FR3092301A1 - Systeme de freinage pour véhicule muni d'un dispositif de refroidissement dedie - Google Patents

Systeme de freinage pour véhicule muni d'un dispositif de refroidissement dedie Download PDF

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Abstract

L’invention porte sur un système de freinage (10) pour un véhicule comportant: - un maître-cylindre (11), - un bloc hydraulique (16) comportant au moins un circuit hydraulique (15.1, 15.2) couplé en sortie du maître-cylindre (11) et alimenté en fluide hydraulique par le maître-cylindre (11), - le circuit hydraulique (15.1, 15.2) comprenant une branche d'admission (20) comportant une électrovanne d'admission (20.1) et une branche de refoulement (21) comportant une électrovanne de refoulement (21.1) connectée en série à une première pompe (21.2), dite pompe de refoulement, - au moins un étrier de frein (17.1-17.4) couplé audit circuit hydraulique (15.1, 15.2), caractérisé en ce que ledit système de freinage (10) comporte en outre un dispositif de refroidissement (25) dédié comportant au moins une deuxième pompe (26), dite pompe de refroidissement, apte à assurer une mise en circulation du fluide hydraulique à l'intérieur de l'étrier de frein (17.1-17.4). Figure pour abrégé : Figure 1

Description

SYSTEME DE FREINAGE POUR VÉHICULE MUNI D'UN DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DEDIE
La présente invention porte sur un système de freinage pour véhicule muni d'un dispositif de refroidissement dédié. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse avec les systèmes de freinage de type ABS (pour "Anti-Blocking System" en anglais ou "Système de freinage antiblocage" en français) ou ESP (pour "Electronic Stability Program" en anglais ou "Contrôle de la stabilité du véhicule" en français) pour les véhicules automobiles.
De façon connue en soi, un système de freinage comporte un maître-cylindre et des circuits hydrauliques couplés en sortie du maître-cylindre. Chaque circuit hydraulique comporte une branche d'admission ayant une électrovanne d'admission et une branche de refoulement ayant une électrovanne de refoulement et une pompe de refoulement. Des étriers de frein sont couplés aux circuits hydrauliques. Un calculateur pilote les électrovannes d'admission, les électrovannes de refoulement et les pompes de refoulement, de façon à permettre la mise en circulation d'un fluide hydraulique dans les branches d'admission et de refoulement du circuit hydraulique. Un appui sur la pédale de freinage produit, via un amplificateur de freinage, une mise en pression du fluide hydraulique dans un actionneur. Cet actionneur, positionné dans un étrier de frein à disque comporte un piston de commande sous pression logé dans une chambre de commande. Ce piston crée un déplacement des plaquettes positionnées dans cet étrier de frein qui viennent enserrer le disque et qui, par frottements mutuels, assurent le freinage du véhicule.
Un tel frottement convertit l'énergie mécanique du véhicule en énergie thermique. Cette énergie thermique est essentiellement évacuée par convexion avec l'air ambiant circulant autour du dispositif de freinage; le reste de cette énergie thermique étant transmise par conduction des plaquettes de frein vers l'actionneur de freinage et vers le fluide hydraulique de commande. En cas de vitesse insuffisante du véhicule, ne permettant pas un refroidissement suffisant du dispositif de freinage par convexion, une plus grande partie de l'énergie thermique à dissiper est évacuée par conduction, faisant monter en température l'actionneur de freinage et le fluide hydraulique qui se trouve en contact de cet actionneur.
Or, une montée en température trop importante du fluide hydraulique risque de le porter à ébullition, le transformant en gaz, ce qui altère fortement l'efficacité du système de freinage. Cette montée en température du fluide hydraulique est d'autant plus importante et rapide que l'actionnement des plaquettes de frein lors du freinage ne crée pratiquement pas de déplacement de ce fluide hydraulique dans le circuit de freinage, limitant le volume de fluide hydraulique recevant cette énergie thermique au seul volume présent dans la chambre de commande de l'étrier de frein.
Le document FR-A1-2942439 divulgue un procédé dans lequel un calculateur commande l'activation de la pompe de refoulement et l'ouverture des électrovannes d'admission et de refoulement d'au moins un des circuits hydrauliques, permettant la mise en circulation du fluide dans les branches d'admission et de refoulement du circuit hydraulique. Un tel procédé présente toutefois l'inconvénient de nécessiter le pilotage d'une ou plusieurs électrovannes, ce qui rend sa mise en œuvre complexe.
L'invention vise à remédier notamment à cet inconvénient en proposant un système de freinage pour un véhicule, notamment un véhicule automobile, ledit système de freinage comportant:
- un maître-cylindre,
- un bloc hydraulique comportant au moins un circuit hydraulique couplé en sortie du maître-cylindre et alimenté en fluide hydraulique par le maître-cylindre,
- le circuit hydraulique comprenant au moins une branche d'admission comportant une électrovanne d'admission et au moins une branche de refoulement comportant une électrovanne de refoulement connectée en série à une première pompe, dite pompe de refoulement,
- au moins un étrier de frein couplé audit circuit hydraulique,
- ledit système de freinage comportant en outre un dispositif de refroidissement dédié comportant au moins une deuxième pompe, dite pompe de refroidissement, apte à assurer une mise en circulation du fluide hydraulique à l'intérieur de l'étrier de frein.
