FR3030419A1

FR3030419A1 - Systeme de freins de stationnement electrique autonome

Info

Publication number: FR3030419A1
Application number: FR1463196A
Authority: FR
Inventors: Aleksander Hurwic
Original assignee: Foundation Brakes France SAS
Current assignee: Hitachi Astemo France SAS
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-06-24
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: WO2016102906A1; FR3030419B1

Abstract

Le système de frein de stationnement électrique (14) de véhicule (10) comporte: - au moins une plaquette (15) de frein (18), - un actionneur électrique (20, 22) apte à solliciter la plaquette (17), - des moyens de connexion (24) de l'actionneur (20, 22) à une source d'énergie électrique (15) du véhicule (10) extérieure au système de frein (14), et - un organe de stockage d'énergie électrique (26) apte à être connecté à l'actionneur (20, 22).

Description

- 1 - L'invention se rapporte aux freins de stationnement automatiques ou électriques. Le frein de stationnement d'un véhicule automobile sert à garantir son immobilisation. Il permet par exemple de laisser un véhicule en stationnement dans une pente, le moteur éteint, sans risque de le voir dévaler la pente. Il peut également servir 5 en cas de démarrage en côte, pour empêcher le véhicule de reculer. Classiquement, comme décrit dans le document US-7 744 166, le frein de stationnement est mis en oeuvre de manière électrique et/ou automatique par une unité électromécanique, encore appelée actionneur électrique, associée à une ou plusieurs des roues du véhicule. Ainsi, un utilisateur du véhicule désireux d'enclencher le frein de 10 stationnement a simplement besoin d'appuyer sur un bouton poussoir, situé par exemple sur le tableau de bord près du volant, pour déclencher ou terminer le serrage du frein de stationnement autour de la roue du véhicule. Il existe également des modèles de véhicule qui, pour des raisons de sécurité, déclenchent automatiquement le frein de stationnement dès que le véhicule est à 15 l'arrêt. De manière classique, ces systèmes sont tributaires de la batterie, source d'énergie électrique principale du véhicule dans lequel ils sont implantés. Il peut cependant arriver, en hiver par exemple, lorsque la batterie d'un véhicule est beaucoup sollicitée par l'utilisation du chauffage et des phares, que la tension de la 20 batterie au moment de l'arrêt du véhicule ne soit plus suffisante pour assurer correctement l'enclenchement du frein de stationnement. Cela peut présenter de graves dangers, notamment lors de l'arrêt du véhicule en côte. Si le véhicule en question est doté d'un système de freinage ESP (en anglais Electronic Stability Program), soit un correcteur électronique de trajectoire destiné à 25 améliorer le contrôle de trajectoire d'un véhicule automobile, on pourrait, dans ce cas, imaginer utiliser les pompes hydrauliques du système de freinage ESP qui est moins sensible à une baisse de tension de la batterie. Mais ces pompes ne sont pas en mesure de fournir l'effort nécessaire pour maintenir une roue de véhicule à l'arrêt car il ne s'agit pas d'un moteur irréversible. Ces pompes sont par ailleurs tributaires de 30 l'alimentation électrique globale du véhicule. Cela ne peut donc pas être envisagé comme une solution satisfaisante. Un but de l'invention est d'améliorer les chances de pouvoir utiliser le frein de stationnement en toutes circonstances. A cet effet, on prévoit selon l'invention un système de frein de stationnement électrique de véhicule, qui comporte : 35 - au moins une plaquette de frein, - un actionneur électrique apte à solliciter la plaquette, - des moyens de connexion de l'actionneur à une source d'énergie électrique du véhicule extérieure au système de frein, et - un organe de stockage d'énergie électrique apte à être connecté à l'actionneur. Ainsi le système de frein de stationnement n'est pas tributaire des sources d'énergie électrique du véhicule, notamment la batterie principale, extérieures au système et présente ainsi des conditions de sécurité améliorée concernant l'enclenchement du frein de stationnement. En effet, si la tension fournie par la batterie principale est insuffisante, l'organe de stockage est en mesure de prendre le relais pour fournir une tension afin que le système de frein puisse remplir au moins certaines fonctions prioritaires.

