WO2024132274A1 - Procédé de commande d'un frein à disque pour véhicule - Google Patents

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WO2024132274A1
WO2024132274A1 PCT/EP2023/080159 EP2023080159W WO2024132274A1 WO 2024132274 A1 WO2024132274 A1 WO 2024132274A1 EP 2023080159 W EP2023080159 W EP 2023080159W WO 2024132274 A1 WO2024132274 A1 WO 2024132274A1
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disc
brake
braking
linings
brake pads
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PCT/EP2023/080159
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Abdessamed Ramdane
Philippe Bourlon
Antony Auguste
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Hitachi Astemo France
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/005—Force, torque, stress or strain
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/24—Electric or magnetic using motors

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a disc brake for a vehicle.
  • the invention also relates to a disc brake capable of implementing the method.
  • the invention also relates to a vehicle comprising at least one disc brake according to the invention.
  • An electromechanically actuated disc brake for a vehicle for example a motor vehicle, conventionally comprises an electric motor intended to provide a clamping force to a clamping member, such as a piston, in order to move brake pads carrying linings braking towards the disc so that the linings of the brake pads grip the disc to achieve braking.
  • Friction between the disc and the brake pad linings leads to an increase in their temperatures and consequently causes their respective thermal expansions. This thermal expansion varies depending on several parameters, such as parameters relating to the braking that has just been carried out. When braking stops, the disc and brake pad linings gradually cool so that their respective thermal expansions decrease until they return to a normal state at room temperature.
  • the brake pads When stopping braking, the brake pads are moved by the electromechanical actuator so as to leave a space between the disc and the brake pad linings located on either side of the disc. If this space is too small, there is a risk that the brake pad linings will remain in contact with the disc for a certain time after braking due to thermal expansion, thus creating unwanted residual braking. which may affect the dynamic behavior of the vehicle. In addition, residual braking unnecessarily generates braking particles contributing to atmospheric pollution. In the case where the space between the brake pad linings and the disc is too large, the response time between a braking command and the performance of braking and therefore the braking distance is increased, which is not desirable in terms of vehicle use safety.
  • the invention particularly aims to enable a disc brake for a vehicle to have a response time to a braking command which is short while having a reduced risk of residual braking.
  • the invention relates to a method for controlling a disc brake for a vehicle, in which the disc brake comprises brake pads each carrying a lining and an electromechanical actuator intended to move the brake pads from so that their respective linings enclose the disc to achieve braking, characterized in that, at the end of braking, a movement of the brake pads is controlled according to a state of thermal expansion of the disc and the respective linings of the brake pads so that after this movement, a stroke length between the lining of each brake pad and the disc remains greater than 0 mm and less than a predetermined stroke length.
  • the position of the brake pads relative to the disc outside a braking period is not fixed but varies depending on the state of thermal expansion of the brake pad linings and the disc.
  • the predetermined stroke length is chosen so that the response time to a braking command is as short as possible.
  • the invention may include one or more of the following optional features, taken alone or in combination.
  • the predetermined stroke length is between 0.002 mm and 0.100 mm.
  • the lengths in this range of stroke lengths are sufficiently high to avoid the appearance of residual braking and sufficiently low so that the response time to a braking command makes it possible to obtain the shortest possible braking distance.
  • the state of thermal expansion of the disc and the brake pad linings is determined during or after braking by determining a temperature of the disc and/or the brake pad linings. Determining the temperature of the disc and/or brake pad linings is a reliable indicator of their state of thermal expansion.
  • the determination of the state of thermal expansion of the disc and the brake pad linings is carried out using a table or a physical correspondence model relating a temperature of the disc and/or the brake pad linings to their state. thermal expansion.
  • the physical correspondence table or model is for example established beforehand based on the characteristics of the brake, such as the composition of the brake pad linings.
  • the temperature of the disc and/or the linings of the brake pads is estimated using at least one braking duration and/or a braking force.
  • These are reliable indicators for estimating the temperature of the disc and/or brake pad linings.
  • it is not necessary to use a temperature sensor to determine these temperatures, which is economical.
  • the greater the braking time and the greater the braking force the greater the increase in the temperature of the disc and brake pad linings during braking.
  • the temperature of the disc and/or the linings of the brake pads is estimated by additionally using at least one parameter chosen from a vehicle speed, a vehicle mass, or the dimensions of the brake.
