FR2960203A1 - Procede de prevision d'un '' vapor-lock " dans un systeme de freinage - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet de détecter l'apparition du phénomène dangereux de « vapor-lock » dans un système de freinage hydraulique, ledit phénomène étant lié à l'entrée en ébullition du liquide de frein. Plus précisément, la présente invention se rapporte à un procédé de détection du phénomène de cavitation qui précède l'ébullition, par l'observation d'ondes de pression se propageant dans le liquide de frein. La détection du phénomène de cavitation déclenche l'envoi d'un signal, pour prévenir un utilisateur de l'imminence de l'ébullition du liquide de frein. L'invention se rapporte également à un système de freinage mettant en œuvre un tel procédé, ainsi qu'à un véhicule équipé d'un tel système de freinage.

Description

PROCEDE DE PREVISION D'UN « VAPOR-LOCK » DANS UN SYSTEME DE FREINAGE

La présente invention se rapporte à un système de freinage hydraulique d'un véhicule, notamment de type automobile, et à un procédé de gestion d'un tel système de freinage. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un procédé de prévision d'un phénomène de « vapor-lock » dans ledit système de freinage. Le phénomène connu de « vapor-lock », ou blocage par ébullition, est un problème auquel sont couramment confrontés les systèmes de freinage hydrauliques. Ce phénomène est lié à l'entrée en ébullition du liquide de frein au contact des pièces mécaniques du frein, portées à des températures élevées par frottement les unes contre les autres. En raison de la formation de bulles de gaz dans le liquide de frein, celui-ci devient compressible, ce qui rend inopérant le système de freinage par pression hydraulique. De manière classique, les liquides de frein possèdent une température d'ébullition élevée, de manière à lutter contre le phénomène de « vapor-lock ». Cependant, en vieillissant, la plupart des liquides de frein absorbe de l'eau, ce qui diminue leur température d'ébullition.

Le phénomène de « vapor-lock » peut apparaître en cours de fonctionnement du véhicule, notamment en cas de descente d'une pente avec usage insuffisant du frein moteur, ce qui engendre une surchauffe des freins. Le véhicule risque alors d'être privé brusquement de sa capacité de freinage, ce qui représente un danger immédiat pour l'utilisateur.

La possibilité d'apparition du « vapor-lock » augmente lorsqu'un véhicule est arrêté alors que les pièces mécaniques de ses freins sont chaudes. A l'arrêt, les pièces sont privées du refroidissement par convection lié au vent de la course. Par conduction et rayonnement, lesdites pièces peuvent alors transférer une plus grande quantité de chaleur au liquide de frein, qui risque alors d'entrer en ébullition.

Si le véhicule est remis en marche avant que le liquide de frein n'ait refroidi, ledit véhicule risque alors d'être privé de sa capacité de freinage. Plusieurs systèmes visant à détecter et à lutter contre le « vapor-lock » sont connus de l'état de la technique. Le document JP2000002627 décrit la détection de l'amplitude d'ultrasons émis dans le liquide de frein et leur comparaison avec l'amplitude d'ultrasons émis en l'absence de bulles de gaz. Au-delà d'un certain écart entre les valeurs détectées et des valeurs de consigne, le dispositif émet un signal d'alerte. Le document DE10103229 décrit un système de freinage dans lequel la présence de bulles de gaz dans le liquide de frein est détectée au moyen d'un capteur de pression. Au-delà d'une certaine quantité de gaz dans le liquide de frein, le dispositif émet un signal d'alerte. La présente invention présente une alternative à ces deux types de détection. En effet, elle est basée sur l'observation du phénomène de cavitation, qui précède la mise en ébullition du liquide de frein. Ce phénomène se produit dans le liquide de frein au contact des pièces mécaniques du système de freinage, lesdites pièces étant chauffées par frottement. Un gradient de température existe au sein du liquide de frein, le liquide le plus chaud se trouvant à proximité des parois desdites pièces mécaniques chauffées.

Au contact desdites parois, la température d'ébullition du liquide de frein peut être atteinte. Une bulle de gaz peut donc se former, par passage en phase vapeur d'une faible quantité de liquide. La formation d'une telle bulle crée une surpression qui se propage sous forme d'onde dans le liquide. A peine formée, la bulle s'éloigne des parois, vers une zone plus froide du liquide.