Il faut ici rappeler que le frein de stationnement sert aussi de frein de secours. Il est donc important qu'il puisse être actionné à tout moment. L'organe peut comprendre au moins un condensateur, au moins un supercondensateur, au moins une batterie, notamment une batterie rechargeable ion lithium et/ou encore au moins une pile électrique, notamment rechargeable.

On peut prévoir que le moteur principal du véhicule assure le rechargement de l'organe de stockage, notamment lorsque le véhicule roule. Dans le cas où l'on décide d'utiliser une pile non rechargeable, la charge de celle-ci peut être choisie pour correspondre à la durée de vie estimée du véhicule ou à la période de temps séparant deux révisions.

Avantageusement, le système de frein de stationnement électrique comprend des moyens, tels qu'une diode, aptes à empêcher une décharge de l'organe de stockage vers une partie du véhicule distincte du système de frein. Avantageusement, le système de frein de stationnement électrique comprend des moyens de commande aptes à déterminer un niveau de charge de l'organe de 25 stockage. De préférence, les moyens de commande sont agencés pour déterminer si le niveau de charge dépasse un seuil prédéterminé, notamment suffisant pour permettre un nombre prédéterminé d'applications du frein, par exemple au nombre de deux, de préférence trois. 30 Les moyens de commande peuvent être agencés de sorte que, lorsque le niveau ne dépasse pas le seuil, ils interdisent un relâchement du frein jusqu'à ce qu'une condition prédéterminée soit remplie. Cet agencement assure que le frein de stationnement pourra être utilisé un certain nombre de fois, notamment en cas d'urgence en tant que frein de secours, et ce même 35 si la batterie principale du véhicule ne fournissait pas une tension suffisante. De préférence, la condition est que le niveau dépasse le seuil. De manière avantageuse, la condition est que la source d'énergie électrique du - 3 - véhicule présente une tension électrique supérieure à un seuil prédéterminé. Une fois le seuil atteint, le frein peut être relâché et le véhicule mis en mouvement. Comme ce qui coûte de l'énergie c'est le relâchement ou l'actionnement du frein, maintenir le frein dans une position donnée permet par exemple de recharger l'organe de stockage sans consommer l'énergie qu'on cherche à stocker. En effet, dans ce cas, lorsque le moteur tourne, le véhicule est maintenu à l'arrêt mais l'organe de stockage d'énergie électrique se recharge. L'invention a également pour objet un véhicule qui comprend au moins un système de frein de stationnement électrique selon l'invention et dans lequel les moyens de 10 commande sont agencés pour commander la charge de l'organe à chaque démarrage du véhicule. De cette manière, on réduit le risque d'avoir un niveau insuffisant de la charge de l'organe de stockage. De préférence, le véhicule comprend au moins un système de frein de 15 stationnement électrique selon l'invention dans lequel les moyens de commande sont agencés pour déterminer le niveau de charge à chaque démarrage du véhicule. De préférence, le véhicule comprend au moins un système de frein de stationnement électrique selon l'invention et des moyens de commande automatisés agencés de sorte que le véhicule ne peut pas être mis en mouvement tant que le 20 niveau ne dépasse pas le seuil. Avantageusement, le véhicule comprend au moins deux systèmes de frein de stationnement électrique selon l'invention associés à des roues différentes du véhicule. Nous allons maintenant décrire un mode de réalisation de l'invention à titre d'exemple non limitatif, à l'aide des dessins annexés sur lesquels : 25 - la figure 1 présente un schéma de véhicule automobile incorporant l'invention, et - la figure 2 présente une vue schématisée et éclatée d'un système de frein de stationnement électrique selon l'invention équipant ce véhicule. On se réfère à la figure 