FR3036351A1

FR3036351A1 - DEVICE FOR CAPTURING AND STORING DUST PARTICLES EMITTED WHEN BRAKING A VEHICLE

Info

Publication number: FR3036351A1
Application number: FR1554462A
Authority: FR
Inventors: Olivier Stevens; Philippe Cohen; Damien Ienny
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-11-25
Anticipated expiration: 2035-05-19
Also published as: FR3036351B1

Abstract

L'invention porte sur un dispositif de captage et de stockage des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule. Le freinage du véhicule est assuré par au moins un frein à disque (10, 12, 14) associé à une roue à freiner. Pour cette roue à freiner, le dispositif selon l'invention est constitué d'une cloche (20) étanche, qui enferme le frein à disque (10, 12, 14) associé à cette roue, et d'une circulation d'un fluide, connectée à cette cloche (20) étanche, qui permet, d'une part, d'évacuer les particules de poussière de freinage du frein à disque (10, 12, 14), et d'autre part, de refroidir ce dernier.The invention relates to a device for collecting and storing dust particles emitted during braking on a vehicle. The vehicle is braked by at least one disc brake (10, 12, 14) associated with a wheel to be braked. For this wheel to be braked, the device according to the invention consists of a bell (20) sealed, which encloses the disc brake (10, 12, 14) associated with this wheel, and a circulation of a fluid , connected to this sealed bell (20), which allows, on the one hand, to remove the brake dust particles from the disc brake (10, 12, 14), and on the other hand, to cool the latter.