Si cette zone est à une température inférieure à la température d'ébullition, la bulle implose en créant une dépression, qui se déplace à son tour sous forme d'onde dans le liquide. Ce phénomène d'apparition et de disparition violentes des bulles constitue la cavitation. Il précède l'état d'ébullition, dans lequel la totalité du liquide de frein a atteint la température d'ébullition. Gaz et liquide peuvent alors coexister, ce qui donne lieu au phénomène de « vapor-lock ». L'apparition et la disparition violentes des bulles produisent des ondes de pression qui sont observables par un capteur. Ces ondes de pression sont caractéristiques de l'apparition à court terme de l'ébullition. Selon l'invention, elles permettent de prévenir l'utilisateur d'un véhicule de l'imminence d'un « vapor-lock » dans le système de freinage. Un avantage de l'invention par rapport aux méthodes connues de détection du « vapor-lock » est de se baser sur la cavitation qui précède l'ébullition, et non sur l'ébullition elle-même. Ainsi, un utilisateur est averti avant l'apparition du « vapor-lock », ce qui lui laisse un délai supplémentaire pour sécuriser le véhicule. La présente invention a donc pour objet un procédé de gestion d'un système de freinage hydraulique de véhicule, dans lequel : on détecte des ondes de pression dans le liquide de frein ; puis on détermine si ces ondes de pression correspondent à un phénomène de cavitation dans le liquide de frein ; puis, si le liquide de frein subit un phénomène de cavitation, on envoie un signal d'alerte. Selon une forme préférentielle de l'invention, la détection des ondes de pression et la détermination du phénomène de cavitation sont prolongés durant un temps t1 après l'arrêt du véhicule. Si le phénomène de cavitation est détecté durant le temps t1, le signal d'alerte est envoyé au moment de la remise en marche du véhicule.

Selon cette forme préférentielle de l'invention, un phénomène de « vapor-lock » lié à l'arrêt d'un véhicule dont les freins sont chauds peut être anticipé. Ainsi, le conducteur qui redémarre son véhicule peut être averti du risque de dysfonctionnement du système de freinage.

Cependant, il est possible que le véhicule reste à l'arrêt un certain temps, ce qui permet au liquide de frein de descendre en température après avoir subi un phénomène de cavitation, voire d'ébullition. Pour cette raison, selon une forme plus préférentielle de l'invention, après l'arrêt du véhicule, un temps d'arrêt est mesuré ; si le véhicule est remis en marche après une durée supérieure à une valeur t2, alors le signal d'alerte n'est pas envoyé. La durée t2 peut être choisie avec une marge de sécurité. De cette manière, lorsque le véhicule est resté à l'arrêt de manière prolongée, par exemple toute une nuit, l'utilisateur qui redémarre ledit véhicule n'est pas inquiété à mauvais escient au sujet du fonctionnement du système de freinage.

La présente invention a également pour objet un système de freinage hydraulique de véhicule, muni de moyens de mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit précédemment. Un tel système comporte notamment un capteur de pression pour détecter des ondes de pression dans le liquide de frein, ainsi qu'un calculateur pour déterminer si ces ondes de pression correspondent à un phénomène de cavitation dans le liquide de frein. Selon une forme préférentielle de l'invention, le capteur de pression et/ou le calculateur font partie d'un dispositif d'assistance au freinage et/ou de contrôle de la stabilité du véhicule. Cette forme de l'invention permet une économie sur le coût et le poids de l'équipement du véhicule. Selon une forme préférentielle de l'invention, le système de freinage hydraulique du véhicule est un système de frein à disque. Il comprend notamment un étrier de frein muni d'un piston apte à pousser une plaquette contre un disque de frein. Selon une forme plus préférentielle de l'invention, ledit système de frein à disque comprend un capteur de pression pour détecter des ondes de pression dans le liquide de frein, ledit capteur se trouvant dans une chambre de l'étrier dans laquelle coulisse le piston. En effet, ledit piston et l'étrier dans lequel il coulisse subissent un important réchauffement, transmis par le frottement des plaquettes contre le disque. C'est à proximité du piston que le phénomène de « vapor-Iock » est le plus susceptible de se produire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagne. Celles-ci sont données à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : représentation schématique d'un système de freinage hydraulique selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figure 2 : représentation schématique d'un système de freinage hydraulique selon un autre mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 montre la représentation schématique d'un système 1 de freinage hydraulique selon un mode de réalisation de l'invention. Ce système 1 est utilisé dans un véhicule, non représenté, notamment de type automobile. Le système 1 transmet un effort de freinage appuyé par un pied d'un conducteur sur une pédale 2 de frein à un dispositif 3 de freinage. Le dispositif 3 comporte typiquement un étrier 4 de frein dans lequel coulisse un piston 5, ledit piston amenant au moins une plaquette 6 en friction sur un disque 7 fixé à une roue du véhicule. Le frottement entre le disque 7 et la plaquette 6 produit de la chaleur. Ladite chaleur se propage à l'étrier 4 et au piston 5, qui peuvent atteindre des températures importantes. Par contact avec ces pièces du dispositif 3, le liquide 8 présent dans la chambre 9 peut atteindre une température proche de son point d'ébullition. Des bulles de gaz, compressibles, se forment alors dans la chambre 9. Ce phénomène inhibe l'action du liquide 8 sur le piston 5, rendant inopérant le dispositif 3 de freinage. Pour que les bulles de gaz persistent dans la chambre 9, le liquide 8 doit avoir atteint sa température d'ébullition au contact des parois du piston 5 et de l'étrier 4.

