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Title:
BRAKING DEVICE FOR THE AXLE OF AN INDUSTRIAL VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/095279
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a braking device for the axle of an industrial vehicle, comprising: an axle-specific braking circuit (1) including a compressed air tank (2), a braking control system (3) and brake actuators (4); and an electronic control unit (6) which is used to regulate the supply to the air tank (2) from a compressed air source (5). The inventive device is characterised in that the control unit (6) can be used to regulate the compressed air in the air tank using a set value which varies according to information established inside the control unit. According to the invention, the aforementioned set value varies between two thresholds, namely: an upper threshold corresponding to a nominal pressure value, and a lower threshold which is used to restrict the pneumatic energy available at the relevant braking circuit.

Inventors:
DUSSAPT FABRICE (FR)
CARNEIRO ESTEVES ARMANDO (FR)
Application Number:
PCT/FR2003/001403
Publication Date:
November 20, 2003
Filing Date:
May 06, 2003
Export Citation:
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Assignee:
RENAULT VEHICULES IND (FR)
DUSSAPT FABRICE (FR)
CARNEIRO ESTEVES ARMANDO (FR)
International Classes:
B60T8/18; B60T8/32; B60T17/02; (IPC1-7): B60T8/32; B60T8/34; B60T13/68; B60T17/02
Foreign References:
EP0469615A11992-02-05
US6367887B12002-04-09
EP0479044A11992-04-08
EP0586203A21994-03-09
Other References:
See also references of EP 1503925A1
Attorney, Agent or Firm:
Vuillermoz, Bruno (20 Rue Louis Chirpaz BP 32, Ecully Cedex, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. 1/Dispositif de freinage d'un essieu de véhicule industriel, comportant : un circuit de freinage (1) propre à l'essieu, incluant un réservoir pneumatique d'air comprimé (2), un système de commande du freinage (3) et des actionneurs de freins (4), une unité de contrôle commande électronique (6), assurant la régulation de l'alimentation du réservoir pneumatique (2) à partir d'une source d'air comprimé (5), caractérisé en ce que l'unité de contrôle commande (6) est apte à assurer la régulation à l'air comprimé du réservoir pneumatique selon une consigne variable en fonction d'informations élaborées au sein de l'unité de contrôle commande, ladite consigne étant variable entre deux seuils, à savoir un seuil haut correspondant à une valeur nominale de pression, et un seuil bas permettant de limiter l'énergie pneumatique disponible au niveau du circuit de freinage considéré. 2/Dispositif de fieinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de consigne peut adopter deux valeurs, à savoir les seuils haut et bas. 3/Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de consigne peut adopter des valeurs intermédiaires entre les deux seuils haut et bas. 4/Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les informations élaborées par l'unité de contrôle commande (6) sont représentatives de la charge du véhicule et notamment de sa remorque. 5/Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les informations élaborées par l'unité de contrôle commande (6) sont représentatives de la présence d'une remorque. 6/Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les informations élaborées par l'unité de contrôle commande (6) sont représentatives de l'état de bon fonctionnement du système d'antiblocage des roues de l'essieu considéré. 7/Dispositif de freinage de l'essieu avant d'un véhicule selon les revendications 4 ou 5. 8/Dispositif de freinage de l'essieu arrière d'un véhicule selon la revendication 6. 9/Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir pneumatique d'air comprimé (2) est alimenté par l'intermédiaire d'une valve (10) commandée par l'unité de contrôle commande (6), et apte selon le cas, à assurer l'alimentation du réservoir (2) depuis la source d'air comprimé (5) ou la vidange partielle dudit réservoir (2).
Description:
DISPOSITIF DE FREINAGE D'UN ESSIEU DE VEHICULE INDUSTRIEL Domaine technique : L'invention se rattache au domaine de l'industrie des véhicules industriels dont le freinage utilise des moyens pneumatiques. L'invention vise plus particulièrement un dispositif de freinage équipant ce type de véhicule, et qui procure une amélioration de la sécurité de conduite, notamment vis-à-vis de problèmes de stabilité observés dans certaines circonstances, lors de freinages fortement marqués.

