Étude, Recherche, diagnostic et mise au point dun système de freinage classique avec évolution ABS, ASR et ESP

Étude, recherche, diagnostic et mise au point d'un système de freinage classique avec évolution ABS , ASR et ESP.

Élaborer par : KIHEL Sifeddine Année de Formation 2009/2010 Code : 782

Encadré Par: M.LAMDASNI M. NRHAILAT M. MAKRANE

2 Étude, Recherche, diagnostic et mise au point d'un système de freinage classique avec évolution ABS, ASR et ESP

Prière de m'envoyer les modifications que vous apportez sur mon e-mail : [email protected]

Table des matières

Remerciement……………….……………………………………………………...…………………………………………… 3 INTROCUCTION……………………………………………………………………………………………...………………….. 4 CHAPITRE 1: LE FREINAGE, GÉNÉRALITÉS…………………………………………………………………………... 4

But du freinage……………………………………………………………………………………………………………… 4 Les fonctions d'un frein…………………………………………………………………………………………………. 4 Comment ralentir le véhicule en mouvement……………………………………………………………….. 4 Transformer l'énergie cinétique en énergie calorifique…………………………………………………. 5 Les freins à tambour……………………………………………………………………………………………………… 6 Les freins à disque………………………………………………………..………………………………………………. 6 La Commande de Freinage……………………………………………………………………………………………. 8 L'assistance à dépression………………………………………………………………………………………………. 10 Les témoins de dysfonctionnement au tableau de bord…………………………………..…………… 11

CHAPITRE 2: LE SYSTÈME ABS…………………………………………………..……………………………………….. 13 Notions physiques……………………………………………………………..…………………………………………. 13 Relation glissement/adhérence…………………………………………………………………………………….. 13

Histoire………………………………………………………………………………………………………………………... 14 Comment procède-t-il………………………………………………………………………………………………….. 14 Description du système……………………………………………………………….………………………………. 15 Principe de fonctionnement du système antiblocage……………………………………………………. 15 Analyse descendante du système de freinage avec antiblocage……………………………………. 16 Constitution du circuit électrique de l’ABS……………………………………………………………………. 17 Principe de fonctionnement………………………………………………..……………………………………….. 17 Composant du système…………………………………………………………………………………………………. 18

CHAPITRE 3: LES ÉVOLUTIONS DE L’ABS…………………………………………………………………………….. 20 L’ASR (Antrieb Schlupf Regelung)………………………………………………………………………………….. 20

L’ESP (Electronic Stability Program ou Contrôle Dynamique de Stabilité)……………………… 23 CHAPITRE 4: Le contrôle de freinage …………………………………………………………………………………. 30

Contrôle du circuit de freinage……………………………………………………………………………………… 30 Contrôle d'usure des pièces………………………………………………………………………………………….. 30 Contrôle de la pression de freinage………………………………………………………………………………. 30 Purge du circuit de freinage……………………………………………………………………………..…………… 30 Niveau et état du liquide de frein…………………………………………………………………………………. 31

LISTE DES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES…………………………….……………………………………… 32



Remerciements Ce projet est la récolte de deux année de

formation au sein de l'Institut Spécialisé

Industriel de Casablanca 'ISIC' et c'est aussi le

fruit des efforts fournis par tous les formateur

qui ont fait de leur mieux pour me donner une

formation complète.

A cet égard, je profite de l’occasion pour

remercier mon formateur M.MAKRANE qui n’a

pas cessé de m'encourager pendant la durée de

formation ainsi pour sa générosité en matière

de formation et d’encadrement.

Je tien à remercier également mes cher

formateurs : M.LAMDASNI et M.NRHAILAT de

m'avoir encouragé à travailler en mettant à ma

disposition leurs expériences et leurs

compétences.

Je remercie vivement mes chers parents qui

mon ont beaucoup aidés par leur

encouragement, leur compréhension, leur

patience et leur sacrifice qui s'inscrivent à

chaque page de ce projet.



INTRODUCTION Élément essentiel de sécurité, le freinage a connu de multiples étapes dans son évolution. Après des freins agissant sur les seules roues arrière, c'est seulement en 1912 que les constructeurs se risquent à équiper les voitures de freins sur les quatre roues. En 1920 sont présentées les premières voitures avec freins à commande hydraulique. Le système Lockeed apparaît en 1922. Chrysler y souscrit dès 1924 et Ford ne s'y intéresse qu'à partir de 1938. En France, Citroën est le premier constructeur à monter des freins hydrauliques dès 1926. Après beaucoup d'hésitations, tous les autres constructeurs suivront mais ce n'est qu'après la guerre que Renault et Peugeot s'y rallieront. L'évolution des performances des véhicules a obligé le système de freinage à évoluer lui aussi et après l'apparition des servofreins d'assistance au freinage, une multitude d'évolutions des freins à tambours, c'est en 1963 que le frein à disque fait son apparition en production grande série sur la Renault 8.Depuis, les systèmes de freinage n'ont cessé de s'améliorer, répartiteurs, doubles-circuits, anti-bloquants, etc.