L'invention permet ainsi d'assurer un refroidissement du fluide hydraulique via le dispositif de refroidissement dédié sans avoir à piloter des électrovannes du bloc hydraulique, tout en ayant une faible consommation électrique, un faible échauffement des composants ne pouvant pas conduire à leur destruction, un débit de circulation du liquide adapté au refroidissement uniquement, et des niveaux de bruit et de vibration faibles.
Selon une réalisation, la pompe de refroidissement est disposée sur une canalisation de refoulement disposée en parallèle d'une canalisation d'admission reliant l'électrovanne d'admission à un étrier de frein correspondant.
Selon une réalisation, le dispositif de refroidissement comporte en outre un refroidisseur thermique apte à assurer un échange thermique entre le fluide hydraulique et un fluide de refroidissement annexe, tel que de l'air extérieur, un liquide de refroidissement d'un circuit de refroidissement du moteur thermique, ou un fluide de refroidissement d'un circuit de climatisation.
Selon une réalisation, la pompe de refroidissement est configurée pour fonctionner de façon continue.
Selon une réalisation, la pompe de refroidissement est configurée pour fonctionner lorsqu'une température du fluide hydraulique dépasse un seuil de température.
Selon une réalisation, la pompe de refroidissement est configurée pour faire circuler le fluide hydraulique à une vitesse évitant une mise sous pression de l'étrier de frein, notamment une vitesse inférieure ou égale à 0,5 m/s.
Selon une réalisation, le dispositif de refroidissement dédié comporte un moteur électrique destiné à entraîner en rotation la pompe de refroidissement.
Selon une réalisation, le dispositif de refroidissement dédié est intégré au bloc hydraulique.
Selon une réalisation, le dispositif de refroidissement dédié est externe au bloc hydraulique.
L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un système de freinage tel que précédemment défini.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La figure 1 est une représentation schématique d'un système de freinage selon l'invention;
La figure 2 est une représentation schématique d'une variante de réalisation du système de freinage muni de refroidisseurs thermiques.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
La figure 1 représente un système de freinage 10 équipé d'un dispositif d'aide au freinage du type ABS (pour "Anti-Blocking System" en anglais). Un tel dispositif d'aide au freinage permet d'éviter le blocage des roues du véhicule en cas de trop forte sollicitation du système de freinage 10 dépassant les possibilités d'adhérence de la route. Le système de freinage 10 est alimenté en fluide hydraulique, dit également "fluide de freinage", par un maître-cylindre 11 relié à un amplificateur de freinage 12 actionnable par une pédale de freinage 13 sur laquelle peut agir un conducteur. En variante, dans le cadre d’applications de véhicules autonomes, l’amplificateur de freinage 12 est actionnable de façon automatique par un module électronique de commande. Ces éléments appartiennent à un dispositif de commande 14 apte à commander le frein de service du véhicule automobile.
Le maître-cylindre 11 comporte deux chambres isolées l'une de l'autre. Chacune des deux chambres du maître-cylindre 11 alimente indépendamment un premier circuit hydraulique 15.1 et un second circuit hydraulique 15.2 d'un bloc hydraulique 16. Le premier circuit 15.1 et le second circuit 15.2 sont répartis en "X", c’est-à-dire que le premier circuit 15.1 alimente en fluide hydraulique une chambre de commande d'un l'étrier de frein 17.1 d'une roue avant droite et d'un étrier de frein 17.2 d'une roue arrière gauche, et que le second circuit 15.2 alimente en fluide hydraulique une chambre de commande d'un étrier de frein 17.3 d'une roue avant gauche et d'un étrier de frein 17.4 de la roue arrière droite. En variante, on pourra mettre en œuvre un autre type d'architecture suivant laquelle le premier circuit 15.1 alimente les chambres des deux étriers de frein avant 17.1, 17.3 et le deuxième circuit 15.2 alimente les chambres des deux étriers de frein arrière 17.2, 17.4.
Le premier circuit 15.1 et le second circuit 15.2 sont constitués, pour chaque étrier 17, d'une branche d'admission 20 et d'une branche de refoulement 21, ces branches d'admission 20 et de refoulement 21 étant positionnées parallèlement l'une à l'autre, et reliées entre elles à chacune de leurs extrémités.
Une branche d'admission 20 comporte une électrovanne d'admission 20.1 commandée par un calculateur 23 (seules les connections entre le calculateur 23 et le premier circuit 15.1 sont représentées). Une branche de refoulement 21 comporte, positionnées en série, une électrovanne de refoulement 21.1 et une pompe de refoulement 21.2, ces deux éléments étant aussi commandés par le calculateur 23.
Que ce soit pour le premier circuit 15.1 ou pour le second circuit 15.2, une seule pompe de refoulement 21.2 commune peut être utilisée pour deux branches de refoulement 21 reliées à deux étriers 17 alimentés par la même chambre de commande du maître-cylindre 11. Les deux branches de refoulement 21 étant reliées l'une à l'autre à l'entrée de la pompe de refoulement 21.2. Sur le premier circuit 15.1 ou sur le second circuit 15.2, les électrovannes de refoulement 21.1 sont alors positionnées entre la pompe commune de refoulement 21.2 et les étriers 17 correspondants.
En fonctionnement normal du système de freinage 10, les électrovannes d'admission 20.1 sont ouvertes, les électrovannes de refoulement 21.1 sont fermées et les pompes de refoulement 21.2 ne sont pas activées.