  • these parameters influence the increase in the temperature of the disc and brake pad linings during braking.
  • the use of these parameters makes it possible to refine the estimation of the temperature of the disc and the brake pads.
  • the higher the speed of the vehicle during braking, the mass of the vehicle or the dimensions of the brake the greater the increase in the temperature of the disc and the linings of the brake pads during braking will be.
  • other parameters are used to refine the estimation of the temperature of the disc and the brake pad linings.
  • a movement of the brake pads is controlled so as to increase the respective stroke lengths between each brake pad lining and the disc.
  • This monitoring and detection of residual braking ensures that if, for any reason, residual braking appears, it is detected and eliminated, thus avoiding the inconveniences associated with it.
  • the detection of residual braking is carried out differently depending on the embodiments.
  • a force sensor or observer determines the braking force and if the sensor or observer determines the presence of residual braking outside a desired braking period, a movement of the pads is ordered. brake so as to increase the respective stroke lengths between each brake pad lining and the disc.
  • the presence of residual braking is detected if an unwanted reduction in the rotational speed of a wheel of the vehicle equipped with the disc brake is detected.
  • This is a simple and effective way to detect residual braking.
  • it is an economical means since it uses a sensor or observer of the rotation speed of a wheel of the vehicle which is generally already present or used.
  • the invention also relates to an electromechanically actuated disc brake for a vehicle, comprising an electronic control unit capable of controlling the implementation of the method as described above.
  • the invention also relates to a vehicle comprising at least one disc brake as described above.
  • FIG. 1 is a view of a vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a disc brake according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the clamping member, the brake pads and the disc of a disc brake according to the invention represented during braking;
  • a vehicle here an automobile vehicle 1, according to the invention, comprising at least two disc brakes 2, here four in number, equipping each wheel 3 of the automobile vehicle 1.
  • the invention applies to any type of brake, in particular those intended to equip motor vehicles of the tourism type, SUV (English acronym for “Sport Utility Vehicles”), two wheels (in particular motorcycles), airplanes, industrial vehicles chosen from vans, “heavy goods vehicles” – i.e. metros, buses, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles such as agricultural or civil engineering machinery -, or other transport or handling vehicles.
  • SUV American acronym for “Sport Utility Vehicles”
  • two wheels in particular motorcycles
  • airplanes industrial vehicles chosen from vans
  • non-motorized vehicles such as a trailer, a semi-trailer or a caravan.
  • the brake 2 which is, in this case, of the disc type with floating caliper.
  • the brake 2 conventionally comprises a stirrup 4 mounted sliding relative to a yoke 5 fixed relative to the automobile vehicle 1.
  • the brake 2 is of a different type, for example a disc brake 2 with a fixed caliper as shown in Figures 3 and 4.
  • the disc brake 2 comprises at least two brake pads 6 intended to cooperate by friction respectively with opposite faces of a disc 7 integral in rotation with one of the wheels 3 of vehicle 1 automobile in order to achieve braking.
  • the disc brake 2 illustrated in Figures 3 and 4 further comprises an electric motor 8 intended to provide a clamping force to a clamping member 9, here formed by a piston, in order to move the brake pads 6 in the direction of the disc 7 so that the linings 10 of the brake pads 6 come into contact with the disc 7 and grip it to achieve braking as is shown on the .
  • a clamping member 9 here formed by a piston
  • the friction between the linings 10 of the brake pads 6 and the disc 7 causes an increase in the temperature of the linings 10 of the brake pads 6 and the disc 7 and, consequently, their respective thermal expansions.
  • the disc brake 2 comprises an electronic control unit (not shown) intended to control the operation of the disc brake 2 and in particular to control the movements of the clamping members 9 and therefore of the brake pads 6.
  • brake 2 with floating caliper illustrated comprises elements not shown but similar to those schematized in Figures 3 and 4 for the fixed caliper brake, in particular two brake pads intended to cooperate by friction respectively with opposite faces of a disk integral in rotation with one of the wheels 3 of vehicle 1 automobile.
  • brake 2 with floating caliper illustrated on the includes an electric motor for providing clamping force to a clamp member to move the brake pads toward the disc.