CHAPITRE 1: LE FREINAGE, GÉNÉRALITÉS 1. But du freinage Le système de freinage idéal doit être capable d'arrêter à tout moment un véhicule sur la distance la plus courte possible et le maintenir à l'arrêt. Le Freinage devra donc répondre à plusieurs critères : Efficacité : L'effort à appliquer sur la pédale sera faible, pour une puissance de freinage maximum Stabilité : le véhicule gardera sa trajectoire sans dérapage, ni tirage, ni déport, ni réaction dans le volant Fidélité : pour un effort sur la pédale, on obtiendra toujours un même ralentissement Confort : le freinage sera progressif, sans bruit, L'effort et la course à la pédale seront judicieux. Il est possible de réaliser des systèmes de freinage remplissant toutes ces conditions et tous les systèmes actuels tendent vers ce but, mais ils ne sont que des compromis afin que leur prix demeure acceptable sur les véhicules de grande série.

2. Les fonctions d'un frein Le Frein a trois fonctions principales à assurer :

o arrêter le véhicule en toutes circonstances o ralentir ou contrôler la vitesse du véhicule o maintenir le véhicule à l'arrêt (moteur arrêté ou

tournant)

3. Comment ralentir le véhicule en mouvement ? Après la phase d'accélération, le véhicule peut se déplacer à une vitesse constante. Dans cette phase précise de son déplacement, il y a équilibre entre la force motrice et les forces résistantes. On peut différencier trois types de résistance à l'avancement :

o Résistance d'air o Résistance du roulement o Résistance de la charge

Pour ralentir le véhicule, Le conducteur peut agir de 2 manières:

D'abord, lorsque le conducteur lâche l'accélérateur, la force motrice disparaît et seules les forces résistantes absorbes l'inertie du véhicule jusqu'à réduire complètement sa vitesse. De plus



s'ajoutera le frein moteur, si le conducteur ne débraye pas et les effets de La pente (si le véhicule est en montée).

Enfin, il est possible de produire de produire un effort retardateur par frottement aux roues qui transforme l'énergie cinétique du véhicule en énergie calorifique. C'est le principe mis en œuvre dans le système de freinage pour obtenir le ralentissement du véhicule. Définition du frottement : est la force qui s'oppose au déplacement l'un par rapport à l'autre de deux corps en contact. Cette force est variable en fonction de la nature des deux corps et de la force de contact.

4. Transformer l'énergie cinétique en énergie calorifique Le freinage consiste à provoquer un frottement entre un élément mobile de la roue et un élément fixe lié au châssis. Le frottement est réalisé par la mise en contact plus ou moins prononcée de ces deux éléments. Il existe sur les voitures de tourisme deux types de dispositifs qui réalisent le frottement.

Fig.1.1a – Frein à tambour Fig.1.1b – Frein à disque

-Les freins à tambour (Fig. 1.1a): ce type de frein comporte un tambour dont l'alésage intérieur constitue une piste de frottement sur laquelle sont appliqués plusieurs segments recouverts d'un matériau de friction. -Les freins à disque (Fig. 1.1b): ce type de frein comporte un disque, solidaire de la roue qui présente deux pistes de frottement planes sur lesquelles sont appliquées des patins de friction solidaires du châssis, les plaquettes.

Fig. 1.2 Éléments constitutifs d'un frein à tambour classique (Document Peugeot)

1.Plateau – 2.Vis de fixation du plateau 3 et 4.Segment ou mâchoires – 5.Tambour

6.Cylindre de roue



5. Les freins à tambour

5.1. Les éléments constitutifs d'un frein à tambour (Figure 1.2)

La partie fixe se compose d'un plateau (1) appelé flasque et de segments (3 et 4) La partie mobile est le tambour (5) dont l'alésage intérieur consiste la piste de freinage.

5.2. Principe de fonctionnement d'un frein à tambour

Principe mis en œuvre: Le cylindre de roue (Fig. 1.3) est actionné par le dispositif de commande, deux segments revêtus (habillés) d'un matériau de friction viennent en contact sur l'alésage intérieur du tambour. Cette surface interne du tambour constitue une piste de frottement pour ralentir le mouvement de rotation du tambour qui est solidaire en rotation de la roue. Lorsque la pression chute, les segments sont rappelés par le ressort de rappel et provoquent le retour des pistons en position repos Cylindre de roue: C'est un récepteur hydraulique qui permet de transformer la poussé du liquide en déplacement mécanique des segments. Il comporte la vis de purge.