Techniques antérieures : De façon générale, les camions ou plus généralement les véhicules industriels possèdent un système de freinage qui utilise l'énergie pneumatique. Le système de freinage du véhicule tracteur est découplé du système de freinage de la remorque, qui fonctionne de manière quasi-autonome. Au sein mme du véhicule tracteur, le système de freinage est lui-mme séparé essieu par essieu, et ce afin d'augmenter la fiabilité et la capacité de freinage.

Le dispositif de freinage du véhicule moteur comporte donc un circuit de freinage propre à chaque essieu. Chaque circuit de freinage comporte un réservoir pneumatique d'air comprimé, jouant le rôle de source d'énergie pneumatique, auquel est relié un circuit de commande du freinage associé à des actionneurs de frein.

De façon générale, les véhicules industriels comportent une ou plusieurs unités de contrôle de commande électroniques. Parmi celles-ci, une peut tre plus particulièrement dédiée à la gestion des fonctions de freinage et associés. Parmi ces fonctions, une des unités de contrôle commande assure la régulation de l'alimentation des réservoirs pneumatiques à partir d'une source d'air comprimé, qui est généralement un compresseur pneumatique.

Or, on a observé que les systèmes de freinage pouvaient provoquer certains phénomènes non désirés, en fonction de la configuration du véhicule, ou de la capacité correcte de fonctionnement de certains dispositifs idéalement prévus pour augmenter la sécurité.

Ainsi, de nombreux véhicules sont équipés de systèmes d'anti-blocage des roues (ABS) dont l'objectif est de tirer profit des meilleures conditions d'adhérence en agissant sur les actionneurs de freinage dès qu'un blocage de roue est constaté.

Lorsque ces systèmes d'ABS sont intégrés dans un circuit de freinage traditionnel, il se pose un problème lorsqu'une défaillance du système d'ABS apparaît. En effet, dans ce cas, les efforts exercés sur les essieux peuvent tre tels que les roues se bloquent, avec les conséquences associées. S'il s'agit de l'essieu arrière du véhicule tracteur, il est fréquent d'observer dans ce cas une mise en travers de la remorque, communément appelée"mise en portefeuille". Ces phénomènes apparaissent lorsque la fonction d'anti-blocage des roues est inopérante. Cette fonction d'ABS peut tre assurée par un module indépendant, associée aux actionneurs du circuit de freinage, ou bien encore par une unité de contrôle commande spécifique, assurant la gestion globale du freinage, dispositif également connu sous le terme de Electronic Braking System (EBS).

Dans ce dernier cas, la gestion du freinage est globalisée, ce qui simplifie le fonctionnement du freinage, en mode normal, lorsque l'ensemble des dispositifs interagissant avec l'EBS, ou l'EBS lui-mme, sont opérationnels. Toutefois, un problème se pose lorsque ce système de gestion global n'est plus en possibilité d'assurer l'intégralité des fonctions, par exemple parce qu'il est partiellement défaillant, ou qu'il ne peut pas recevoir les informations nécessaires à son bon fonctionnement, du fait de capteurs défaillants. Autrement dit, le fonctionnement de ce type de système globalisé est complexe en mode dégradé, puisque le circuit de freinage doit alors tre dupliqué par un circuit de freinage de secours qui, bien évidemment, complexifie le circuit de freinage global et en augmente le coût.

Un problème que se propose de résoudre l'invention est celui de permettre une gestion des modes dégradés des différents dispositifs assurant la sécurité du freinage, et ce sans complexifier le circuit de freinage lui-mme, tout en assurant un mme niveau de sécurité que les systèmes existants.

Par ailleurs, on constate également certains problèmes lors de freinage, lorsque la charge tractée est particulièrement faible, ou bien encore que le véhicule tracteur fonctionne seul, et sans remorque. En effet, l'application d'un très fort effort de freinage au niveau de l'essieu avant du véhicule tracteur peut provoquer un basculement de ce dernier vers l'avant, avec des risques de soulever les roues arrières du véhicule tracteur, et des conséquences néfastes en ce qui concerne la tenue de route notamment. C'est pourquoi, les systèmes de freinage incluent généralement un mécanisme de correction tenant compte de la charge du véhicule.