  • the movement of the brake pads 6 is done as a function of a state of thermal expansion of the disc 7 and the respective linings 10 of the brake pads 6 so that after the movement, a stroke length d1, d2 between the lining 10 of each brake pad 6 and the disc 7 remains greater than 0 mm and less than a predetermined stroke length (see ).
  • the stroke length d1, d2 between the lining 10 of each brake pad 6 and the disc 7 is greater than 0 mm and less than a predetermined stroke length, it is possible to dynamically maintain a space between the linings 10 of the brake pads 6 and the disc 7 which is large enough not to cause residual braking and small enough to allow a short response time following a braking command, thus making it possible to reduce the braking distance. Due to the fact that the stroke length d1, d2 between the lining 10 of each brake pad 6 and the disc is greater than 0 mm, none of the linings 10 of the brake pads 6, whether that facing the first face of the disc 7 or that facing the second face of disc 7, is not in contact with disc 7 outside of a braking period (see ). According to the present embodiment, the predetermined stroke length is between 0.002 mm and 0.10 mm.
  • the pads 6 of brake are moved as the linings 10 of the brake pads 6 and the disc 7 cool.
  • the brake pads 6 are moved axially in the direction of the disc 7 as the cooling and therefore the reduction in thermal expansion.
  • the state of thermal expansion of the linings 10 of the brake pads 6 and of the disc 7 is determined in different ways depending on the embodiments. In particular, this state of thermal expansion is either measured or estimated, for example by using a thermal expansion observer.
  • the state of thermal expansion of the disc 7 and the linings 10 of the brake pads 6 is determined during or after braking by determining a temperature of the disc 7 and/or the linings 10 of the brake pads 6. brake pads 6. Knowing the temperature of an element is a reliable way to determine its state of thermal expansion. Note that, according to the invention, determining only the temperature of the disc 7 makes it possible to determine both the state of thermal expansion of the disc 7 and of the linings 10 of the brake pads 6. In the same way, determining only the temperature of the linings 10 of the brake pads 6 makes it possible to determine both the state of thermal expansion of the linings 10 of the brake pads 6 and of the disc 7. Indeed, the temperature of the disc 7 and gaskets 10 are generally very close so that determining the temperature of one makes it possible to deduce the temperature of the other with an acceptable degree of approximation. Determining the temperature of just one of these elements simplifies the process.
  • the estimated or measured temperature is for example used as input in a correspondence table relating the temperature of the disc 7 and/or the linings 10 of the brake pads 6 to their respective states of thermal expansion. It is a simple and economical way to determine the state of thermal expansion from temperature.
  • the temperature of the disc 7 and/or the linings 10 of the brake pads 6 is measured or estimated.
  • the temperature of the disc 7 and the linings 10 of the brake pads 6 is estimated using the duration or the force of the braking which has just taken place, the speed of the automobile vehicle 1 – in particular its evolution during the braking -, the mass of the vehicle and the dimensions of the brake 2.
  • the use of all these parameters makes it possible to obtain a precise estimate of the temperature of the disc 7 and the linings 10 of the brake pads 6. According to other embodiments, it is possible to plan to use fewer or more parameters depending on the degree of precision desired for determining the temperature and therefore the state of thermal expansion.
  • the method further advantageously comprises an additional step according to which if, at the end of the movement of the pads 6 as described above, the presence of residual braking is detected, then an additional movement of the brake pads 6 is ordered. so as to increase the respective stroke length d1, d2 between each lining 10 of brake pad 6 and the disc 7.
  • this error is corrected so as to reduce the time during which residual braking takes place.
  • the presence of residual braking is for example detected if an unwanted reduction in the rotational speed of a wheel 3 of the automobile vehicle 1 equipped with the disc brake 2 is detected.
  • a wheel rotation speed sensor which is generally already present on the automobile vehicle 1, which is economical.

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Abstract

Le procédé de commande d'un frein (2) à disque (7) pour véhicule, s'applique à un frein à disque comprenant des plaquettes (6) de frein portant chacune une garniture (10) et un actionneur électromécanique (9) destiné à déplacer les plaquettes de frein de manière à ce que leurs garnitures respectives enserrent le disque pour réaliser le freinage. Selon ce procédé, à l'issue d'un freinage, on commande un déplacement des plaquettes de frein en fonction d'un état de dilatation thermique du disque et des garnitures respectives des plaquettes de frein de manière à ce qu'après le déplacement, une longueur de course (d1, d2) entre la garniture de chaque plaquette de frein et le disque reste supérieure à 0 mm et inférieure à une longueur de course (d1, d2) prédéterminée.