Fig. 1.3 Éléments constitutifs d'un cylindre de roue

1.Piston – 2.Corps – 3.Coupelle de protection 4.Capuchon de protection – 5.Ressort – 6.Arrivée du liquide

7.Vis de Purge

5.3. Quel sont les inconvénients des freins à tambours ?

- Risque de déformation des tambours par dilatation (ovalisation). - Mauvaise stabilité du freinage (différent à chaud et à froid).

6. Les freins à disque 6.1. Constitution (Fig. 1.4):

Fig. 1.4 Éléments constitutifs d'un frein à disque 1.Disque – 2. Étrier – 3.Flexible de frein

4.Vis de purge – 5.Plaquette

6.2. Les disques :

Il existe deux types de disques : - Les disques pleins - Les disques ventilés pour un meilleur

refroidissement



6.3. Les étriers

Ils sont de deux types :

Fig. 1.5 Éléments constitutifs des étriers

4.Capuchon de protection – 5.Agrafe ou ressort anti-bruit – 6.Soufflet de colonnette – 7.Étrier

8.Plaquette – 9.Supports d'étrier – 10.Colonnette

Fonctionnement des étriers flottants : Lorsque le conducteur actionne la commande de freinage, le liquide se déplace dans les canalisations jusqu'au piston qui pousse la première plaquette contre le disque, la pression agit également sur le cylindre récepteur qui entraîne le coulissement de l'étrier qui vient appliquer la seconde plaquette contre le disque Fonctionnement des étriers fixes : Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, le liquide de frein est mis en pression, ce dernier s'exerce sur deux surfaces et applique la plaquette sur le disque.

Au freinage, l'avancée des pistons entraîne la déformation du Joints. Lorsque le freinage cesse, les joints reprennent leur forme initiale. Les pistons sont ramenés en position repos et le voile du disque participe au retour des plaquettes au repos

6.4. Les Plaquettes :

Fig. 1.7 Éléments constitutifs d'une plaquette 1. Support métallique – 2.Garniture – 3.Plot de témoin

Les plaquettes de frein sont constituées d'un support métallique sur lequel est collé un matériau de friction capable de réaliser le frottement avec le disque. Les coefficients de frottements des garnitures se situent entre 0,25 et 0,50. Toutes les garnitures ne sont donc pas identiques.

1.Vis de purge – 2.Piston – 3.Joint à section carré



7. La Commande de Freinage

7.1. La commande mécanique :

Fonction : - l'arrêt du véhicule en cas de défaillance du circuit principal - l'immobilisation du véhicule (en stationnement, pente …)

Constitution (Fig.1.8) :

Fig. 1.8 Éléments constitutifs d'une commande mécanique

1.Levier de frein à main – 2.Tige de réglage – 3.Palonnier – 4.Câble de frein 5.Secteur denté – 6.Contacteur de frein à main

7.2. La commande hydraulique :

La commande mécanique présente de nombreux inconvénients pour être utilisé sur le dispositif de freinage principale, d’où la solution d'une commande hydraulique, plus performante Constitution (Fig.1.9) : La commande hydraulique est appliquée au dispositif de freinage principal. Elle est constituée des éléments suivants : (Fig. 1.9)

Fig. 1.9 Commande hydraulique élémentaires des freins 1.Pédale de freins – 2.Tige de poussée – 3.Maître-cylindre – 4.Réservoir – 5.Canalisation de freins avant

6.Flexibles de frein avant – 7.Étrier de freins à disque – 8.Canalisation de frein arrière 9.Flexibles de frein arrière – 10.Cylindre de roue

7.2.1. Le Maître-cylindre

o Fonction : Le maître-cylindre transforme l'action mécanique du conducteur sur la pédale en une pression hydraulique qui agit sur les cylindres récepteurs



o Constitution (Fig.1.10) :

Fig. 1.10 Maître-cylindre Tandem

1.Tige de poussé – 2.Jonc d'arrêt – 3.Piston primaire – 4.Trou d'alimentation – 5.Trou de dilatation – 6. Corps du Maître-cylindre – 7.Sortie du circuit primaire – 8.Piston secondaire – 9.Sortie circuit se condaire – 10.Bouchon –

11.Ressort piston primaire – 12. Coupelle primaire du piston – 13.Coupelle d'étanchéité – 14.Vis de butée – 15.Ressort du piston primaire – 16.Coupelle primaire du piston – 17.Coupelle secondaire du piston – 18. Rondelle

butée

o Principe de fonctionnement :

Freinage : L'action de conducteur sur la pédale entraîne le déplacement de la tige de poussée et des pistons. Les coupelles primaires viennent obturer les trous de dilatation. Lorsque les garnitures de frein sont en contact avec les tambours ou/ et les disques, la pression monte dans les deux circuits.

Dé freinage : Dés que le conducteur lâche la pédale de frein, les pistons, sous la poussée de leur ressort, reviennent plus vite que la colonne de liquide. Il se crée une légère dépression dans les circuits et le liquide de frein est alors ''aspiré'' et passe par les trous de compensation des pistons jusqu'à ce que les trous de dilatation du maître-cylindre soient découverts. Le liquide de frein

retourne dans le réservoir.



