FR3010675A1

FR3010675A1 - Production de depression pour un multiplicateur d'effort de freinage dans un vehicule a moteur a essence.

Info

Publication number: FR3010675A1
Application number: FR1358895A
Authority: FR
Inventors: Pierre-Yves Daniel; Benoit Levin
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-03-20

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de production de dépression (14) pour un multiplicateur d'effort (6) d'un système de freinage (4) d'un véhicule (2) équipé d'un moteur thermique (28), comprenant une pompe à vide (12) avec un arbre d'entrainement (16) du mouvement générant le vide, un embrayage (18) apte à embrayer l'arbre (16) avec une source de mouvement rotatif, et un système de commande (34) de l'embrayage (18). Le système de commande (34) est configuré pour commander l'embrayage (18) en fonction de la rotation d'au moins une des roues (30) du véhicule de manière à permettre l'entrainement de la pompe par ladite ou lesdites roues (30). L'invention a également pour objet un véhicule équipé du dispositif de production de dépression (14) et un procédé correspondant de commande dudit dispositif.

Description

PRODUCTION DE DEPRESSION POUR UN MULTIPLICATEUR D'EFFORT DE FREINAGE DANS UN VEHICULE A MOTEUR A ESSENCE L'invention a trait au freinage d'un véhicule automobile, plus particulièrement à la production de dépression dans un multiplicateur d'effort de freinage d'un véhicule.

L'invention a trait à un dispositif de production de dépression, à un véhicule comprenant un tel dispositif et à un procédé de production de dépression à cet effet. Le document de brevet publié FR 2 686 562 Al divulgue un dispositif d'entrainement d'une pompe rotative à vide pour un amplificateur pneumatique d'effort d'un système de freinage d'un véhicule électrique. La pompe rotative à vide peut être entrainée de manière sélective par le moteur de traction électrique du véhicule ou par un moteur électrique auxiliaire. Pour ce faire la pompe comprend un arbre de transmission relié mécaniquement, au moyen d'une roue libre, au moteur électrique auxiliaire, c'est-à-dire une liaison en rotation dans un sens uniquement, correspondant au sens de travail de la pompe, lorsque le moteur électrique tourne à la vitesse de l'arbre d'entrainement. Lorsque le moteur électrique est à l'arrêt, l'arbre d'entrainement peut tourner indépendamment du moteur électrique dans le sens de travail. L'arbre d'entrainement comprend un embrayage à commande électrique permettant de le lier en rotation au moteur électrique de traction. Un capteur mesure la vitesse de rotation du moteur électrique de traction. Lorsque ce dernier tourne à une vitesse supérieure à une valeur limite, l'embrayage est fermé de manière à entrainer l'arbre de la pompe et le moteur électrique n'est pas alimenté. Lorsque le moteur électrique de traction tourne à une vitesse inférieure à la vitesse limite, l'embrayage est ouvert et le moteur électrique auxiliaire est mis en marche. Ce dispositif de production de dépression permet ainsi de pallier le problème de perte de puissance de freinage lorsque le moteur électrique de traction tourne à des vitesses faibles. Contrairement à un moteur thermique qui tourne toujours à une vitesse minimale, un moteur électrique de traction peut en effet tourner à des vitesses sensiblement plus faibles. Ce dispositif ne permet toutefois pas d'assurer une production de dépression lorsque le véhicule se déplace avec le ou les moteurs éteints, alors que le déplacement du véhicule requiert une régénération de sa capacité de freinage. Le document de brevet publié FR 2 977 549 Al divulgue, similairement au document précédent, un dispositif de production de dépression pour un multiplicateur d'effort de freinage d'un véhicule. Le dispositif comprend une pompe à vide principale entrainée en rotation par les roues du véhicule, et ce via une transmission permanente entre la pompe et les roues. Le dispositif comprend également une pompe à vide secondaire électrique. Celle-ci est mise en marche lorsque la réserve de dépression dans l'amplificateur est en-dessous d'une valeur limite et que le véhicule se déplace à une vitesse inférieure à une vitesse limite. Ce dispositif est particulièrement adapté aux véhicules hybrides, c'est-à-dire comprenant un moteur thermique et un moteur électrique de traction. Dans ces véhicules, le moteur thermique est amené à être à l'arrêt dans certaines conditions de roulage du véhicule. Le fait de coupler la pompe à vide aux roues permet de s'assurer de la production de vide lorsque le véhicule se déplace même avec le moteur thermique éteint. Le dispositif de cet enseignement requiert toutefois la présence d'une pompe électrique d'appoint, ce qui est potentiellement pénalisant d'un point de vue coût et encombrement.