Description

Procédé de commande d’un frein à disque pour véhicule Domaine technique de l’invention
L’invention se rapporte à un procédé de commande d’un frein à disque pour véhicule. L’invention se rapporte également à un frein à disque apte à mettre en œuvre le procédé. Enfin, l’invention se rapport aussi à un véhicule comprenant au moins un frein à disque selon l’invention.
 Arrière-plan technique
Un frein à disque à actionnement électromécanique pour véhicule, par exemple pour véhicule automobile, comprend classiquement un moteur électrique destiné à fournir une force de serrage à un organe de serrage, tel qu’un piston, afin de déplacer des plaquettes de frein portant des garnitures de freinage en direction du disque de manière à ce que les garnitures des plaquettes de frein viennent enserrer le disque pour réaliser le freinage. Les frottements entre le disque et les garnitures des plaquettes de frein entrainent une augmentation de leurs températures et provoquent en conséquence leurs dilatations thermiques respectives. Cette dilatation thermique varie en fonction de plusieurs paramètres, tels que des paramètres relatifs au freinage venant d’être réalisé. À l’arrêt du freinage, le disque et les garnitures des plaquettes de frein refroidissent progressivement de sorte que leurs dilatations thermiques respectives diminuent jusqu’à ce qu’ils retrouvent un état normal à température ambiante.
Lors de l’arrêt du freinage, les plaquettes de frein sont déplacées par l’actionneur électromécanique de manière à laisser un espace entre le disque et les garnitures des plaquettes de frein situées de part et d’autre du disque. Dans le cas où cet espace est trop petit, il existe un risque que les garnitures des plaquettes de frein demeurent en contact du disque pendant un certain temps à l’issue du freinage à cause de la dilatation thermique, créant ainsi un freinage résiduel non désiré pouvant affecter le comportement dynamique du véhicule. En outre, un freinage résiduel génère inutilement des particules de freinage participant à la pollution atmosphérique. Dans le cas où l’espace entre les garnitures des plaquettes de frein et le disque est trop grand, on augmente le temps de réponse entre une commande de freinage et la réalisation du freinage et donc la distance de freinage, ce qui n’est pas souhaitable en termes de sécurité d’utilisation du véhicule.
Ainsi, lors de la fabrication d’un frein à disque et notamment lors de la détermination de l’espace qui sera laissé entre les garnitures des plaquettes de frein et le disque en dehors d’une période de freinage, il est nécessaire de choisir entre un temps de réponse court associé à un risque de freinage résiduel important et une absence de risque de freinage résiduel associé à temps de réponse long.
L’invention a notamment pour objet de permettre à un frein à disque pour véhicule d’avoir un temps de réponse à une commande de freinage qui soit court tout en ayant un risque de freinage résiduel réduit.
À cet effet, l’invention se rapporte à un procédé de commande d’un frein à disque pour véhicule, dans lequel le frein à disque comprend des plaquettes de frein portant chacune une garniture et un actionneur électromécanique destiné à déplacer les plaquettes de frein de manière à ce que leurs garnitures respectives enserrent le disque pour réaliser le freinage, caractérisé en ce que, à l’issue d’un freinage, on commande un déplacement des plaquettes de frein en fonction d’un état de dilatation thermique du disque et des garnitures respectives des plaquettes de frein de manière à ce qu’après ce déplacement, une longueur de course entre la garniture de chaque plaquette de frein et le disque reste supérieure à 0 mm et inférieure à une longueur de course prédéterminée.
Ainsi, la position des plaquettes de frein par rapport au disque en dehors d’une période de freinage n’est pas fixe mais varie en fonction de l’état de dilatation thermique des garnitures de plaquette de frein et du disque. En maintenant la longueur de course entre la garniture de chaque plaquette de frein et le disque supérieure à 0 mm et inférieure à une longueur de course prédéterminée, on permet de maintenir de manière dynamique un espace entre les garnitures des plaquettes de frein et le disque qui soit suffisamment grand pour ne pas entrainer de freinage résiduel et suffisamment petit pour avoir un temps de réponse court suite à une commande de freinage, permettant ainsi de réduire la distance de freinage.