Ces mécanismes de correction peuvent tre mis en place sur des systèmes de freinage conventionnels, et prennent la forme de valves de réduction qui sont généralement installées au niveau du circuit de commande de l'essieu avant. Ces valves permettent de diminuer les efforts de freinage appliqués sur l'essieu avant lorsque le véhicule est à faible charge, ou bien encore est sous forme d'un tracteur seul. L'emploi de ces valves supplémentaires complexifie le circuit de freinage, et ce d'autant plus qu'il est nécessaire que ces valves soient commandées de façon appropriée, par un circuit de commande spécifique.

On a également proposé d'assurer la correction du freinage en fonction de la charge en intégrant sa prise en compte dans des systèmes globaux de freinage du type EBS tels qu'évoqués ci-avant. Les mmes inconvénients sont observés en ce qui concerne la gestion des modes dégradés de ces gestions globales de type EBS, puisqu'il est nécessaire de doubler le circuit de commande de freinage principal par un circuit de commande de freinage auxiliaire.

Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est celui d'assurer une correction de l'effort de freinage en fonction de la charge du véhicule, et par extension au cas particulier où le tracteur fonctionne seul.

Exposé de l'invention : L'invention concerne donc un dispositif de freinage pneumatique d'un essieu de véhicule industriel. De façon connue, un tel dispositif comporte un circuit de freinage propre à l'essieu, incluant un réservoir pneumatique d'air comprimé, un système de commande de freinage et des actionneurs de freins. Ce dispositif comporte également une unité de contrôle commande électronique assurant la régulation de l'alimentation du réservoir pneumatique à partir d'une source d'air comprimé.

Conformément à l'invention, ce dispositif se caractérise en ce que l'unité de contrôle commande est apte à assurer la régulation en air comprimé du réservoir pneumatique selon une consigne variable en fonction d'informations élaborées au sein de l'unité de contrôle commande, cette consigne étant variable entre deux seuils, à savoir un seuil haut correspondant à une valeur nominale de pression, et un seuil bas, permettant de limiter l'énergie pneumatique disponible au niveau du circuit de freinage considéré dans certaines circonstances.

Autrement dit, l'invention consiste à réduire la pression régnant au sein du réservoir du circuit de freinage lorsque la configuration du véhicule est telle qu'il est préférable de réduire l'effort de freinage à appliquer à l'essieu considéré. Le dispositif conformément à l'invention n'agit donc pas de façon spécifique sur les actionneurs de freinage, mais de façon plus générale sur le circuit de freinage en limitant la quantité d'énergie disponible par une réduction de la pression de l'air comprimé.

Cette solution présente l'avantage de ne pas nécessiter de composants supplémentaires complexifiant le circuit de freinage, puisque la régulation de la pression d'air peut tre réalisée avec les composants utilisés pour assurer la régulation au niveau nominal.

En pratique, les informations élaborées par l'unité de contrôle commande, et qui déterminent l'utilisation soit du seuil nominal soit du seuil bas, peuvent tre représentatives soit de la charge du véhicule, soit encore de la présence de la remorque ou du fonctionnement en tracteur seul, ou bien encore refléter le fonctionnement correct ou défaillant du système anti-blocage des roues.

En pratique, on assurera la gestion spécifique du freinage de l'essieu avant en tenant compte, en premier lieu, de l'information représentant la charge du véhicule, et par extension la présence d'une remorque. Cette gestion pourra également prendre en compte de façon indépendante, le fait que le système d'anti-blocage des roues peut tre défaillant au niveau de l'essieu avant.

De façon analogue, la gestion du freinage de l'essieu arrière pourra prendre en compte en premier lieu l'information selon laquelle le système d'anti-blocage des roues est défaillant, pour diminuer la pression dans le circuit de freinage arrière, et ainsi limiter les risques de"mise en portefeuille". L'information de charge au niveau de l'essieu arrière peut également tre prise en compte dans un but d'optimisation.