L'invention a pour objectif de proposer une solution à la production de dépression, palliant au moins un des inconvénients sus mentionnés. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer une solution à la production de dépression pour un système de freinage, qui soit simple, économique et performante. L'invention a pour objet un dispositif de production de dépression pour un multiplicateur d'effort d'un système de freinage pour un véhicule équipé d'un moteur thermique, comprenant: - une pompe à vide avec un arbre d'entrainement du mouvement générant le vide; - un embrayage apte à embrayer l'arbre à une source de mouvement rotatif; - un système de commande de l'embrayage; remarquable en ce que le système de commande est configuré pour commander l'embrayage en fonction de la rotation d'au moins une des roues du véhicule de manière à permettre l'entrainement de la pompe par ladite ou lesdites roues. Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif ne comprend qu'un seul 30 embrayage, la pompe ne pouvant être entrainée que par une seule source de mouvement.

Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif comprend une transmission à démultiplication entre l'arbre d'entrainement et l'embrayage, avec un rapport de transmission entre ledit arbre et ledit embrayage qui est supérieur à 1, préférentiellement à 4, plus préférentiellement à 8. La transmission à démultiplication permet ainsi que la source de mouvement soit la ou les roues du véhicule. Selon un mode avantageux de l'invention, le système de commande comprend - une première entrée pour un signal représentatif de la rotation de la ou des roues ; - une deuxième entrée pour un signal représentatif de la pression régnant dans le multiplicateur d'effort ou de l'état de fonctionnement du moteur thermique du véhicule; - préférentiellement une entrée additionnelle pour un signal représentatif de l'autre de la pression régnant dans le multiplicateur d'effort et de l'état de fonctionnement d'un moteur thermique du véhicule; et - une sortie de commande de l'embrayage. Selon un mode avantageux de l'invention, le système de commande comprend une entrée additionnelle pour un signal représentatif de la pression dans le plénum d'admission d'air du moteur thermique. Selon un mode avantageux de l'invention, le système de commande est configuré pour fermer l'embrayage lorsque les conditions suivantes sont remplies : - le moteur thermique est à l'arrêt ou à une vitesse de rotation wE inférieure à une valeur limite WE, Hm; - la vitesse de rotation de la ou des roues ww est supérieure à une valeur limite ww, ; et préférentiellement - la pression PB régnant dans le multiplicateur d'effort est supérieure à une valeur limite PB, lim et/ou la pression PE régnant dans le plénum d'admission d'air du moteur thermique est supérieure à une valeur limite PE, lim. La valeur limite WE, Hm peut être égale au régime au ralenti, minoré d'une tolérance par exemple comprise entre 10 et 50%.