7.2.2. Les circuits hydrauliques : Depuis 1977 la législation impose l'utilisation de deux circuits indépendants:

- Le circuit en ''H'' - Le circuit en ''X'' o Fonction :

Transmettre l'énergie de freinage vers les organes de freins. o Les réalisations les plus courantes :

Circuit en H Circuit en X

N.B : Il est nécessaire d'utiliser un maître-cylindre tendem

8. L'assistance à dépression L'assistance à dépression, aussi appelée servofrein ou master vac, est intercalée entre le pédalier et le maître cylindre

o Fonction: Amplifier l'effort du conducteur

o Constitution

Fig. 1.11 ServoFrein 1.Tige de poussée – 2.Piston plongeur

3.Canal de communication – 4.Rondelle de réaction – 5.Clapet anti-retour – 6.Ressort de

rappel – 7.Piston moteur – 8.Canal de communication – 9.Clapet de communication

10.Filtre A. Chambre arrière – B. Chambre avant



o Principe de fonctionnement Phase repos: Le clapet de communication(1) est ouvert, le clapet de pression atmosphérique (2) est fermé. Les chambres avant (B) et arrière (A) sont soumises à la pression Moteur et le ressort repousse le piston vers l'arrière. Phase d'action: Le clapet (1) est fermé, le clapet (2) est ouvert. La chambre A est soumise à la pression atmosphérique, la chambre B à une "dépression" d'où le déséquilibre du piston et "l'assistance" de l'effort à la pédale.

o Origine de la dépression - Pour un Moteur essence : pression moteur (collecteur d'admission) - Pour un Moteur diesel : Pompe à vide

9. Les témoins de dysfonctionnement au tableau de bord

Ce voyant est de couleur rouge ce qui implique l'arrêt immédiat du véhicule suivant les conditions de circulation. Il indique une anomalie de fonctionnement sur le circuit de freinage (baisse du niveau de liquide de frein ou frein à main mal desserré)

Ce voyant est de couleur orange ce qui implique l'arrêt immédiat du véhicule suivant les conditions de circulation. Il indique une usure trop importante des plaquettes de frein (si le système en est équipé)





CHAPITRE 2: LE SYSTÈME ABS 1. Notions physiques Le comportement dynamique d’un véhicule est lié en permanence à 3 paramètres :

- le conducteur, - le véhicule, - la chaussée.

Lorsque les conditions de circulation nécessitent un ralentissement ou un arrêt complet du véhicule (freinage normal ou d’urgence), le conducteur doit agir :

- sur la pédale de frein, - sur le volant pour éviter l’obstacle pouvant se présenter devant lui.

Le véhicule réagit à l’aide des freins qui vont exercer un couple sur les différentes roues, créant ainsi des forces de freinage. L’arrêt du véhicule est ainsi toujours conditionné par :

- La bonne appréciation du conducteur en temps et en dosage de ses réactions. - La bonne réponse du véhicule. - L’état de la chaussée définissant le niveau d’adhérence avec le pneumatique.

2. Relation glissement/adhérence Ce que l’on entend par glissement, c’est la différence de vitesse entre les roues. Le glissement se calcule ainsi :

- Glissement=(V−v)

V.

- V = vitesse véhicule. - v = vitesse roue freinée.

Si le glissement augmente au-delà d’une certaine valeur, l’adhérence diminue. Le blocage d’une roue est ainsi obtenu avec un glissement de 100 %. Le glissement et l’adhérence sont complètement liés ; pour obtenir la meilleure adhérence entre le pneumatique et la chaussée, il est nécessaire d’atteindre un certain taux de glissement. Ce glissement provoque une usure du pneumatique.

On constate sur cette courbe que l’augmentation importante du glissement jusqu’au blocage de la roue provoque : - une diminution de l’adhérence longitudinale, - une chute très importante de l’adhérence transversale et donc de la tenue latérale du pneumatique.

Ainsi, si l’on se ramène au véhicule complet, le blocage des roues avant provoque une perte du pouvoir directionnel. Le blocage des roues arrière provoque une perte de la stabilité (risque de tête à queue).



Nous constatons qu’un glissement de 20 % donne un bon compromis entre la stabilité, la maniabilité directionnelle et la force de freinage.

Conclusion Si l’on arrive au blocage des roues lors d’un freinage violent, il s’en suit une perte d’adhérence importante, d’où :

- diminution de l’efficacité de la stabilité, - perte de la maniabilité directionnelle, - augmentation de la distance d’arrêt.

La force de freinage maximum est obtenue lorsque les pneumatiques sont à la limite de l’adhérence. Plus la force d’adhérence sera grande, plus la distance d’arrêt sera courte. Afin de remédier à ces 3 inconvénients, il est intéressant de limiter la force de freinage à une valeur correspondant à un glissement du pneu sur le sol de l’ordre de 20 %.