Du fait que la longueur de course entre la garniture de chaque plaquette de frein et le disque soit supérieure à 0 mm, aucune des garnitures des plaquettes de frein, que ce soit celle en regard de la première face du disque ou celle en regard de la deuxième face du disque, n’est en contact avec le disque en dehors d’une période de freinage.
La longueur de course prédéterminée est choisie de manière ce que le temps de réponse à une commande de freinage soit le plus court possible.
L’invention peut comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises seules ou en combinaison.
Avantageusement, la longueur de course prédéterminée est comprise entre 0,002 mm et 0,100 mm. Les longueurs de cette gamme de longueurs de course sont suffisamment élevées pour éviter l’apparition d’un freinage résiduel et suffisamment faibles pour que le temps de réponse à une commande de freinage permette d’obtenir une distance de freinage la plus courte possible.
De manière avantageuse, on détermine l’état de dilatation thermique du disque et des garnitures des plaquettes de frein au cours ou à l’issue du freinage en déterminant une température du disque et/ou des garnitures des plaquettes de frein. La détermination de la température du disque et/ou des garnitures des plaquettes de frein est un indicateur fiable de leur état de dilatation thermique.
De préférence, la détermination de l’état de dilatation thermique du disque et des garnitures de plaquettes de frein est réalisée en utilisant un tableau ou un modèle physique de correspondance reliant une température du disque et/ou des garnitures des plaquettes de frein à leur état de dilatation thermique. Il s’agit d’un moyen simple, fiable et économique de déterminer l’état de dilatation thermique du disque et des garnitures des plaquettes de frein à partir de leurs températures. Le tableau ou le modèle physique de correspondance est par exemple établi préalablement en fonction des caractéristiques du frein, telle que la composition des garnitures des plaquettes de frein.
Avantageusement, la température du disque et/ou des garnitures des plaquettes de frein est estimée en utilisant au moins une durée du freinage et/ou une force du freinage. Il s’agit d’indicateurs fiables pour estimer la température du disque et/ou des garnitures des plaquettes de frein. Ainsi, il n’est pas nécessaire d’utiliser un capteur de température pour déterminer ces températures, ce qui est économique. On comprend que plus la durée de freinage et plus la force de freinage sont grandes, plus l’augmentation de la température du disque et des garnitures des plaquettes de frein lors du freinage est élevée. On comprend également que plus la durée de freinage et plus la force de freinage sont faibles, plus l’augmentation de la température lors du freinage est faible.
De préférence, la température du disque et/ou des garnitures des plaquettes de frein est estimée en utilisant en outre au moins un paramètre choisi parmi une vitesse du véhicule, une masse du véhicule, ou des dimensions du frein. On comprend que ces paramètres influent sur l’augmentation de la température du disque et des garnitures des plaquettes de frein lors du freinage. Ainsi, l’utilisation de ces paramètres permet d’affiner l’estimation de la température du disque et des plaquettes de frein. On comprend que plus la vitesse du véhicule au cours du freinage, la masse du véhicule ou les dimensions du frein sont élevés, plus l’augmentation de la température du disque et des garnitures des plaquettes de frein au du freinage sera grande. Selon d’autres modes de réalisation, d’autres paramètres sont utilisés pour affiner l’estimation de la température du disque et des garnitures des plaquettes de frein.
Avantageusement, si, à l’issue du déplacement des plaquettes de frein, on détecte la présence d’un freinage résiduel, on commande un déplacement des plaquettes de frein de manière à augmenter les longueurs de course respectives entre chaque garniture de plaquette de frein et le disque. Cette surveillance et détection d’un freinage résiduel permet d’assurer que si, pour une raison quelconque, un freinage résiduel apparait, celui-ci est détecté et supprimé, évitant ainsi les inconvénients associés à celui-ci. La détection du freinage résiduel est effectuée différemment selon les modes de réalisation. Selon un mode de réalisation particulier, un capteur ou observateur de force détermine la force de freinage et si le capteur ou l’observateur détermine la présence d’un freinage résiduel en dehors d’une période de freinage souhaité, on commande un déplacement des plaquettes de frein de manière à augmenter les longueurs de course respectives entre chaque garniture de plaquette de frein et le disque.