Description

1 DISPOSITIF DE CAPTAGE ET DE STOCKAGE DES PARTICULES DE POUSSIERE EMISES LORS DU FREINAGE D'UN VEHICULE. [0001] L'invention porte sur un dispositif de captage et de stockage des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule, en particulier un véhicule automobile. Elle concerne également un véhicule, en particulier un véhicule automobile, équipé d'un tel dispositif. [0002] De façon classique, le freinage d'un véhicule, en particulier d'un véhicule automobile, est assuré par un système appelé « frein à disque » dans le présent texte, qui utilise un disque fixé sur le moyeu de la roue et des plaquettes de frein venant frotter de chaque côté du disque. Les plaquettes de frein sont maintenues dans un étrier fixé au véhicule. A chaque action de freinage, le frottement des plaquettes de frein s'accompagne, non seulement de dégagement de chaleur et d'usure des surfaces de freinage, mais aussi d'une émission de particules fines de poussière dans l'atmosphère, ce qui peut avoir des effets nocifs sur la santé. [0003] On notera que la seule usure des plaquettes de frein représente environ 20% de l'ensemble des particules émises par le trafic routier. [0004] Il importe, en conséquence, de collecter ces particules fines de poussière et de les stocker dans un espace dédié, de façon à éviter les effets nocifs sur la santé. [0005] Des moyens de captage des particules de poussière de freinage sur un véhicule sont déjà connus de l'art antérieur. [0006] A titre d'exemple, le document US 8 167 098 B2 décrit un dispositif de captage des particules fines de poussière de freinage pour un véhicule à moteur, qui comprend un module de captage desdites particules et un générateur de flux d'air, qui produit une circulation d'air traversant les mécanismes de freinage de roue et alimentant en particules fines de poussière de freinage le module de captage des particules. Le générateur de flux d'air comprend au moins une ailette de ventilateur, mobile en rotation et le dispositif de captage de particules fines de poussière de freinage comprend un filtre à particules. Le générateur de flux d'air est agencé à l'intérieur d'une jante de roue, et situé derrière une 3036351 2 face intérieure de la jante entre les faces d'extrémité axiales de la jante et les mécanismes de freinage de roue. [0007] On connaît également, selon le document GB 2 497 426 A, un ensemble de plaquette de frein, qui comprend une plaquette de frein ayant une surface de freinage, une 5 paroi périphérique située à la périphérie de la surface de freinage, un périmètre d'espace vide, qui est situé entre la paroi périphérique et une partie de la plaquette de frein et qui est en liaison fluidique avec la surface de freinage de la plaquette de frein, et au moins une ouverture dans ladite liaison fluidique pour permettre l'enlèvement des particules fines de poussière de freinage de la surface de freinage de la plaquette de frein. D'autres 10 moyens d'enlèvement des particules fines de freinage sont prévus, qui comprennent un filtre à particules de poussière, un collecteur de particules de poussière dans la liaison fluidique avec le périmètre d'espace vide ou bien un dispositif d'aspiration de fluide pour accélérer le mouvement du fluide contenant les particules de poussière. [0008] Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de captage et de 15 stockage des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule, en particulier sur un véhicule automobile, qui supprime les émissions de ces particules polluantes dans l'atmosphère, de façon à améliorer substantiellement les qualités environnementales du véhicule. [0009] Un autre but de la présente invention est de fournir un tel dispositif, qui présente 20 une autre fonction assumée simultanément avec la fonction de captage et de stockage des particules, en l'occurrence une fonction additionnelle de nettoyage et de refroidissement du disque de frein. [0010] Enfin, c'est également un but de la présente invention de fournir un tel dispositif, qui soit de conception, de fabrication et d'utilisation simples, qui soit robuste, fiable et 25 économique. [0011] Pour parvenir à ces buts, la présente invention a pour objet un dispositif de captage et de stockage des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule à freinage par au moins un frein à disque. Ce dispositif, nouveau, est constitué d'une cloche étanche, qui enferme le frein à disque, et d'une circulation d'un fluide, 30 connectée à cette cloche étanche, qui permet, d'une part, d'évacuer les particules de poussière du frein à disque, et d'autre part, de refroidir ce dernier. 3036351 3 [0012] Selon le mode préféré de réalisation de l'invention, les particules de poussière, qui sont évacuées par la circulation de fluide, sont amenées par cette dernière vers un filtre à particules. [0013] La circulation de fluide peut avantageusement être générée par une pompe de 5 circulation. [0014] Le refroidissement du frein à disque peut avantageusement être optimisé et piloté par l'action d'un dispositif d'échangeur additionnel, de type échangeur air / fluide placé en série sur le trajet de la circulation de fluide pour refroidir ce dernier. [0015] Le fonctionnement de cet échangeur thermique peut avantageusement être piloté 10 par les informations d'un capteur thermique placé sur le frein à disque. [0016] De préférence, la cloche étanche, qui enferme le frein à disque, peut comprendre un joint d'étanchéité qui assure l'étanchéité de la cloche avec le moyeu de roue. [0017] De préférence également, le fluide de la circulation de fluide peut être injecté dans la cloche étanche par au moins un gicleur et la cloche étanche peut présenter un 15 fond en pente, de façon à renforcer le captage du fluide (porteur de particules de poussière de freinage) avant sa réinjection dans la circulation de fluide. [0018] La présente invention a aussi pour objet un véhicule, en particulier un véhicule automobile, dans lequel le système de freinage comporte, pour chaque roue à freiner, un frein à disque associé à la roue, ledit véhicule comportant, pour chaque roue à freiner, un 20 dispositif de captage et de stockage des particules de poussière de freinage conforme à celui décrit ci-dessus dans ses grandes lignes. [0019] D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation, non limitatif de l'objet et de la portée de la présente demande de brevet, accompagnée de dessins dans lesquels : 25 [0020] - la figure 1 est une vue de face, qui illustre, de manière très schématique, la structure et le principe de fonctionnement du dispositif, selon la présente invention, permettant de capter et de stocker des particules de poussière émises en phase de freinage sur un véhicule, et [0021] - la figure 2 est une vue de dessus, également très schématique, du dispositif de 30 la figure 1. 