3. Histoire Le système ABS est l'acronyme d'Anti-lock Braking System (Système antiblocage des freins) ou plus exactement de la traduction allemande "antiblokiersystem", car l'équipementier Bosch a été le premier à le développer en 1973. Mercedes le commercialisa ensuite pour la première fois en 1978 sur son modèle Classe S. Il a aussi équipé les Formule 1, mais a vite été banni car son efficacité rendait les courses moins spectaculaires.

Dans le croquis ci contre, le véhicule équipé du système ABS évite le véhicule bleu.

4. Comment procède-t-il ?

Le système ABS doit conserver, lors d’un freinage appuyé, un glissement de l’ordre de 20 %. Pour ce faire, celui-ci tente de maintenir la pression de freinage dès que le glissement va atteindre cette valeur. En effet, au-delà, la stabilité directionnelle du véhicule est fortement



dégradée. Ensuite, si le glissement continue d’augmenter, il va faire chuter la pression afin de ramener le glissement sous les 20 %. Et ainsi de suite durant toute la phase de régulation.

5. Description du système

Ce dispositif est composé :

- de quatre capteurs inductifs (un par roue) - de quatre roues dentées appelées "cible" (une par roue) - d'un ensemble compact comportant :

• Un calculateur électronique numérique à microprocesseurs • Un groupe hydraulique de régulation additionnel

- un relais d'alimentation appelé "relais de sécurité" intégré au calculateur. - d'un voyant de contrôle, - d'une prise d'auto diagnostic.

6. Principe de fonctionnement du système antiblocage Lorsqu'il y a freinage, le contact pédale met le système en veille. Le calculateur mesure en permanence garce aux capteurs de roues :

- Les conditions de roulage (ligne droite, courbe, etc.) - Les accélérations, les décélérations, - L'adhérence des pneumatiques.

Accélération et décélération. À partir de la vitesse instantanée d'une roue (donnée par le capteur), il est possible de calculer l'accélération et la décélération de la roue considérée, en observant l'évolution de la vitesse au cours du temps.

Adhérence longitudinale pneu/sol. La logique du calculateur calcule l'adhérence instantanée exacte à partir du comportement des roues en rapport ou non avec la vitesse du véhicule.

Conditions de roulage. En virage : les courbes sont détectées en observant les différences de vitesse des roues intérieures aux virages par rapport à celle des roues extérieures.



7. Analyse descendante du système de freinage avec antiblocage



8. Constitution du circuit électrique de l’ABS

Le calculateur ABS est en communication permanente avec le calculateur habitacle et le calculateur moteur via le réseau multiplexé. C’est le calculateur ABS qui fournit la vitesse véhicule pour le tableau de bord et le calculateur moteur.

9. Principe de fonctionnement

- Lors d'un freinage brutal, dés qu'une roue présente une vitesse de rotation anormalement basse, le calculateur commande les électrovannes afin de stabiliser ou de diminuer la pression hydraulique dans le récepteur de frein de la roue concerné.

Le fonctionnement du système se décompose en plusieurs phases distinctes : PHASE DE MONTÉE EN PRESSION

Lors de cette phase, les électrovannes et le moteur électrique du groupe hydraulique ne sont pas alimentés. La pression dans les étriers est directement proportionnelle à celle crée par



l'effort exercé sur la pédale de frein par le conducteur. La force de freinage augmente et, par conséquent, la roue décélère et réduit sa propre vitesse par rapport à celle du véhicule (le glissement entre la roue et le sol augmente). La vitesse se réduit jusqu'à des valeurs telles que, l'adhérence du pneumatique sur le sol pourrait être compromise. Il faut donc réduire la force de freinage pour permettre à la roue d'augmenter sa propre vitesse en récupérant de l'adhérence. PHASE DE MAINTIEN DE PRESSION

Lors de cette phase, la vitesse de la roue et son accélération augmentent sans cesse. L'électrovanne d'admission est alimentée par un courant de 2 ampères et la communication entre le maître-cylindre et l'étrier de frein est coupée (position d'attente) et la pression dans l'étrier est maintenue constante à la valeur précédemment atteinte, quelle que soit la force exercée sur la pédale de frein. PHASE DE BAISSE DE PRESSION

Cette phase n'intervient que si l'effet de la phase de maintien de pression n'a pas été suffisant.

10. Composant du système Les capteurs de vitesse de roue

Les capteurs de vitesse sont constitués d'une tige polaire liée à un aimant permanent et d'un enroulement (bobinage). Les lignes de champ de l'aimant s'étendent jusque dans la cible. Le



défilement des dents de la cible devant la tige produit une variation de champ magnétique et induit une tension alternative et sinusoïdale dans l'enroulement.

La fréquence de cette tension est proportionnelle à la vitesse momentanée de la roue .La cible possède 48 dents.