Selon un mode de réalisation, la présence d’un freinage résiduel est détectée si on détecte une diminution non souhaitée d’une vitesse de rotation d’une roue du véhicule équipée du frein à disque. Il s’agit d’un moyen simple et efficace de détecter un freinage résiduel. En outre, c’est un moyen économique puisqu’il utilise un capteur ou un observateur de vitesse de rotation d’une roue du véhicule qui est généralement déjà présent ou utilisé.
L’invention se rapporte également à un frein à disque à actionnement électromécanique pour véhicule, comprenant une unité de commande électronique apte à commander la mise en œuvre du procédé tel que décrit précédemment.
Enfin, l’invention se rapporte également à un véhicule comprenant au moins un frein à disque tel que décrit précédemment.
 Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
est une vue d’un véhicule selon l’invention ;
est une vue en perspective d’un frein à disque selon l’invention ;
est une représentation schématique de l’organe de serrage, des plaquettes de frein et du disque d’un frein à disque selon l’invention représentés lors d’un freinage ;
est une représentation schématique similaire à la , représentée à l’issue d’un freinage.
 Description détaillée
La représente un véhicule, ici un véhicule 1 automobile, selon l’invention, comprenant au moins deux freins 2 à disque, ici au nombre de quatre, équipant chaque roue 3 du véhicule 1 automobile.
L’invention s’applique à tout type de frein, notamment ceux destinés à équiper des véhicules à moteur de type tourisme, SUV (acronyme anglais pour « Sport Utility Vehicles »), deux roues (notamment motos), avions, véhicules industriels choisis parmi les camionnettes, les « Poids - lourds » - c'est-à-dire les métros, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), les véhicules hors-la-route tels que les engins agricoles ou de génie civil -, ou autres véhicules de transport ou de manutention. L’invention s’applique également aux véhicules non motorisés comme notamment une remorque, une semi-remorque ou une caravane.
La représente le frein 2 qui est, dans le cas présent, du type à disque à étrier flottant. Ainsi, il comprend de manière classique un étrier 4 monté coulissant par rapport à une chape 5 fixe par rapport au véhicule 1 automobile.
Selon d’autres modes de réalisation, le frein 2 est d’un type différent, par exemple un frein 2 à disque à étrier fixe tel que représenté sur les figures 3 et 4.
Ainsi, comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, le frein 2 à disque comprend au moins deux plaquettes 6 de frein destinées à coopérer par friction respectivement avec des faces opposées d’un disque 7 solidaire en rotation d’une des roues 3 du véhicule 1 automobile afin de réaliser le freinage.
Le frein 2 à disque illustré sur les figures 3 et 4 comprend en outre un moteur 8 électrique destiné à fournir une force de serrage à un organe 9 de serrage, formé ici par un piston, afin de déplacer les plaquettes 6 de frein en direction du disque 7 de manière à ce que les garnitures 10 des plaquettes 6 de frein viennent en contact avec le disque 7 et l’enserrent pour réaliser le freinage comme cela est montré sur la . Au cours du freinage, les frictions entre les garnitures 10 des plaquettes 6 de frein et le disque 7 entrainent une augmentation de la température des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein et du disque 7 et, en conséquence, leurs dilatations thermiques respectives.
À l’issue du freinage, un déplacement des plaquettes 6 de frein est commandé de façon à ce que leurs garnitures 10 respectives ne soient plus en contact avec le disque 7 et, en conséquence, que les roues 3 du véhicule 1 automobile ne soient plus ralenties. Le frein 2 à disque comprend une unité de commande électronique (non représentée) destinée à commander le fonctionnement du frein 2 à disque et notamment à commander les déplacements des organes 9 de serrage et donc des plaquettes 6 de frein.
On notera que le frein 2 à étrier flottant illustré la comprend des éléments non représentés mais analogues à ceux schématisés sur les figures 3 et 4 pour le frein à étrier fixe, en particulier deux plaquettes de frein destinées à coopérer par friction respectivement avec des faces opposées d’un disque solidaire en rotation d’une des roues 3 du véhicule 1 automobile. De même, le frein 2 à étrier flottant illustré sur la comprend un moteur électrique destiné à fournir une force de serrage à un organe de serrage afin de déplacer les plaquettes de frein en direction du disque.