Avant cette situation, un gradient de température existe dans la chambre 9, le liquide proche des parois étant le plus chaud. Se produit alors le phénomène de cavitation précédemment décrit, qui provoque la propagation d'ondes de pression dans le liquide de la chambre 9. Dans la chambre 9 est situé un capteur 11, apte à détecter la pression du liquide 8 présent dans ladite chambre 9. Ledit capteur 11 est relié électriquement à un calculateur 12, ou module de contrôle du système 1. Le calculateur 12 comporte notamment un microprocesseur 13, une mémoire 14 de données, une mémoire 15 de programme et au moins un bus 16 de communication. Par l'intermédiaire d'une interface 17 d'entrée, le capteur 11 transmet au calculateur 12 une variation de la pression P dans la chambre 9 en fonction du temps t. Un programme 18, mémorisé dans la mémoire 15 de programme, permet d'analyser le profil de la fonction P(t) et de le comparer avec un profil correspondant au phénomène de cavitation, c'est-à-dire un profil ondulatoire. Un ou des profils de référence peuvent être mémorisés dans la mémoire 14 de données. On considère par exemple que le phénomène de cavitation est caractérisé par une fréquence suffisamment élevée de la fonction P(t). Si une fréquence f observée est supérieure à une valeur f, de consigne, le programme 18 considère que le phénomène de cavitation est apparu dans la chambre 9.

Par l'intermédiaire d'une interface 19 de sortie, le calculateur 12 transmet à un dispositif 20 une instruction correspondant à l'émission d'un signal d'alerte. Le dispositif 20 est par exemple un voyant lumineux situé sur le tableau de bord du véhicule. Le voyant 20 s'allume lorsque le phénomène de cavitation est détecté. L'utilisateur du véhicule est prévenu de l'imminence du « vapor-lock » et peut prendre des précautions en conséquence. Comme indiqué précédemment, le phénomène de cavitation, puis d'ébullition, du liquide 8 peut apparaître après l'arrêt du véhicule, en raison de la chaleur accumulée dans l'étrier 4 et le piston 5.

Selon une forme préférentielle de l'invention, le calculateur 12 comporte une horloge interne 21. Après l'arrêt du véhicule, le capteur 11 et le calculateur 12 continuent à fonctionner pendant une durée t,, dont la valeur est par exemple mémorisée dans la mémoire 14. Si le phénomène de cavitation est détecté pendant la durée t,, le dispositif 20 est activé au moment du redémarrage du véhicule.

Plus préférentiellement, le dispositif 20 n'est activé que si le temps d'arrêt du véhicule n'est pas assez long pour permettre le refroidissement du liquide de frein. En effet, si le véhicule est arrêté pour une longue durée, notamment une nuit, le liquide 8 a le temps de revenir à une température nettement inférieure à son point d'ébullition avant le redémarrage. Il est alors inutile d'alerter le conducteur au sujet d'un risque de « vapor-lock », ledit risque ayant disparu. En conséquence, selon une forme préférentielle de l'invention, le temps d'arrêt du véhicule est mesuré par l'horloge 21. Si ce temps dépasse une valeur t2, mémorisée dans la mémoire 14, le programme 18 considère que le risque de « vapor-Iock » est écarté. Le dispositif 20 n'est donc pas activé lors du redémarrage du véhicule.

La figure 2 montre la représentation schématique d'un système 101 de freinage hydraulique selon un autre mode de réalisation de l'invention. Ce système 101 est utilisé dans un véhicule, non représenté, notamment de type automobile. Le système 101 transmet un effort de freinage appuyé par un pied d'un conducteur sur une pédale 102 de frein à un dispositif 103 de freinage. Le dispositif 103 est analogue au dispositif 3 représenté à la figure 1. Il comporte notamment un disque 107 relié à une roue du véhicule, ainsi qu'une plaquette 106 reliée à un piston 105. Le piston 105 est amené à coulisser sous la pression d'un liquide 108 de frein introduit dans une chambre 109 d'un étrier 104. Le liquide 108 est amené dans la chambre 109 par l'intermédiaire d'un maître cylindre 110, relié à la pédale 102 de frein.