Le calculateur

Il reçoit la vitesse de chaque roue et l'analyse. En cas de tendance au blocage, il donne des ordres de régulation au GRA (Groupe de Régulation Additionnelle). Il possède un auto diagnostic lui permettant de détecter les défauts. Il peut être soit intégré, soit séparé du GRA.

Le Voyant de Diagnostic

Il s'allume pendant 3 secondes à la mise du contact puis s'éteint. Si à l'issue des 3 secondes, le voyant reste allumé ou s'allume en cours de roulage, cela indique la présence d'un défaut. Le système ABS est alors inhibé, le véhicule se trouve en freinage classique.

Le GRA (Groupe de Régulation Additionnelle)

Il reçoit les ordres de régulation du calculateur et module la pression de freinage sur la (ou les) roue(s) concernée(s) indépendamment de l'action exercée sur la pédale de freins.



CHAPITRE 3: LES ÉVOLUTIONS DE L’ABS

1. L’ASR (Antrieb Schlupf Regelung) Une première évolution de l’ABS à été d’ajouter un module d’anti-patinage ASR. L’ASR (Antrieb Schlupf Regelung) est une régulation anti patinage en phase de traction du véhicule. Le calculateur ABS surveille en permanence le glissement des roues. Grâce à l’information provenant du contacteur de stop, il est capable de déterminer si le glissement est dû à un blocage provenant du freinage ou de la traction lors d’une trop forte accélération. Dans ce dernier cas, le calculateur ABS intervient simultanément sur deux systèmes : • Le groupe hydraulique : la roue qui patine est freinée par une phase de montée en pression sur cet étrier, • Le système moteur : la demande de couple est diminuée par une intervention sur le papillon motorisé voire sur une modification des valeurs d’avance à l’allumage. L’intervention sur le système de gestion moteur ne peut s’effectuer que si le véhicule est équipé d’un papillon motorisé. Le système BASR équipant les premières C5 n’intervenait que sur le groupe hydraulique pour les raisons précédentes. La pression hydraulique obtenue sans action sur la pédale de frein provient de la pompe de retour. Pour cela, il a fallu modifier l’hydraulique interne en ajoutant quatre électrovannes (2 par circuit) pour permettre d’inverser le cheminement de la pression en cas de freinage actif.

1.1. Principe de fonctionnement de l’ASR

Ce système comprend : - les composants traditionnels d’un système ABS (calculateur, maître-cylindre de freins, groupe de régulation additionnel (GRA), un capteur de vitesse au niveau de chaque roue, - un pictogramme diagnostic spécifique, - une liaison avec le calculateur moteur et la boîte de vitesses, - une pompe de précharge.

Le calculateur estime le glissement des roues grâce à ses capteurs de vitesse de roues. En phase d’accélération du véhicule, si une (ou plusieurs) roue(s) avant a (ont) tendance à patiner et donc à perdre de l’adhérence, le système, par l’intermédiaire de son calculateur, optimise le glissement des pneumatiques. Cette action s’effectue par : - action sur les freins - diminution du couple moteur L’action sur les freins est réalisée via la pompe de précharge et le bloc hydraulique. L’action sur le moteur est réalisée via le papillon motorisé et l’avance à l’allumage ou le temps d’injection en moteur diesel.



Principe: Lorsqu'une différence de vitesse est détectée par le calculateur entre les deux roues avant (adhérence dissymétrique, virage) ou entre le train avant et le train arrière (démarrage basse adhérence), le système entre en régulation suivant deux actions :

A. action freins A) Dans le cas où une seule roue motrice patine, on réalise une montée en pression du liquide de freins dans l'étrier de la roue motrice qui patine ; on provoque ainsi un freinage de cette roue, ce qui permet de transmettre sur l'autre roue motrice un couple moteur correspondant au couple de freinage appliqué à la roue motrice (via le différentiel). B) Dans le cas où les deux roues motrices patinent, on génère une pression dans les deux étriers avant permettant de s'opposer au couple moteur.

B. action moteur

Dès qu'un patinage des deux roues est détecté, le calculateur envoie des consignes de couple via le réseau CAN au calculateur moteur. En injection essence, le papillon des gaz est refermé et l’avance à l’allumage est diminuée. En injection diesel, il agit sur le temps d’injection. Ces actions font diminuer le couple moteur en évitant ainsi aux plaquettes et disques de freins de devoir subir de trop grandes contraintes thermiques. Étant donné que le couple moteur diminue, la roue (ou les roues) peut (peuvent) reprendre de l'adhérence.