On décrit ci-après, en se référant plus particulièrement aux figures 3 et 4, un procédé de commande du frein 2 à disque selon l’invention. L’unité de commande électronique est apte à commander les différentes étapes décrites ci-dessous. Bien que sur les figures 3 et 4 on a représenté un frein à étrier fixe comportant un piston 9 de chaque côté du disque, il est bien entendu que la mise en œuvre du procédé de commande d’un frein 2 à étrier flottant tel que représenté sur la ne sort pas du cadre de la présente invention, ce frein 2 de la étant commandé de façon analogue à ce qui est décrit ci-après.
Selon ce procédé, à l’issue d’un freinage, le déplacement des plaquettes 6 de frein se fait en fonction d’un état de dilatation thermique du disque 7 et des garnitures 10 respectives des plaquettes 6 de frein de manière à ce qu’après le déplacement, une longueur de course d1, d2 entre la garniture 10 de chaque plaquette 6 de frein et le disque 7 reste supérieure à 0 mm et inférieure à une longueur de course prédéterminée (voir ). En maintenant la longueur de course d1, d2 entre la garniture 10 de chaque plaquette 6 de frein et le disque 7 supérieure à 0 mm et inférieure à une longueur de course prédéterminée, on permet de maintenir de manière dynamique un espace entre les garnitures 10 des plaquettes 6 de frein et le disque 7 qui soit suffisamment grand pour ne pas entrainer de freinage résiduel et suffisamment petit pour permettre un temps de réponse court suite à une commande de freinage, permettant ainsi de réduire la distance de freinage. Du fait que la longueur de course d1, d2 entre la garniture 10 de chaque plaquette 6 de frein et le disque soit supérieure à 0 mm, aucune des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein, que ce soit celle en regard de la première face du disque 7 ou celle en regard de la deuxième face du disque 7, n’est en contact avec le disque 7 en dehors d’une période de freinage (voir ). Selon le présent mode de réalisation, la longueur de course prédéterminée est comprise entre 0,002 mm et 0,10 mm.
On comprend qu’afin de satisfaire la condition selon laquelle la longueur de course d1, d2 entre la garniture 10 de chaque plaquette 6 de frein et le disque 7 reste supérieure à 0 mm et inférieure à une longueur de course prédéterminée, les plaquettes 6 de frein sont déplacées au fur et à mesure que les garnitures 10 des plaquettes 6 de frein et le disque 7 refroidissent. Notamment, on comprend qu’après un premier déplacement axial en direction opposée au disque 7, les plaquettes 6 de frein sont déplacées axialement en direction du disque 7 au fur et à mesure du refroidissement et donc de la diminution de la dilatation thermique.
L’état de dilatation thermique des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein et du disque 7 est déterminé de différentes manières selon les modes de réalisation. Notamment, cet état de dilatation thermique est soit mesuré, soit estimé, par exemple en utilisant un observateur de dilatation thermique.
Selon le présent mode de réalisation, on détermine l’état de dilatation thermique du disque 7 et des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein au cours ou à l’issue du freinage en déterminant une température du disque 7 et/ou des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein. Connaitre la température d’un élément est un moyen fiable de déterminer son état de dilatation thermique. On remarque que, selon l’invention, déterminer uniquement la température du disque 7 permet de déterminer à la fois l’état de dilatation thermique du disque 7 et des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein. De la même manière, déterminer uniquement la température des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein permet de déterminer à la fois l’état de dilatation thermique des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein et du disque 7. En effet, la température du disque 7 et des garnitures 10 sont généralement très proches de sorte que déterminer la température de l’un permet de déduire la température de l’autre avec un degré d’approximation acceptable. Déterminer la température d’un seul de ces éléments permet de simplifier le procédé.
La température estimée ou mesurée est par exemple utilisée comme entrée dans un tableau de correspondance reliant la température du disque 7 et/ou des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein à leurs états de dilatation thermique respectifs. C’est un moyen simple et économique de déterminer l’état de dilatation thermique à partir de la température.
Selon les modes de réalisation, la température du disque 7 et/ou des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein est mesurée ou estimée. Dans le cas présent, la température du disque 7 et des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein est estimée en utilisant la durée ou la force du freinage qui vient d’avoir lieu, la vitesse du véhicule 1 automobile – notamment son évolution au cours du freinage -, la masse du véhicule et les dimensions du frein 2. L’utilisation de tous ces paramètres permet d’obtenir une estimation précise de la température du disque 7 et des garnitures 10 des plaquettes 6 de frein. Selon d’autres modes de réalisation, on peut prévoir d’utiliser moins ou plus de paramètres en fonction du degré de précision souhaité pour la détermination de la température et donc de l’état de dilatation thermique.