En pratique, différentes stratégies peuvent tre envisagées pour déterminer la valeur de consigne appliquée au système de régulation de la pression dans le réservoir pneumatique. Ainsi, les valeurs de consigne peuvent adopter uniquement deux valeurs, correspondant aux seuils haut et bas. Mais il est possible que cette consigne adopte également des valeurs intermédiaires discrètes entre ces deux seuils, voire soit continûment variable entre ces deux seuils, notamment lorsque cette consigne dépend de la valeur de la charge.

Dans une forme de réalisation particulière, le réservoir pneumatique d'air comprimé peut tre alimenté par l'intermédiaire d'une valve, elle-mme commandée par l'unité de contrôle commande. Cette valve est apte selon le cas à assurer soit l'alimentation du réservoir depuis la source d'air comprimé, soit la vidange partielle dudit réservoir. Cette valve peut tre avantageusement incorporée

dans un système global de distribution de l'air comprimé disposé en sortie du compresseur d'air entraîné par le moteur thermique.

Cette ou ces valves peuvent également tre intégrées dans un circuit d'alimentation existant.

Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est un synoptique global illustrant le dispositif de freinage pneumatique d'un essieu, - la figure 2 est une courbe illustrant la variation de la consigne de pression dans le réservoir pneumatique en fonction de la charge du véhicule.

Manière de réaliser l'invention La figure 1 illustre un exemple d'architecture d'un dispositif de freinage conforme à l'invention dans lequel on observe le circuit de freinage proprement dit (1) comportant un réservoir d'air comprimé (2) alimentant un système de commande de freinage (3) agissant sur des actionneurs de freinage (4) coopérant mécaniquement avec l'essieu à freiner (non représenté). Le réservoir (2) est alimenté en air comprimé à partir d'une source d'air comprimé qui peut typiquement tre un compresseur (5). Cette alimentation s'effectue au travers d'une valve (10) dont le rôle sera exposé plus avant. Le dispositif de freinage comprend également une unité de contrôle commande (6) elle-mme interfacée avec un bus de communication (7) lui permettant de dialoguer avec d'autres unités de contrôle commande ou calculateurs, ou bien généralement avec d'autres systèmes présents sur le véhicule.

Cette unité de contrôle commande (6) reçoit une information issue d'un capteur de pression (11) permettant de déterminer la pression régnant à l'intérieur du réservoir (2).

En fonction de cette pression, l'unité de contrôle commande peut assurer la régulation de l'alimentation du réservoir (2) en air comprimé, à partir du compresseur (5).

Conformément à l'invention, cette régulation s'effectue par rapport à une consigne qui peut varier en fonction de différentes informations relatives au fonctionnement de certains organes ou dispositifs présents sur le véhicule.

Parmi ces informations, on peut notamment citer un indicateur du bon fonctionnement du système anti-blocage (8) des roues qui peut par exemple tre relié par une liaison filaire (9) à l'unité de contrôle commande (6). D'autres informations, telles que notamment celles issues du capteur de charge du véhicule, peuvent transiter par l'intermédiaire du bus (7) en provenance d'autres calculateurs.

Comme déjà évoqué, l'invention peut s'appliquer à la régulation du dispositif de freinage de l'essieu avant ou de l'essieu arrière du véhicule.

Ainsi, dans le cas où il s'agit de la régulation du freinage de l'essieu avant, la pression de consigne du réservoir peut tre gérée comme illustré à la figure 2, en fonction de la charge du véhicule. Plus précisément, au-delà d'une certaine charge de l'essieu (C2), la pression de la consigne peut tre choisie à une valeur nominale, de l'ordre de 10 à 12 bars. Cette pression permet d'obtenir une réserve d'énergie suffisante pour assurer le freinage efficace du véhicule, lorsque la charge est relativement importante, et que les efforts de freinage doivent donc tre soutenus, et relativement élevés.

A l'inverse, lorsque la charge est faible, typiquement en dessous d'un certain seuil (Cl), la consigne de pression peut tre fixée à une valeur basse, ou pression de sécurité, et typiquement de l'ordre de 2 à 5 bars. Dans ce cas, la puissance un pneumatique emmagasinée dans le réservoir (2) est plus faible, mais largement suffisante pour assurer un freinage efficace du véhicule faiblement chargé.