ELECTRONIC STABILITY PROGRAM



2. L’ESP (Electronic Stability Program ou Contrôle Dynamique de Stabilité)

2.1. HISTORIQUE

L’électronique est entrée dans l’automobile par les équipements de confort et la gestion du moteur. Elle n’a investi le domaine du comportement routier qu’une dizaine d’années plus tard avec le système antiblocage de roues ABS. Les performances de celui-ci n’ont cessé de progresser depuis lors, avec des interactions avec le moteur, la transmission ou la charge du véhicule. Sont alors apparus les anti-patinages et des programmes spécifiques de comportement en virage, côte et descente. Rien ne freine le cerveau des ingénieurs, et une extension au contrôle de la tenue de route pour d’autres situations fit son chemin. Ainsi apparut en 1995 le contrôle de trajectoire, appelé de façon plus commerciale « Programme électronique de stabilité » ou ESP (Electronic Stability Program). Cet équipement est aujourd’hui en cours de démocratisation puisqu’il a équipé 40% des véhicules vendus en Europe de l’Ouest en 2005. Ces performances et sa fiabilité sont d’un tel niveau qu’une grande partie des nouveaux véhicules sont développés exclusivement avec cette assistance qui étend même son emprise vers une gestion plus complète du châssis et vers plusieurs aides à la conduite.

2.2. Rappels

De nombreux facteurs influencent la sécurité de conduite dans des conditions normales de roulage: • L'état du véhicule, • Les conditions météorologiques, • L'état de la chaussée, • La densité du trafic, • Le conducteur (ses aptitudes, sa fatigue, etc.…..). Afin de compenser l'influence de ces facteurs dur une conduite normale, les véhicules disposent aujourd'hui de système de sécurité active et passive. Le système de sécurité active actuel le plus complet par sa gestion et son efficacité que l'on retrouve sur les véhicules est l'ESP

2.3. BUT DU DISPOSITIF

Après l'introduction des systèmes ABS (antiblocage de roues) et ASR (antipatinage) le constructeur va introduire un nouveau système de sécurité active, le contrôle de stabilité ESP (Electronic Stability Program). L'ESP propose au conducteur non seulement les fonctions fondamentales de l'ABS et de l'ASR dans les situations de dynamique longitudinale critiques, freinage d'urgence ou accélération brutale mais également une assistance active dans les situations critiques de dynamique transversale. Le système améliore la stabilité du véhicule dans tous les cas de roulage dès que la limite de la dynamique de celui-ci est atteinte (dans la limite de la physique). Le nouveau système ESP réduit considérablement le risque de dérapage même au cours de manœuvres extrêmes et permet au conducteur de maîtriser son véhicule en toute sécurité dans des situations critiques. Dans ces situations critiques de la dynamique, le conducteur inexpérimenté n'est souvent pas en mesure de corriger l'embardée de son véhicule pour rétablir une trajectoire correcte, ce qui peut produire un accident. Plus les coefficients d'adhérence au sol diminuent, plus les risques de glissement augmentent. Les systèmes de sécurité active jouent un rôle essentiel pour éviter ces accidents en atténuant les situations critiques de la dynamique du véhicule et en limitant autant que possible le mouvement du véhicule dans la plage limite de la dynamique correspondant à l'expérience et aux attentes du conducteur.



2.4. Exemples de situations extrêmes de véhicules sans ESP :

2.5. PRESENTATION GENERALE DU SYSTEME

Le système de freinage traditionnel se compose : - d’un maître-cylindre tandem, - d’un amplificateur à dépression, - de quatre étriers de frein. Le système ESP comprend : - un GRA (Groupe de Régulation Additionnel), - un calculateur intégrant l’ABS, l’ESP, l’ASR, - 4 capteurs de roue, - un connecteur DIAG, - un capteur gyromètre/accéléromètre, - une pompe de précharge avec capteur de pression, Le système ESP échange des informations via le BUS CAN avec : - le capteur volant, - le calculateur moteur, - le calculateur BVA, - le Boîtier de Servitude Intelligent (BSI), Le calculateur ESP remplace le calculateur ABS, et le bloc hydraulique ESP remplace celui de l’ABS. Le système assure les fonctions ESP, ABS et ASR.



2.6. Les actions de l’ESP

Le calculateur estime la trajectoire désirée par le conducteur grâce au capteur d’angle volant et la compare à la trajectoire réalisée par le véhicule avec le capteur de vitesse de lacet et d’accélération latérale. Si le véhicule a un comportement de survirage ou de sousvirage prononcé et qu’il ne suit donc pas la trajectoire souhaitée par le conducteur, le calculateur optimise cette trajectoire en créant un moment de lacet sur la voiture par freinage d’une roue et/ou en agissant sur le couple moteur.



2.7. Implantation



Le Calculateur Il reçoit la vitesse de chaque roue en l'analyse et donne des ordres de régulation ABS, ASR ou ESP au Groupe de Régulation Additionnel qui va moduler la pression sur la (ou les) roue (s) concernée(s). Il possède un autodiagnostic lui permettant de détecter les défauts. Il peut être soit intégré, soit séparé du GRA.