La valeur limite WW, Hm peut correspondre à une vitesse de déplacement du véhicule. Cette valeur peut être comprise entre 1 km/h et 20 km/h, par exemple de l'ordre de 5 km/h. Les valeurs limites PB, Hm et PE, Hm sont inférieure à la pression atmosphérique. Elles 5 peuvent être comprises entre 500 mbar et 850 mbar par exemple pour la valeur de pression dans le multiplicateur d'effort. La ou les pressions mesurées peuvent être absolues. Il peut s'agir également de dépression(s) par rapport à l'atmosphère. La mesure de la pression absolue dans le multiplicateur peut être corrélée avec une mesure de pression atmosphérique afin 10 d'exprimer la différence de pression et donc l'effort disponible. Ces conditions peuvent être soumises à des conditions temporelles, à savoir qu'elles peuvent devoir être remplies durant un laps de temps donné. Selon un mode avantageux de l'invention, l'embrayage est ouvert en l'absence de commande par le système de commande. 15 L'invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant: - un moteur thermique; - des roues entrainables par le moteur thermique; - un dispositif de freinage des roues avec un multiplicateur d'effort à dépression, et 20 - un dispositif de production de dépression relié de manière aéraulique au multiplicateur d'effort; remarquable en ce que le dispositif de production de dépression est conforme à l'invention, la source de mouvement étant au moins une des roues du véhicule. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, le moteur thermique est à carburant du type essence, le moteur comprenant un plénum d'admission d'air avec des moyens d'étranglement du débit d'air, et le multiplicateur d'effort est relié de manière aéraulique au dit plénum en aval desdits moyens d'étranglement.

L'invention a également pour objet un procédé de commande d'un dispositif de production de dépression dans un véhicule conforme à l'invention, le procédé comprenant les étapes suivantes : - détection de la vitesse de rotation ww d'au moins une des roues, de la vitesse de rotation wE du moteur thermique, et/ou de la pression PB régnant dans le multiplicateur d'effort, et/ou de la pression PE régnant dans le plenum d'admission d'air du moteur thermique; - fermeture de l'embrayage lorsque les conditions suivantes sont remplies : (i) ww > WW, Hm; et (ii) WE < WE, lim, et/ou PB > PB, lim, et/ou PE > PE, lim- Ces conditions peuvent être soumises à des conditions temporelles, à savoir qu'elles doivent être remplies durant un laps de temps donné. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent d'assurer la génération de dépression lorsque le véhicule se déplace en roue libre, et ce de manière simple, économique et fiable. Elles sont particulièrement intéressantes en combinaison avec un moteur thermique à carburant du type essence. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - L'unique figure est une représentation schématique de l'invention.

La figure illustre de manière schématique un véhicule 2 équipé d'un système de freinage hydraulique (non représenté) bien connu en soi de l'homme de métier. Ce système de freinage comprend un dispositif de commande 4 relié hydrauliquement à des récepteurs de freinage, par exemple du type étrier de frein coopérant avec un disque via des éléments en matériau de friction. Le dispositif de commande 4 comprend un maître-cylindre 8 logeant un piston (non visible) et relié mécaniquement à une pédale de commande des freins 10, le déplacement de la pédale ayant pour effet, via le piston, de déplacer le liquide frein dans les conduites les reliant aux récepteurs. Un multiplicateur pneumatique d'effort 6, bien connu en soi de l'homme de métier, est disposé entre la pédale de commande 10 et le maître- cylindre 8. Le multiplicateur d'effort 6 comprend un carter logeant un piston moteur avec une membrane qui délimite dans le carter deux chambres soumises à dépression, et un piston plongeur apte à isoler les deux chambres et à mettre une des chambres en liaison avec l'atmosphère lorsqu'un effort lui est transmis via la pédale de frein. Les deux faces du piston moteur et de sa membrane sont alors soumises à un différentiel de pression qui génère alors un effort d'assistance au freinage. Le carter du multiplicateur d'effort 6 est relié de manière aéraulique ou pneumatique via une conduite à une pompe à dépression 12. Celle-ci fait partie d'un dispositif de production de dépression 14 comprenant, essentiellement, ladite pompe 12, un arbre d'entrainement 16, un embrayage 18, éventuellement une transmission de démultiplication 20 et un moyen d'entrainement tel qu'une poulie 22. La poulie 22 relie mécaniquement en rotation l'embrayage avec l'arbre de transmission 32 de la roue 30 via une courroie 24 et une poulie correspondante 26 (ou autre système de transmission d'effort et de mouvement) sur ledit arbre. L'embrayage 18 permet alors de relier mécaniquement l'arbre d'entrainement 16 de la pompe 12 aux roues 30 du véhicule. En l'occurrence, il s'agit du train avant relié via un différentiel et une boîte de vitesse, et via un embrayage au moteur thermique 28 du véhicule. Le véhicule peut être un véhicule hybride avec un moteur de traction électrique (non représenté) relié à l'autre (non représenté) des deux trains de roues et alimenté par des batteries de stockage d'énergie électrique (non représentées). Le moteur thermique 28 peut ainsi se voir arrêté alors que le véhicule se déplace et a besoin d'un système de freinage performant. Le moteur thermique 28 est préférentiellement un moteur à carburant du type essence, avec un plénum ou collecteur 40 d'admission d'air, ledit plénum comprenant un papillon 42 d'étranglement du débit d'air d'admission. Le multiplicateur d'effort 6 est également relié de manière aéraulique au plénum 40, la dépression régnant dans ledit plénum lorsque le moteur est en fonctionnement à charge partielle permettant ainsi de produire la dépression nécessaire dans le multiplicateur d'effort de freinage. Un clapet anti-retour peut être disposé entre le multiplicateur d'effort et le plénum, orienté de manière à n'autoriser de débit d'air que du multiplicateur vers le plénum.