3036351 4 [0022] En référence aux dessins des figures 1 et 2, on a représenté, de manière très schématique, un frein à disque associé à une roue d'un véhicule automobile, d'axe de rotation yy'. La roue est représentée par sa jante, désignée par la référence numérique 1, montée sur le moyeu 2 de la roue par l'intermédiaire de boulons de roue 3 (figure 1). Le 5 frein à disque est mieux représenté sur le dessin de la figure 2 par le disque de frein 10, fixé sur le moyeu 2 de la roue, les plaquettes de frein référencées collectivement 12 venant frotter de chaque côté du disque 10. Les plaquettes sont maintenues dans un étrier de frein 14, qui est fixé au véhicule par l'intermédiaire du pivot de roue 5. La référence 6 désigne l'arbre de transmission moteur, qui entraîne le moyeu de roue 2, la référence 7 le 10 roulement de roue, la référence 8 le triangle de suspension associé à la roue et la référence 9 (figure 2) la biellette de direction. [0023] A chaque action de freinage, le frottement des plaquettes de frein 12 sur les surfaces 10A et 10B (figure 2), dites « surfaces de freinage », du disque de frein 10 s'accompagne d'une émission de particules fines de poussière ou « poussière de 15 freinage ». [0024] Selon le principe même de la présente invention, de façon à capter les particules fines de poussière de freinage, il est prévu, d'une part, une cloche étanche, de référence générale 20, qui enferme le frein à disque, c'est-à-dire le disque de frein 10, les plaquettes de frein 12 et l'étrier 14. et d'autre part, une canalisation, de référence générale 30, qui est 20 connectée à cette cloche étanche 20 et qui a pour fonction d'assurer une circulation d'un fluide. Cette circulation de fluide a pour résultat, d'une part, d'évacuer les particules fines de poussière du frein à disque, et d'autre part, de refroidir ce dernier. [0025] La circulation de fluide dans la canalisation 30, dont la direction est illustrée par les flèches « C », est générée par l'action d'une pompe électrique 40. Le fluide en 25 circulation dans la canalisation 30 capte les particules fines de poussière de freinage et les entraîne vers un filtre à particules 42, Ce filtre à particules 42 est, de préférence, calibré de façon à pouvoir être remplacé lors des opérations de maintenance du véhicule. [0026] Comme mentionné précédemment, la circulation de fluide dans la canalisation 30 présente une fonction complémentaire de refroidissement du frein à disque 10, 12, 14. Ce 30 refroidissement peut être optimisé et piloté en ajoutant un échangeur thermique, qui peut avantageusement être un échangeur air / fluide placé en série sur le circuit de la canalisation 30, comme illustré par lé référence 44. Cet échangeur thermique 44 assure le refroidissement du fluide circulant dans la canalisation 30. Le pilotage du système de 3036351 5 refroidissement du frein à disque est assuré par la mise en circulation du fluide dans le système si la température de fonctionnement devient trop importante, l'action de mise en circulation du fluide étant déclenchée, par exemple, par un capteur thermique (non représenté) placé sur le frein à disque. 5 [0027] En référence également aux dessins des figures 1 et 2, la cloche étanche 20 installée autour du frein à disque peut avantageusement comprendre un joint 25, qui assure l'étanchéité avec le moyen de roue 2. [0028] La circulation de fluide peut avantageusement être injectée par le moyen d'injecteurs 28 situés dans la partie supérieure 20A (figure 2) de la cloche étanche 20. 10 [0029] On notera que l'accumulation des particules fines de poussière de freinage dans le fluide en circulation s'écoule par gravité dans le fond 20B (figure 1) de la cloche 20, le fluide chargé de particules étant ensuite aspiré par la pompe électrique 40 pour être transféré dans le filtre à particules 42 qui capte ces dernières, tandis que le fluide « propre » est injecté de nouveau dans le circuit pour un prochain cycle de nettoyage et de 15 refroidissement. [0030] Le dispositif de captage et de stockage des particules fines de poussière de freinage décrit ci-dessus présente de nombreux avantages, parmi lesquels les avantages suivants : [0031] - il assure deux fonctions, à savoir une fonction de captage et de stockage des 20 particules de poussière de freinage et une fonction de refroidissement du disque de frein, et [0032] - il protège l'environnement, en supprimant les rejets de particules de poussière de freinage dans l'atmosphère.APPARATUS FOR CAPTURING AND STORING DUST PARTICLES EMITTED WHEN BRAKING A VEHICLE. The invention relates to a device for collecting and storing dust particles emitted during braking on a vehicle, in particular a motor vehicle. It also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, equipped with such a device. Conventionally, the braking of a vehicle, in particular a motor vehicle, is provided by a system called "disk brake" in the present text, which uses a disk attached to the hub of the wheel and brake pads rubbing on each side of the disc. The brake pads are held in a bracket attached to the vehicle. With each braking action, the friction of the brake pads is accompanied not only by the release of heat and the wear of the braking surfaces, but also by the emission of fine particles of dust into the atmosphere, which can have harmful effects on health. It will be noted that the only wear of the brake pads represents approximately 20% of all the particles emitted by the road traffic. It is important, therefore, to collect these fine particles of dust and store them in a dedicated space, so as to avoid harmful effects on health. Means for collecting particles of brake dust on a vehicle are already known from the prior art. By way of example, the document US Pat. No. 8,167,098 describes a device for collecting fine particles of brake dust for a motor vehicle, which comprises a module for capturing said particles and an air flow generator. , which produces a flow of air passing through the wheel braking mechanisms and feeding fine particles of brake dust to the particulate capture module. The airflow generator comprises at least one rotatable fan blade and the fine dust particle pickup device comprises a particulate filter. The air flow generator is arranged inside a wheel rim, and located behind an inner surface of the rim between the axial end faces of the rim and the wheel braking mechanisms. Also known, according to GB 2 497 426 A, a brake pad assembly, which comprises a brake pad having a braking surface, a peripheral wall located at the periphery of the braking surface, a empty space perimeter, which is located between the peripheral wall and a portion of the brake pad and which is in fluid connection with the braking surface of the brake pad, and at least one opening in said fluidic connection to enable the removing fine particles of brake dust from the braking surface of the brake pad. Other means for removing fine braking particles are provided, which include a dust particle filter, a dust particle collector in the fluid connection with the gap perimeter, or a vacuum suction device. fluid