1. De manière classique, le véhicule 10 est équipé, sur chacune de ses deux roues 30 arrières 12, d'un système de frein de stationnement électrique 14 selon l'invention. Le véhicule 10 comporte également une batterie 15, source d'énergie électrique du véhicule 10 extérieure aux systèmes de frein 14, et des phares 16. Sur la figure 2, on voit que le système de frein de stationnement électrique 14 comporte quatre parties fonctionnelles : 35 - une plaquette de frein 17, intégrée ici à un corps de frein de stationnement à étrier flottant 18, - un actionneur électrique apte à solliciter la plaquette 17, prenant ici la forme d'un - 4 - motoréducteur 20 d'entraînement du frein de stationnement 18 et d'un ensemble « piston-écrou » 22, - des moyens de connexion électrique 24 de l'actionneur 20, 22 à la batterie 15 extérieure au système de frein 14, et - un ou plusieurs organes de stockage d'énergie électrique 26 aptes à être connectés à l'actionneur 20, 22, matérialisés ici par un condensateur 26. Le condensateur 26 est apte à être chargé par la batterie 15. Selon différents modes de réalisation, l'organe de stockage d'énergie électrique 26 peut aussi comprendre un supercondensateur, une batterie (par exemple une pile rechargeable ion lithium) ou 10 encore une pile électrique rechargeable ou non. Avantageusement, une interface d'actionnement 28, par exemple un bouton poussoir, reliée au système 14 permet à un utilisateur du véhicule 10 de serrer le frein 18. Le système de frein de stationnement 14 fonctionne classiquement, comme tous les 15 dispositifs électriques du véhicule 10, grâce à l'énergie électrique fournie par la batterie 15 du véhicule. Cependant, les freins de stationnement 18 représentant un enjeu de sécurité majeur (contrairement à un lecteur de CDs par exemple), il est indispensable d'assurer leur bon fonctionnement indépendamment de la batterie 15 au cas où celle-ci viendrait à défaillir. 20 Afin de s'assurer que le système 14 dispose bien, en permanence, et de manière indépendante de la batterie 15, de l'énergie électrique nécessaire à son bon fonctionnement pour un certain nombre de cycles d'actionnement-relâchement, le condensateur 26 est relié à un circuit d'isolation 30 comprenant des moyens, tels que des diodes 31, aptes à empêcher une décharge du condensateur 26 vers une partie du 25 véhicule 10 distincte du système de frein 14. Par ailleurs, le système de frein de stationnement 14 comprend également des moyens de commande 32 aptes à déterminer un niveau de charge du condensateur 26. En l'espèce, les moyens de commande 32 sont agencés pour déterminer le niveau de charge du condensateur 26 à chaque démarrage du véhicule 10. Ils sont reliés à cette 30 fin à un démarreur du véhicule ou à des moyens automatisés de commande centralisée du véhicule afin d'obtenir le moment venu l'information selon laquelle le véhicule démarre c'est-à-dire qu'un moteur principal du véhicule est mis en fonctionnement Ces moyens de commande 32 sont également ceux qui relient le système de frein de stationnement 14 au bouton poussoir 28 et à la batterie 15. 35 Lorsqu'un utilisateur du véhicule 10 veut serrer ou desserrer le frein 18, plusieurs situations peuvent se présenter à lui. Dans le cas le plus simple, la batterie 15 et le condensateur 26 sont chacun - 5 - chargée au-delà de seuils prédéterminés respectif et le serrage et le desserrage du frein 18 se fait sur simple pression du bouton 28 au moment où l'utilisateur du véhicule 10 décide de l'actionner. Ce seuil prédéterminé correspond à un niveau de charge du condensateur 26 suffisant pour permettre un nombre prédéterminé d'applications du frein 18, par exemple deux, de préférence trois. Ce nombre prédéterminé peut être défini par le fabricant du véhicule 10, par exemple. Comme mentionné plus haut, le niveau de charge du condensateur 26 est mesuré par les moyens de commande 32 du système 14.