Un système de commande 34 de l'embrayage 18 est illustré de manière schématique. Il comprend une entrée 46 pour un signal représentatif de la vitesse de rotation d'au moins une des roues 30. En l'occurrence, il peut s'agir du signal d'un capteur 36 de rotation de la roue 30. Le système de commande peut comprendre également une entrée 48 pour un signal représentatif de la pression, plus précisément de la dépression, régnant dans le plenum 40. Ce signal peut alors provenir d'un capteur 44 disposé directement ou indirectement sur le plénum. Le système de commande peut également comprendre une entrée 50 pour un signal représentatif du fonctionnement du moteur thermique 28, en l'occurrence de sa rotation mesurée par un capteur 38. Il peut également comprendre une entrée 52 pour un signal représentatif de la pression, plus précisément de la dépression, régnant dans le multiplicateur d'effort 6. Celle-ci peut alors être mesurée par un capteur 54 disposé directement ou indirectement sur la chambre dudit multiplicateur. Le système de commande 34 comprend une sortie 56 pour un signal de commande de l'embrayage 18. Le système de commande est configuré pour fermer l'embrayage 18 lorsque le moteur thermique n'est pas ou plus capable de générer la dépression nécessaire au bon fonctionnement du multiplicateur de freinage et lorsque la ou les roues 30 sont en rotation. En effet, dans cette situation de fonctionnement du véhicule, son déplacement requiert la génération de dépression afin de pouvoir garantir un fonctionnement satisfaisant du système de freinage et la rotation des roues permet alors de fournir l'énergie nécessaire à la génération du vide via la pompe à vide. Une telle situation de vie du véhicule correspond à un déplacement en roue libre (couramment désigné par l'expression anglo-saxonne « coasting »). Plus particulièrement, le système de commande 34 peut commander la fermeture de l'embrayage lorsque la vitesse de rotation ww des roues 30 est supérieure ou égale à une valeur limite WW lim, et lorsque le moteur thermique 28 tourne à une vitesse de rotation wE inférieure ou égale à une valeur limite wE, Hm. Cette valeur limite peut correspondre essentiellement à la vitesse de rotation du moteur au ralenti. Cela signifie que lorsque sa vitesse de rotation est inférieure à cette valeur limite, il est en principe à l'arrêt, et inversement. Lorsque le moteur thermique est en fonctionnement, il est en effet en principe apte à générer une dépression dans le multiplicateur de manière satisfaisante, et ce sur toute sa plage de régime. Lorsque le moteur thermique est arrêté alors que le véhicule se déplace à une vitesse non nulle, la vitesse de rotation du moteur thermique passe sous la valeur limite. Dans ces conditions, lorsque la vitesse de rotation des roues ww est supérieure ou égale à une valeur limite ww Hm, le système de commande pilote l'embrayage 18 de manière à ce que les roues assurent l'entrainement de la pompe 12. C'est en effet lorsque le véhicule se déplace que le besoin de capacité de freinage est bien réel. En effet, les amplificateurs ou multiplicateurs de freinage présentent, en fonctionnement normal, une capacité d'assistance limitée en l'absence de renouvellement de la dépression. En l'absence d'action de freinage, dans le carter de l'amplificateur règne une dépression donnée, générée par le plénum du moteur thermique et/ou la pompe à vide. Un clapet anti-retour est habituellement disposé sur le carter, au branchement de la conduite de liaison à la pompe à vide. Lorsque le moteur thermique est à l'arrêt, en l'absence du dispositif de l'invention, une succession de mouvements d'enfoncement de la pédale de frein aurait pour effet de consommer progressivement la dépression disponible, celle-ci n'étant pas renouvelée. L'effort d'assistance de freinage généré par l'amplificateur pourrait alors se voir réduit, voire annulé en l'absence du dispositif de l'invention.

