur, l'informant d'un risque de défaillance du système de freinage est donc mis en oeuvre conformément au mode de réalisation de l'invention considéré, par exemple sous forme d'un témoin lumineux au tableau de bord et/ou un message sur l'afficheur multifonction du type « liquide de frein trop chaud ». Ce niveau d'alerte est par exemple maintenu pendant un temps prédéterminé (une demi-heure par exemple) ou bien tant que le retour en zone z1 ne sera pas effectif. Dans la zone z3, la dynamique d'élévation de température est supérieure au deuxième seuil caractéristique mentionné en référence à la zone z2, et est caractéristique de l'apparition imminente (voire inévitable) du phénomène de « vapour lock », correspondant à une indisponibilité du système de freinage. Dans cette zone z3, dans le mode de réalisation considéré de l'invention, le dispositif de surveillance 8 détecte une hausse du liquide de frein dans le réservoir supérieure au seuil de hausse de niveau h2. Le deuxième niveau d'alerte du conducteur est donc mis en oeuvre, par exemple sous forme d'un témoin lumineux au tableau de bord et/ou un message sur l'afficheur multifonction du genre « arrêt véhicule immédiat, défaillance système de freinage ». Ce deuxième niveau d'alerte est par exemple maintenu un temps prédéterminé (1 heure par exemple) ou bien tant que le retour en zone z1 ne sera pas effectif.30

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (2, 4, 5, 6, 8) d'un système de freinage comprenant : - un réservoir (5) stockant un liquide de frein (7) ; - des moyens de surveillance (8) adaptés pour identifier une hausse du niveau de liquide (7) dans le réservoir et pour générer au moins une alarme si ladite hausse identifiée est supérieure à au moins un seuil maximum déterminé (h1, h2).
2. Dispositif de commande (2, 4, 5, 6, 8) d'un système de freinage selon la revendication 1, dans lequel la valeur dudit seuil maximum (h1, h2) correspond à l'apparition d'un phénomène de dilatation du liquide ou d'un phénomène de vaporisation du liquide.
3. Dispositif de commande (2, 4, 5, 6, 8) d'un système de freinage selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel les moyens de surveillance (8) sont adaptés pour générer une alarme d'un premier niveau si la hausse identifiée est supérieure à un premier seuil maximum déterminé (h1) et inférieure à un deuxième seuil maximum déterminé (h2) distinct du premier seuil maximum, et pour générer une alarme d'un deuxième niveau si la hausse identifiée est supérieure au deuxième seuil déterminé (h2).
4. Dispositif de commande (2, 4, 5, 6, 8) d'un système de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de surveillance (8) sont en outre adaptés pour identifier une baisse du niveau de liquide (7) dans le réservoir (5) et pour générer une alarme si ladite baisse identifiée est inférieure à un seuil minimum déterminé (b).
5. Véhicule comprenant un système de freinage comportant un dispositif de commande (2, 4, 5, 6, 8) du système de freinage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
6. Procédé de commande d'un système de freinage (2, 4, 5, 6, 8) comprenant un réservoir (5) stockant un liquide de frein (7), comprenant les étapes consistant à : - identifier une hausse du niveau de liquide dans le réservoir (5) ; et - générer au moins une alarme si ladite hausse identifiée est supérieure à au moins un seuil maximum déterminé (h1, h2).
7. Procédé de commande d'un système de freinage selon la revendication 6, dans lequel la valeur dudit seuil maximum (h1, h2) correspond à l'apparition d'un phénomène de dilatation du liquide ou d'un phénomène de vaporisation du liquide.
8. Procédé de commande d'un système de freinage selon la revendication 6 ou la revendication 7, selon lequel une alarme d'un premier niveau est générée si la hausse identifiée est supérieure à un premier seuil maximum déterminé (h1) et inférieure à un deuxième seuil maximum déterminé (h2) distinct du premier seuil maximum, et une alarme d'un deuxième niveau est générée si la hausse identifiée est supérieure au deuxième seuil déterminé.
9. Procédé de commande d'un système de freinage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant en outre les étapes consistant à : - identifier une baisse du niveau de liquide (7) dans le réservoir (5); et- générer une alarme si ladite baisse identifiée est inférieure à un seuil minimum déterminé (b).