to accelerate the movement of the fluid containing the dust particles. The object of the present invention is to provide a device for collecting and storing dust particles emitted during the braking phase on a vehicle, in particular on a motor vehicle, which eliminates the emissions of these polluting particles in the vehicle. atmosphere, so as to substantially improve the environmental qualities of the vehicle. [0009] Another object of the present invention is to provide such a device, which has another function assumed simultaneously with the particle capture and storage function, in this case an additional function of cleaning and cooling the disk. of brake. [0010] Finally, it is also an object of the present invention to provide such a device which is simple in design, manufacture and use, which is robust, reliable and economical. To achieve these aims, the present invention relates to a device for collecting and storing dust particles emitted during braking on a vehicle braking by at least one disc brake. This device, new, consists of a sealed bell, which encloses the disc brake, and a circulation of a fluid, connected to this sealed bell, which allows, on the one hand, to evacuate the particles disc brake dust, and on the other hand, to cool the disc brake. According to the preferred embodiment of the invention, the dust particles, which are discharged by the fluid flow, are fed by the latter to a particulate filter. [0013] The fluid circulation can advantageously be generated by a circulation pump. The cooling of the disk brake can advantageously be optimized and controlled by the action of an additional exchanger device of the air / fluid exchanger type placed in series on the path of the fluid circulation to cool the latter. The operation of this heat exchanger can advantageously be controlled by the information of a thermal sensor placed on the disk brake. Preferably, the sealed bell, which encloses the disc brake, may comprise a seal which seals the bell with the wheel hub. [0017] Preferably also, the fluid of the fluid circulation can be injected into the sealed bell by at least one nozzle and the sealed bell may have a sloping bottom, so as to reinforce the uptake of the fluid (particle carrier brake dust) before it is reinjected into the fluid circulation. The present invention also relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, wherein the braking system comprises, for each wheel to brake, a disk brake associated with the wheel, said vehicle comprising, for each wheel to braking, a device for collecting and storing brake dust particles in accordance with that described above in outline. Other objects, advantages and features of the invention will appear in the following description of an exemplary embodiment, not limiting the object and scope of the present patent application, accompanied by drawings in which [0020] - Figure 1 is a front view, which illustrates, very schematically, the structure and the operating principle of the device according to the present invention, for capturing and storing dust particles emitted in braking phase on a vehicle, and [0021] - Figure 2 is a top view, also very schematic, of the device of Figure 1. 3036351 4 [0022] With reference to the drawings of Figures 1 and 2, there is shown very schematically, a disk brake associated with a wheel of a motor vehicle, axis of rotation yy '. The wheel is represented by its rim, designated by the numeral 1, mounted on the hub 2 of the wheel by means of wheel bolts 3 (Figure 1). The disc brake is best shown in the drawing of FIG. 2 by the brake disc 10 fixed to the hub 2 of the wheel, the collectively referenced brake pads 12 rubbing on each side of the disc 10. The brake pads are held in a brake caliper 14, which is attached to the vehicle via the wheel pivot 5. Reference 6 designates the engine drive shaft, which drives the wheel hub 2, the reference 7 the wheel bearing , the reference 8 the suspension triangle associated with the wheel and the reference 9 (Figure 2) the steering rod. At each braking action, the friction of the brake pads 12 on the surfaces 10A and 10B (Figure 2), called "braking surfaces" of the brake disc 10 is accompanied by an emission of fine particles of dust or "brake dust". According to the very principle of the present invention, so as to capture the fine particles of brake dust, it is provided, on the one hand, a sealed bell, general reference 20, which encloses the disc brake, c the brake disc 10, the brake pads 12 and the stirrup 14 and, on the other hand, a pipe 30 of general reference 30 which is connected to this watertight bell 20 and whose purpose is to function to ensure a circulation of a fluid. This circulation of fluid results, on the one hand, to evacuate the fine dust particles from the disk brake, and on the other hand, to cool the latter. The flow of fluid in the pipe 30, whose direction is illustrated by the arrows "C", is generated by the action of an electric pump 40. The fluid circulating in the pipe 30 captures the fine particles The particulate filter 42 is preferably calibrated to be replaceable during vehicle maintenance operations. As mentioned above, the circulation of fluid in the pipe 30 has a complementary cooling function of the disk brake 10, 12, 14. This cooling can be optimized and controlled by adding a heat exchanger, which can advantageously be a air / fluid exchanger placed in series on the circuit of the pipe 30, as shown by the reference 44. This heat exchanger 44 ensures the cooling of the fluid flowing in the pipe 30. The control of the cooling system of the disk brake is ensured by the circulation of the fluid in the system if the operating temperature becomes too high, the action of circulation of the fluid being triggered, for example, by a thermal sensor (not shown) placed on the disc brake. [0027] With reference also to the drawings of FIGS. 1 and 2, the sealed bell 20 installed around the disk brake may advantageously comprise a seal 25, which seals with the wheel means 2. fluid can advantageously be injected by means of injectors 28 located in the upper part 20A (FIG. 2) of the watertight bell 20. It will be noted that the accumulation of the fine particles of braking dust in the circulating fluid flows by gravity into the bottom 20B (Figure 1) of the bell 20, the particle-laden fluid is then sucked by the electric pump 40 to be transferred into the particle filter 42 which captures the latter, while the fluid " Clean is injected back into the circuit for a next cleaning and cooling cycle. The device for collecting and storing the fine particles of braking dust described above has numerous advantages, among which the following advantages: [0031] it provides two functions, namely a capture and storage function. brake dust particles and a cooling function of the brake disc, and [0032] it protects the environment, by eliminating the release of brake dust particles into the atmosphere.