Pour desserrer le frein, l'utilisateur actionne le bouton-poussoir 28 qui envoie un signal aux moyens de commande 32. Ceux-ci mesurent le niveau de charge du condensateur 26. Le niveau de charge dépassant le seuil prédéterminé, les moyens de commande 32 envoient un signal au motoréducteur 20 qui, via un pignon 34, fait tourner la vis 36 de l'ensemble « piston-écrou » 22. Cette vis 36 tire alors le piston 38 qui tire la plaquette 17 hors du contact avec le disque (non représenté) de la roue 12 et permet le déblocage mécanique de celle-ci. Le véhicule peut se déplacer. Lorsque l'utilisateur du véhicule 10 veut serrer le frein de stationnement 18, il lui suffit d'appuyer une nouvelle fois sur le bouton 28. Il peut alors, selon le processus inverse, bloquer mécaniquement les roues 12 de son véhicule 10.

Il se peut aussi que le frein de stationnement 18 soit, lorsque toutes les conditions de sécurité sont remplies, relâché automatiquement au démarrage du véhicule 10. Ces conditions de sécurité comprennent notamment le niveau de charge suffisant du condensateur 26.En cas d'urgence et si la batterie 15 du véhicule 10 est déchargée en totalité ou en partie, grâce au fait que le condensateur 26 a toujours un niveau de charge dépassant un seuil prédéterminé, le serrage du frein de stationnement 18 demeure possible. Par ailleurs, il peut arriver que certains occupants du véhicule à l'arrêt fassent une utilisation abusive du frein de stationnement 18 en actionnant le bouton 28 de façon répétée plusieurs fois de suite. Dans ces conditions, on risquerait que, au démarrage du véhicule 10, le condensateur 26 soit partiellement déchargé. Les conditions de sécurité offertes par la présence d'un organe de stockage d'énergie 26 indépendant de la batterie 10 ne seraient alors plus assurées. Pour éviter tout incident dommageable et assurer ces conditions de sécurité, les moyens de commande 32 sont agencés de sorte que, lorsque le niveau de charge du condensateur 26 ne dépasse pas le seuil prédéterminé garantissant un nombre minimal d'applications du frein 18, ils interdisent un relâchement du frein 18 jusqu'à ce que la condition prédéterminée soit remplie (à savoir un niveau de charge du condensateur 26 suffisant pour permettre un nombre - 6 - prédéterminé d'applications du frein 18, par exemple au nombre de deux, de préférence trois). Bien que son moteur tourne, le véhicule 10 reste donc immobilisé, jusqu'à ce que le condensateur 26 soit suffisamment chargé par la batterie et que les moyens de commande 32 autorisent la mise en mouvement du véhicule 10.

Il peut aussi arriver qu'un utilisateur distrait oublie, par exemple, d'éteindre les phares 16 de son véhicule 10 une fois qu'il l'a garé. La tension de la batterie 15 du véhicule 10 peut alors avoir baissé de manière significative lorsque l'utilisateur revient à son véhicule 10. Cela peut donner lieu à des situations risquées, vu que l'actionnement du système de frein 14 dépend principalement de l'énergie de la batterie 15 du véhicule 10. Ainsi, les moyens de commande 32 sont-ils agencés de sorte que, lorsqu'ils déterminent que la batterie 15 du véhicule 10 présente une tension électrique inférieure à un seuil prédéterminé, ils interdisent un relâchement du frein 18 si le niveau de charge du condensateur 26 est inférieur au seuil prédéterminé. De même que précédemment, bien que le moteur tourne, le véhicule reste immobile pour permettre la charge du condensateur 26. Ainsi les conditions de sécurité sont-elles remplies au moment de la mise en mouvement du véhicule 10. De même, le condensateur 26 alimente les moyens de commande 32 et le motoréducteur 20 en vue d'un resserrage des freins après leur refroidissement. Une fois que le véhicule 10 a démarré, classiquement, la batterie 15 se recharge.

Par ailleurs, les moyens de commande 32 du système de frein de stationnement 14 sont agencés pour commander la charge du condensateur 26 à chaque démarrage du véhicule 10. Cela permet de replacer le véhicule 10 dans la première situation décrite et d'éviter tout incident, quoi qu'il arrive et quel que soit le niveau de charge du condensateur 26 au démarrage du véhicule 10.