Entre le maître cylindre 110 et le dispositif 103 est interposé un bloc 122. Ledit bloc 122 fait notamment partie d'un système d'assistance au freinage (type ABS) et/ou de contrôle de la stabilité (type ESP) du véhicule. De manière classique, un tel bloc 122 comporte notamment des électrovannes pour l'ABS et/ou l'ESP, des bobines de commandes et une pompe hydraulique. Le bloc 122 comporte en outre un capteur 111 de pression et un calculateur 112, respectivement analogues au capteur 11 et au calculateur 12 représentés à la figure 1. Le capteur 111 est relié électriquement au calculateur 112, ledit calculateur étant relié électriquement à un dispositif 120 de signal, analogue au dispositif 20 représenté à la figure 1.

Le capteur 111 est relié à la chambre 109 par un conduit 123 de liquide 108. Au cours d'un phénomène de cavitation dans la chambre 109, les ondes de pression se propagent dans le conduit 123 et sont détectées par le capteur 111. Ledit capteur 111 transfère les valeurs mesurées au calculateur 112. Ce dernier, par l'intermédiaire d'un programme analogue au programme 18 décrit ci-dessus, détermine si les variations de pression dans la chambre 109 correspondent à un phénomène de cavitation. Si c'est le cas, le calculateur 112 active le dispositif 120 de signal d'alerte, comme décrit précédemment dans le cas du dispositif 20. Le mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 2 permet de diminuer le nombre de composants nécessaires à l'équipement du véhicule. Il est également possible de combiner les modes de réalisation des figures 1 et 2, avec un capteur du bloc ABS/ESP et un calculateur indépendant dudit bloc, ou un calculateur du bloc ABS/ESP et un capteur indépendant dudit bloc. Les dispositifs (3, 103) de freinage représentés respectivement aux figures 1 et 2 sont des dispositifs à étrier flottant, comportant un unique piston. Selon une variante de l'invention, le dispositif de freinage est un dispositif à étrier fixe, qui comporte alors deux pistons et deux chambres, situées de part et d'autre du disque. Dans cette variante de l'invention, on peut choisir d'équiper chaque chambre d'un capteur de pression. Ainsi, le phénomène de cavitation peut être détecté dans chacune des zones soumises à un réchauffement important par le freinage. Cependant, étant donnée la propagation des ondes de pression dans le liquide de frein, il est également possible de placer un unique capteur entre le maître cylindre et le dispositif de freinage, comme dans le mode de réalisation de la figure 2.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Procédé de gestion d'un système (1) de freinage hydraulique de véhicule, dans lequel : - on détecte des ondes de pression dans un liquide (8) de frein ; - puis on détermine si ces ondes de pression correspondent à un phénomène de cavitation dans le liquide de frein ; - puis, si le liquide de frein subit un phénomène de cavitation, on envoie un signal d'alerte.

   2.- Procédé selon la revendication 1, tel que : - la détection des ondes de pression et la détermination du phénomène de cavitation sont prolongées durant un temps (t1) après l'arrêt du véhicule, - si le phénomène de cavitation est détecté durant le temps (t1), le signal d'alerte est envoyé au moment de la remise en marche du véhicule.

   3.- Procédé selon la revendication 2, tel que : - après l'arrêt du véhicule, un temps d'arrêt est mesuré ; - si le véhicule est remis en marche après une durée supérieure à une valeur (t2), alors le signal d'alerte n'est pas envoyé.

   4.- Système (1) de freinage hydraulique de véhicule, muni de moyens (11, 12, 18) de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes.

   5.- Système de freinage hydraulique selon la revendication 4, comprenant un capteur (11) de pression pour détecter des ondes de pression dans le liquide (8) de frein, ledit capteur faisant partie d'un dispositif d'assistance au freinage et/ou de contrôle de la stabilité du véhicule.

   6.- Système de freinage hydraulique selon la revendication 4 ou la revendication 5, comprenant un calculateur (12) pour déterminer si des ondes de pression correspondent à un phénomène de cavitation dans le liquide de frein, ledit calculateur faisant partie d'un dispositif d'assistance au freinage et/ou de contrôle de la stabilité du véhicule.

   7.- Système de freinage hydraulique selon l'une des revendications 4 à 6, comportant un étrier (4) de frein muni d'un piston (5) apte à pousser une plaquette (6) contre undisque (7) de frein, ledit système comprenant un capteur (11) de pression pour détecter des ondes de pression dans le liquide de frein, ledit capteur se trouvant dans une chambre (9) de l'étrier dans laquelle coulisse le piston.

   8.- Véhicule équipé d'un système de freinage hydraulique selon l'une des revendications 4 à 7.