Claims

1. A device for collecting and storing dust particles emitted during braking on a vehicle, the braking of the vehicle being provided by a disc brake associated with a wheel to brake, characterized in that for said wheel to braking, the device consists of a bell (20) sealed, which encloses the disc brake (10, 12, 14) associated with this wheel, and a flow of a fluid, connected to this bell (20) waterproof, which allows, on the one hand, to remove the particles of brake dust from the disc brake, and secondly, to cool the latter.

2. Device according to claim 1, characterized in that the braking dust particles, which are discharged by the fluid flow, are supplied by the latter to a particulate filter (42).

3. Device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that said fluid flow is generated by a circulation pump (40).

4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling of the disc brake (10, 12, 14) is also achieved by the action of a heat exchanger (44) placed in series on the path of the fluid circulation.

5. Device according to claim 4, characterized in that the operation of the heat exchanger (44) is controlled by the information of a thermal sensor placed on the disk brake (10, 12, 14).

6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the sealed bell (20), which encloses the disc brake (10, 12, 14), comprises a seal (25) which ensures sealing said bell (20) sealed with the wheel hub (2).

7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fluid of the fluid circulation is injected into the bell (20) sealed by at least one nozzle (28).

8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the bell (20) sealed has a bottom (20B) sloping, so as to enhance the capture of the fluid before its reinjection into the fluid flow. 3036351 7

Vehicle, in particular a motor vehicle, in which the brake system comprises at least one disc brake (10, 12, 14) associated with a wheel to be braked, said vehicle being characterized in that it comprises, for this wheel braking, a device for collecting and storing the dust particles emitted during the braking phase 5 by the disk brake (10, 12, 14) associated with this wheel, and in that this device complies with any one of the preceding claims.