Le procédé comprend en outre avantageusement une étape supplémentaire selon laquelle si, à l’issue du déplacement des plaquettes 6 tel que décrit ci-dessus, on détecte la présence d’un freinage résiduel, alors on commande un déplacement supplémentaire des plaquettes 6 de frein de manière à augmenter la longueur de course d1, d2 respective entre chaque garniture 10 de plaquette 6 de frein et le disque 7. Ainsi, si, à l’issue du déplacement des plaquettes 6 de frein ayant lieu à l’issue du freinage on détecte que ce déplacement, pour une raison quelconque, n’a pas été suffisant pour éviter la présence d’un freinage résiduel, on corrige cette erreur de manière à réduire le temps pendant lequel le freinage résiduel a lieu.
La présence d’un freinage résiduel est par exemple détectée si une diminution non souhaitée d’une vitesse de rotation d’une roue 3 du véhicule 1 automobile équipée du frein 2 à disque est détecté. Pour cela, on utilise, par exemple, un capteur de vitesse de rotation de la roue, qui est généralement déjà présent sur le véhicule 1 automobile, ce qui est économique.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation présenté et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier.
Liste de références
1 : véhicule automobile
2 : frein à disque
3 : roue
4 : étrier
5 : chape
6 : plaquettes de frein
7 : disque
8 : moteur électrique
9 : organe de serrage
10 : garniture de plaquette de frein
d1, d2 : longueur de course entre une garniture de plaquette de frein et le disque

Claims (10)

  1. Procédé de commande d’un frein (2) à disque (7) pour véhicule (1), dans lequel le frein (2) à disque (7) comprend des plaquettes (6) de frein portant chacune une garniture (10) et un actionneur électromécanique (9) destiné à déplacer les plaquettes (6) de frein de manière à ce que leurs garnitures (10) respectives enserrent le disque (7) pour réaliser le freinage, caractérisé en ce que, à l’issue d’un freinage, on commande un déplacement des plaquettes (6) de frein en fonction d’un état de dilatation thermique du disque (7) et des garnitures (10) respectives des plaquettes (6) de frein de manière à ce qu’après le déplacement, une longueur de course (d1, d2) entre la garniture (10) de chaque plaquette (10) de frein et le disque (7) reste supérieure à 0 mm et inférieure à une longueur de course prédéterminée.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la longueur de course (d1, d2) prédéterminée est comprise entre 0,002 mm et 0,10 mm.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on détermine l’état de dilatation thermique du disque (7) et des garnitures (10) des plaquettes (6) de frein au cours ou à l’issue du freinage en déterminant une température du disque (7) et/ou des garnitures (10) des plaquettes (6) de frein.
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la détermination de l’état de dilatation thermique du disque (7) et des garnitures (10) de plaquettes (6) de frein est réalisée en utilisant un tableau de correspondance reliant une température du disque (7) et/ou des garnitures (10) des plaquettes (6) de frein à leur état de dilatation thermique.
  5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la température du disque (7) et/ou des garnitures (10) des plaquettes (6) de frein est estimée en utilisant au moins une durée du freinage et/ou une force du freinage.
  6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la température du disque (7) et/ou des garnitures (10) des plaquettes (6) de frein est estimée en utilisant en outre au moins un paramètre choisi parmi une vitesse du véhicule (1), une masse du véhicule (1), ou des dimensions du frein (2).
  7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel si, à l’issue du déplacement des plaquettes (6) de frein, on détecte la présence d’un freinage résiduel, on commande un déplacement des plaquettes (6) de frein de manière à augmenter les longueurs de course (d1, d2) respectives entre chaque garniture (10) de plaquette (6) de frein et le disque (7).
  8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la présence d’un freinage résiduel est détectée si on détecte une diminution non souhaitée d’une vitesse de rotation d’une roue (3) du véhicule (1) équipée du frein (2) à disque.
  9. Frein (2) à disque à actionnement électromécanique pour véhicule, comprenant une unité de commande électronique apte à commander la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
  10. Véhicule (1) comprenant au moins un frein (2) à disque (7) selon la revendication 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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