En cas de détection du blocage d'une des roues lors d'un freinage, le calculateur 23 commande la fermeture de l'électrovanne d'admission 20.1 alimentant l'étrier 17 de la roue correspondante. Dans le même temps, le calculateur 23 commande l'ouverture de l'électrovanne de refoulement 21.1 de la branche de refoulement 21 reliée à cet étrier 17 et active la pompe de refoulement 21.2 positionnée en série avec cette électrovanne de refoulement 21.1, faisant baisser la pression de freinage de cet étrier 17 permettant à la roue de retrouver de l'adhérence et ainsi de ne plus être bloquée en rotation. Sitôt la rotation de cette roue détectée, le calculateur 23 stoppe la pompe de refoulement 21.2, commande la fermeture de l'électrovanne de refoulement 21.1 précédemment ouverte et commande l'ouverture de l'électrovanne d'admission 20.1 précédemment fermée, rétablissant la pression de freinage dans cet étrier 17.
Bien entendu, le cycle est répété autant de fois que nécessaire tout au long du freinage, à chaque détection du blocage d'une des roues du véhicule.
Un dispositif de refroidissement 25 dédié comporte au moins une deuxième pompe 26, dite pompe de refroidissement, apte à assurer une mise en circulation du fluide hydraulique à l'intérieur d'un étrier 17. Dans l’exemple représenté, on prévoit deux pompes de refroidissement 26, à savoir une première pompe 26 pour faire circuler le fluide de freinage dans un étrier 17 du premier circuit 15.1 de refroidissement, par exemple l’étrier 17.1, et une deuxième pompe 26 pour faire circuler le fluide de freinage dans un étrier 17 du deuxième circuit de freinage, par exemple l’étrier 17.4. Bien entendu, il sera possible de faire circuler le fluide de freinage dans d’autres étriers. En outre, il est également possible de prévoir une seule ou plus de deux pompes de refroidissement 26 pour faire circuler le fluide de freinage respectivement dans un seul ou plus de deux étriers 17 du système de freinage 10. Une même pompe de refroidissement 26 pourra faire circuler le fluide de freinage dans plus d'un étrier 17.
Une pompe de refroidissement 26 est disposée sur une canalisation de refoulement 28 de laquelle le fluide hydraulique issu de l'étrier 17 peut s'échapper pour retourner à la chambre du maître-cylindre 11. La canalisation de refoulement 28 est disposée en parallèle de la canalisation d'admission 29 reliant l'électrovanne d'admission 20.1 à l'étrier 17 correspondant. A cet effet, la canalisation de refoulement 28 présente une extrémité munie d'un piquage sur la canalisation d'admission 29 et une autre extrémité débouchant dans l'étrier 17 ou munie d'un autre piquage sur la canalisation d'admission 29. Une pompe de refroidissement 26 est ainsi apte à faire circuler le fluide hydraulique dans une boucle fermée formée notamment par l'étrier 17 et la pompe de refroidissement 26 via les canalisations d'admission 29 et de refoulement 28.
Les pompes de refroidissement 26 du premier circuit 15.1 et du second circuit 15.2 sont entraînées en rotation par un moteur électrique 30 commun. En variante, chaque pompe de refroidissement 26 est entraînée par un moteur électrique 30 correspondant.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le dispositif de refroidissement 25 comporte en outre des refroidisseurs thermiques 32 aptes à assurer un échange thermique entre le fluide hydraulique et un fluide de refroidissement, annexe, tel que de l'air extérieur, un liquide de refroidissement d'un circuit de refroidissement du moteur thermique, ou un fluide de refroidissement d'un circuit de climatisation. Un refroidisseur thermique 32 est disposé en série avec la pompe de refoulement 26 sur la canalisation de refoulement 28 associée à un étrier 17 correspondant.
Une pompe de refroidissement 26 est alors apte à faire circuler le fluide hydraulique dans une boucle fermée formée notamment par l'étrier 17 et la pompe de refroidissement 26 et le refroidisseur thermique 32 via les canalisations d'admission 29 et de refoulement 28.
Les pompes de refroidissement 26 sont avantageusement configurées pour fonctionner de façon continue. Les pompes de refroidissement 26 pourraient être désactivées lors d'une phase de freinage.
En variante, les pompes de refroidissement 26 sont configurées pour fonctionner lorsque la température du fluide hydraulique dépasse un seuil de température, par exemple compris entre 50°C et 150°C. Cette plage de température est adaptée pour un type de liquide hydraulique particulier afin d'éviter sa vaporisation. Cette plage de température pourra bien entendu être adaptée en fonction du type de fluide hydraulique utilisé. Les pompes de refroidissement 26 pourront être désactivées lorsque la température du fluide hydraulique passe en dessous d'un seuil qui pourra être différent du seuil d'activation.
Afin de détecter ce seuil de température, on pourra utiliser un capteur ou un estimateur de température du fluide hydraulique de freinage. En variante, la pompe de refroidissement 26 pourra être activée uniquement lors des phases d'arrêt du véhicule automobile.
Lorsqu'elle est activée, une pompe de refroidissement 26 fait circuler le fluide hydraulique à une vitesse inférieure ou égale à 0,5 m/s. On choisit une vitesse basse de circulation du fluide hydraulique afin d'éviter une mise sous pression de l'étrier de frein 17 lors du fonctionnement de la pompe de refroidissement 26. La pression générée par la pompe de refroidissement 26 sera ainsi de l'ordre du bar. A titre de comparaison, la pompe de refoulement 21.2 fait circuler le fluide hydraulique à une vitesse de l'ordre de 0.5 à 1 m/s.
Le dispositif de refroidissement 25 comportant les pompes de refroidissement 26, et le cas échéant le refroidisseur 32, pourra être intégré au bloc hydraulique 16 ou en variante être externe au bloc hydraulique 16.
L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant le système de freinage 10 précédemment décrit.