Les moyens de commande 32 comportent moyens de traitement automatisés à microprocesseur aptes à commander les opérations qui viennent d'être présentées au moyen d'un programme informatique adapté enregistré dans ceux-ci et des étages de puissance d'alimentation du motoréducteur 20. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de vérifier le niveau de charge du condensateur 26 en continu et pas seulement lors du démarrage ou de fixer un niveau de charge du condensateur 26 prédéterminé variable selon les utilisateurs ou les conditions d'utilisation du véhicule 10, par exemple. On peut prévoir que l'organe de stockage 26 soit rechargé par l'alternateur du 35 véhicule 10.

Nomenclature : 10 : véhicule 12 : roues du véhicule 14 : système de de frein de stationnement électrique selon l'invention 15 : batterie du véhicule 16 : phares du véhicule 17 : plaquette de frein 18 : frein à étrier flottant 20 : motoréducteur d'entraînement du frein de stationnement 22 : ensemble « piston-écrou » 24 : moyens de connexion de l'actionneur (20, 22) à la batterie 26 : condensateur 28 : bouton pressoir 30 : circuit d'isolation 31 : diodes 32 : moyens de commande 34 : pignon 36 : vis 38 : piston

Claims

REVENDICATIONS1. Système de frein de stationnement électrique (14) de véhicule (10), caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une plaquette (15) de frein (18), - un actionneur électrique (20, 22) apte à solliciter la plaquette (17), - des moyens de connexion (24) de l'actionneur (20, 22) à une source d'énergie électrique (15) du véhicule (10) extérieure au système de frein (14), et - un organe de stockage d'énergie électrique (26) apte à être connecté à l'actionneur (20, 22).
2. Système de frein de stationnement électrique (14) selon la revendication précédente, dans lequel l'organe (26) comprend au moins un condensateur (26).
3. Système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe (26) comprend au 15 moins un supercondensateur.
4. Système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe (26) comprend au moins une batterie, notamment une batterie rechargeable ion lithium.
5. Système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une 20 quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'organe comprend au moins une pile électrique, notamment rechargeable.
6. Système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens, tels qu'une diode (31), aptes à empêcher une décharge de l'organe de stockage (26) vers une 25 partie du véhicule (10) distincte du système de frein (14).
7. Système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, qui comprend des moyens de commande (32) aptes à déterminer un niveau de charge de l'organe de stockage (26).
8. Système de frein de stationnement électrique (14) selon la revendication 30 précédente, dans lequel les moyens de commande (32) sont agencés pour déterminer si le niveau de charge dépasse un seuil prédéterminé, notamment suffisant pour permettre un nombre prédéterminé d'applications du frein (18), par exemple deux, de préférence trois.
9. Système de frein de stationnement électrique (14) selon la revendication 35 précédente, dans lequel les moyens de commande (32) sont agencés de sorte que, lorsque le niveau ne dépasse pas le seuil, ils interdisent un relâchement du frein (18) jusqu'à ce qu'au moins une condition prédéterminée soit remplie.-9-
10. Système de frein de stationnement électrique (14) selon la revendication précédente, dans lequel la condition est que le niveau dépasse le seuil.
11. Système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications 9 à 10 dans lequel la condition est que la source 5 d'énergie électrique (15) du véhicule (10) présente une tension électrique supérieure à un seuil prédéterminé.
12. Véhicule (10) qui comprend au moins un système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications 7 à 11 et dans lequel les moyens de commande (32) sont agencés pour commander une charge de 10 l'organe (26) à chaque démarrage du véhicule (10).
13. Véhicule (10) qui comprend au moins un système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications 7 à 11 et dans lequel les moyens de commande (32) sont agencés pour déterminer le niveau de charge à chaque démarrage du véhicule (10). 15
14. Véhicule (10) qui comprend au moins un système de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 11 et des moyens de commande (32) automatisés agencés de sorte que le véhicule ne peut pas être mis en mouvement tant qu'un niveau de charge de l'organe de stockage ne dépasse pas un seuil prédéterminé. 20
15. Véhicule (10) qui comprend au moins deux systèmes de frein de stationnement électrique (14) selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 11 associés à des roues différentes (12) du véhicule (10).