Alternativement ou de manière complémentaire à la surveillance de la rotation du moteur thermique, il peut être également utile que le système de commande 34 surveille la pression PE régnant dans le plénum 40 du moteur thermique 28. Cette mesure permet en effet de connaître de manière plus précise la capacité du moteur thermique à générer la dépression nécessaire dans le multiplicateur 6. Le fait que la pression PE soit supérieure à une valeur limite PE, lim peut être un critère pour commander la fermeture de l'embrayage 18. Le système de commande 34 peut par ailleurs être configuré pour considérer ce critère sur un laps de temps donné, compte tenu des variations de pression dans le plénum directement liées au taux charge du moteur qui varie avec l'enfoncement de la pédale d'accélérateur.

Alternativement ou de manière complémentaire à la surveillance de la rotation du moteur thermique et à la pression dans le plénum, il peut être également utile que le système de commande 34 surveille la pression PB régnant dans le multiplicateur d'effort 6. Cette mesure permet en effet de connaître de manière plus précise le besoin de dépression du multiplicateur d'effort 6. Le fait que la pression PB soit supérieure à une valeur limite PB, lim peut être un critère pour commander la fermeture de l'embrayage 18. En présence d'une dépression et donc d'une réserve importante dans le multiplicateur, il peut être utile de ne pas fermer l'embrayage afin d'éviter de générer un effort résistant inutile. L'embrayage 18 peut être configuré pour être normalement ouvert, c'est-à-dire ouvert en l'absence de signal électrique et/ou d'effort mécanique de commande.

La transmission 20 disposée entre l'embrayage 18 et l'arbre d'entrainement 16 de la pompe 12 peut être utile pour démultiplier la vitesse de rotation des roues, préférentiellement selon un rapport supérieur à 2, préférentiellement 4, plus préférentiellement 8. En effet, la vitesse de rotation des roues d'un véhicule couvre une large plage, notamment vers le bas. Les roues d'un véhicule présentant un diamètre extérieur de l'ordre de 60 cm tournent à 265 tours/min à 30 km/h, à 530 tours/min à 60 km/h et 795 tours/min à 90 km/h. Il peut ainsi être approprié, notamment pour des raisons de sécurité, de démultiplier, c'est-à-dire d'augmenter la vitesse de rotation des roues lorsqu'elles entrainent l'arbre d'entrainement de la pompe à vide.15