Claims (10)

  1. Système de freinage (10) pour un véhicule, notamment un véhicule automobile, ledit système de freinage (10) comportant:
    - un maître-cylindre (11),
    - un bloc hydraulique (16) comportant au moins un circuit hydraulique (15.1, 15.2) couplé en sortie du maître-cylindre (11) et alimenté en fluide hydraulique par le maître-cylindre (11),
    - le circuit hydraulique (15.1, 15.2) comprenant au moins une branche d'admission (20) comportant une électrovanne d'admission (20.1) et au moins une branche de refoulement (21) comportant une électrovanne de refoulement (21.1) connectée en série à une première pompe (21.2), dite pompe de refoulement,
    - au moins un étrier de frein (17.1-17.4) couplé audit circuit hydraulique (15.1, 15.2),
    caractérisé en ce que ledit système de freinage (10) comporte en outre un dispositif de refroidissement (25) dédié comportant au moins une deuxième pompe (26), dite pompe de refroidissement, apte à assurer une mise en circulation du fluide hydraulique à l'intérieur de l'étrier de frein (17.1-17.4).
  2. Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe de refroidissement (26) est disposée sur une canalisation de refoulement (28) disposée en parallèle d'une canalisation d'admission (29) reliant l'électrovanne d'admission (20.1) à un étrier de frein (17.1-17.4) correspondant.
  3. Système de freinage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement (25) comporte en outre un refroidisseur thermique (32) apte à assurer un échange thermique entre le fluide hydraulique et un fluide de refroidissement annexe, tel que de l'air extérieur, un liquide de refroidissement d'un circuit de refroidissement du moteur thermique, ou un fluide de refroidissement d'un circuit de climatisation.
  4. Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pompe de refroidissement (26) est configurée pour fonctionner de façon continue.
  5. Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pompe de refroidissement (26) est configurée pour fonctionner lorsqu'une température du fluide hydraulique dépasse un seuil de température.
  6. Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pompe de refroidissement (26) est configurée pour faire circuler le fluide hydraulique à une vitesse évitant une mise sous pression de l'étrier de frein, notamment une vitesse inférieure ou égale à 0,5 m/s.
  7. Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement (25) dédié comporte un moteur électrique (30) destiné à entraîner en rotation la pompe de refroidissement (26).
  8. Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement dédié (25) est intégré au bloc hydraulique (16).
  9. Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement dédié (25) est externe au bloc hydraulique (16).
  10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un système de freinage (10) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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