La valeur de la pression de sécurité est déterminée notamment en fonction des différentes exigences réglementaires relatives aux performances de freinage.

Ces valeurs sont adaptées pour chaque silhouette de véhicule.

Dans le cas particulier où le véhicule tracteur est seul, cette pression de sécurité est déterminée de telle sorte que lorsque la demande de freinage est maximale, le couple de freinage appliqué aux roues avant est limité de manière à éviter un report de charge entraînant le basculement à l'avant du véhicule.

Entre les deux seuils de charge (Cl, C2), la consigne de la pression peut tre soit continûment variable comme illustré à la figure 2, soit adopter différentes valeurs intermédiaires. Les deux seuils de charge (C1, C2) peuvent également tre confondus, de sorte que la valeur de pression adopte deux valeurs uniquement.

Comme déjà évoqué, cette régulation de la consigne de pression du réservoir peut tre assujettie à la surveillance d'un autre paramètre, correspondant au fait que le véhicule fonctionne en tracteur seul, ou bien attelé par une remorque. Dans ce cas, la consigne de pression adopte soit la valeur de pression nominale, soit la valeur de pression de sécurité.

Cette pression de consigne peut également évoluer en fonction d'autres paramètres que sont par exemple un indicateur du bon fonctionnement du système d'anti-blocage des roues (8). Dans ce cas, et particulièrement en ce qui concerne l'essieu arrière, la valeur de consigne de pression est réduite dans le cas où le système d'anti-blocage des roues est défaillant, pour éviter en cas de demande de freinage soutenu, que les roues ne se bloquent automatiquement, du fait du non fonctionnement du système ABS. En revanche, lorsque le système d'ABS fonctionne correctement, celui-ci peut assurer une limitation du couple de freinage assuré à l'essieu, sans qu'il soit nécessaire de brider la puissance du dispositif de freinage associé à l'essieu considéré.

Bien entendu, les différentes informations de charge, de fonctionnement en tracteur seul, ou de mode défaillant du système ABS peuvent tre combinés avec une logique appropriée pour assurer la régulation de la pression du réservoir de freinage.

En pratique, cette régulation peut tre réalisée automatiquement comme illustré à la figure 1 par la combinaison des deux valves (10,15). La première valve (10) permet d'alimenter dans la position illustrée le réservoir (2) à partir du compresseur (5) ou plus généralement de la source d'air comprimé incluant divers dispositifs de sécurité ou un dessicateur. Dans la position opposée à celle illustrée à la figure 1, la valve (10) assure la connexion du réservoir (2) avec la seconde valve (15). Dans la forme illustrée, la seconde valve (15) assure l'isolement du réservoir (2), de sorte que la pression dans ce dernier ne diminue qu'en cas de consommation du système de freinage. Dans la position opposée à celle de la figure 1, la seconde valve (15) permet la vidange du réservoir (2), notamment dans le cas où la pression de consigne passe de la valeur nominale à la valeur de pression de sécurité.

Comme déjà évoqué, les différentes valves (10,15) peuvent tre intégrées dans un dispositif de distribution d'air comprimé tel que celui décrit dans les demandes de brevet No. FR 01.09590 et FR 01.09589 du Demandeur, non encore publiées à la date de dépôt de la présente demande.

Il ressort de ce qui précède que le dispositif de freinage conformément à l'invention présente de multiples avantages, et notamment celui de permettre d'éviter le basculement autour de l'essieu avant du véhicule, pendant le freinage, lorsque celui-ci est en configuration de tracteur seul, et d'autant plus qu'il présente un fort porte-à-faux avant, ou bien encore est en configuration porteur, notamment lorsqu'il est à empâtement court, à vide ou à faible charge.

Le mme dispositif permet également d'éviter le blocage des roues du véhicule afin d'assurer sa stabilité et sa directibilité, mme dans le cas où un dispositif d'anti-blocage des roues est défaillant. Ce dispositif de freinage présente une structure particulièrement simple, puisqu'il ne nécessite que très peu, voire aucun composant pneumatique supplémentaire que ceux permettant déjà d'assurer l'alimentation du circuit de freinage de configuration.