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de production de dépression (14) pour un multiplicateur d'effort (6) d'un système de freinage (4) pour un véhicule (2) équipé d'un moteur thermique (28), comprenant : - une pompe à vide (12) avec un arbre d'entrainement (16) du mouvement générant le vide ; - un embrayage (18) apte à embrayer l'arbre (16) avec une source de mouvement rotatif ; - un système de commande (34) de l'embrayage (18) ; caractérisé en ce que le système de commande (34) est configuré pour commander l'embrayage (18) en fonction de la rotation d'au moins une des roues (30) du véhicule de manière à permettre l'entrainement de la pompe (12) par ladite ou lesdites roues (30).
2. Dispositif de production de dépression (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il ne comprend qu'un seul embrayage (18), la pompe (12) ne pouvant être entrainée que par une seule source de mouvement.
3. Dispositif de production de dépression (14) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une transmission à démultiplication (20) entre l'arbre d'entrainement (16) et l'embrayage (18), avec un rapport de transmission entre ledit arbre (16) et ledit embrayage (18) qui est supérieur à 1, préférentiellement à 4, plus préférentiellement à 8.
4. Dispositif de production de dépression (14) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système de commande (34) comprend - une première entrée (46) pour un signal représentatif de la rotation de la ou des roues (30) ; - une deuxième entrée (52 ; 48, 50) pour un signal représentatif de la pression régnant dans le multiplicateur d'effort (6) ou de l'état de fonctionnement du moteur thermique (28) du véhicule ; - préférentiellement une entrée additionnelle (48, 50 ; 52) pour un signal représentatif de l'autre de la pression régnant dans le multiplicateurd'effort (6) et de l'état de fonctionnement du moteur thermique (28) du véhicule ; et - une sortie de commande (56) de l'embrayage (18).
5. Dispositif de production de dépression (14) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de commande (34) comprend une entrée additionnelle (48) pour un signal représentatif de la pression dans le plénum d'admission d'air (40) du moteur thermique (28).
6. Dispositif de production de dépression (14) selon la revendication 1 à 5, caractérisé en ce que le système de commande (34) est configuré pour fermer l'embrayage (18) lorsque les conditions suivantes sont remplies : - le moteur thermique (28) est à l'arrêt ou à une vitesse de rotation wE inférieure à une valeur limite wE, ; - la vitesse de rotation ww de la ou des roues (30) est supérieure à une valeur limite ww, ; et préférentiellement - la pression PB régnant dans le multiplicateur d'effort (6) est supérieure à une valeur limite PB, lim et/ou la pression PE régnant dans le plenum d'admission d'air (40) du moteur thermique (28) est supérieure à une valeur limite PE, lim.
7. Dispositif de production de dépression (14) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'embrayage (18) est ouvert en l'absence de commande par le système de commande (34).
8. Véhicule automobile (2) comprenant : - un moteur thermique (28) ; - des roues (30) entrainables par le moteur thermique (28) ; - un dispositif de freinage (4) des roues (30) avec un multiplicateur d'effort à dépression (6), et - un dispositif de production de dépression (14) relié de manière aéraulique au multiplicateur d'effort (6) ; caractérisé en ce que le dispositif de production de dépression (14) est conforme à l'une des revendications 1 à 7, la source de mouvement étant au moins une des roues (30) du véhicule (2).
9. Véhicule automobile (2) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moteur thermique (28) est à carburant du type essence, ledit moteur (28) comprenant un plénum d'admission d'air (40) avec des moyens d'étranglement (42) du débit d'air, et le multiplicateur d'effort (6) est relié de manière aéraulique audit plénum (40) en aval desdits moyens d'étranglement (42).
10. Procédé de commande d'un dispositif de production de dépression (14) dans un véhicule (2) conforme à l'une des revendications 8 et 9, le procédé comprenant les étapes suivantes : - détection de la vitesse de rotation ww d'au moins une des roues (30), de la vitesse de rotation wE du moteur thermique (28), et/ou de la pression PB régnant dans le multiplicateur d'effort (6), et/ou de la pression PE régnant dans le plenum d'admission d'air (40) du moteur thermique (28) ; - fermeture de l'embrayage (18) lorsque les conditions suivantes sont remplies : (i) ww > WW, lim ; et (ii) WE < WE, lim, et/ou PB > PB, lim, et/ou PE > PE, lim-