Les capteurs de roues: Ils ont la même fonction qu'en ABS (Voir Page 19) Le capteur de lacet Le capteur de lacet mesure la vitesse de rotation du véhicule autour de l’axe vertical de son centre d’inertie. Il est donc généralement situé idéalement dans cet axe, souvent entre la console centrale et le passage entre les deux sièges avant. C’est grâce en grande partie à ce capteur qu’il est possible de déterminer les sous-virages et survirages. L’ESP détermine, dans un premier temps, la vitesse de lacet qui devrait être appliquée à la voiture. Lorsque le conducteur tourne le volant, avec une vitesse donnée du véhicule, il y a théoriquement création d’un lacet Ensuite, si le conducteur ne modifie plus son braquage pendant toute la durée du virage, la valeur du lacet reste faible. Celui-ci réapparaît nettement à la fin du virage lorsque le conducteur remet ses roues en ligne droite. L’ESP calcule donc cette vitesse de lacet théorique et la compare à celle, bien réelle, mesurée par le capteur. Ainsi, une vitesse de lacet mesurée inférieure à celle attendue indiquera un sous-virage (la voiture n’aura pas braqué assez) et une vitesse de lacet mesurée supérieure à celle attendue indiquera un survirage (la voiture aura trop tourné). Les capteurs des premiers systèmes ESP étaient mécaniques à vibrations. Ils sont aujourd’hui supplantés par la micromécanique. Ils ont ainsi gagné en précision de mesure et en encombrement.

Repère Composant

1 GRA (Groupe de Régulation Additionnel),

2 Pompe de précharge

3 Calculateur ESP

4 Capteur volant

5 Capteur de rotation (lacet) et accélération véhicule

6 Capteurs de roues

7 Calculateur de suspension à gestion électronique

8 Amortisseurs de suspension à gestion électronique

9 BSI (boîtier de Servitude Intelligent)

10 Boîtier papillon motorisé



Le capteur Gyromètre/Accéléromètre Il est implanté directement sur la caisse. Il mesure et diffuse la vitesse de lacet et l'accélération latérale. Il donne la trajectoire réelle du véhicule. Important: Ce capteur a un sens de montage à respecter impérativement

Le Capteur d'angle et de vitesse de rotation du volant Le capteur d’angle du volant donne l’information du braquage des roues directrices, et donc de la trajectoire voulue par le conducteur. Plusieurs technologies sont utilisées : potentiomètre, capteur optique ou magnétique à effet hall. Implantation:

- (1) (exemple : RENAULT Laguna II), - (2) (exemple : RENAULT Mégane II). La rotation d’un volant pouvant atteindre 4 tours, un programme électronique et une multitude de capteurs internes permettent à la fois de compter le nombre de tours et la position très exacte du volant. De plus, certains capteurs sont dotés d’une pignonnerie afin d’augmenter la précision de la mesure.

Il diffuse sur le réseau CAN : • l'angle volant, • la vitesse de rotation du volant, • le code défaut capteur angle volant, • l’ajustage capteur.

Le GRA Ils à la même fonction qu'en ABS

La pompe de pécharge Elle est montée sur l'ESP Bosch 5.3. Elle assiste le GRA dans son fonctionnement en ESP et ASR. Elle précharge le circuit de freinage entre 3 et 20 bars en cas de régulation de l'ESP ou de l'ASR. Elle permet de faire monter rapidement la pression aux étriers. Elle se compose : - d'un corps en aluminium, - d'une pompe à engrenages et son moteur, - d'un clapet anti-retour, - d'un capteur de pression, Elle est alimentée directement par le calculateur ESP.



Moteur

Pompe Capteur de pression Arrivé du réservoir retour Maître-cylindre La pompe de précharge prélève le liquide directement dans le réservoir pour l’injecter sous pression dans la chambre primaire du maître-cylindre tandem.



CHAPITRE 4: Le contrôle de freinage La sécurité d'un véhicule, de ses passagers et des marchandises transportées dépend directement de l'état de son dispositif de freinage. Sa maintenance joue donc un rôle essentiel et vital dans le cadre de l'entretien du véhicule.

1. Contrôle du circuit de freinage Les canalisations de freins doivent être inspectées à chaque montée du véhicule dur un pont élévateur. Les flexibles doivent retenir une attention plus particulière. Les contrôles visuels porteront sur l'absence de fuite, de fissures et de chocs.

2. Contrôle d'usure des pièces L'épaisseur des plaquettes et des segments ainsi que le diamètre intérieur du tambour sont mesuré à l'aide d'un pied à coulisse. L'épaisseur du disque est mesuré avec un micromètre. Le voile du disque est mesuré avec un comparateur Chaque mesure effectuée doit être comparée à une valeur de référence constructeur (valeur mini pour les épaisseurs et valeur maxi pour le diamètre du

tambour et le voile du disque) pour déterminer les éléments à remplacer. Nota: Le remplacement des disques impose le montage d'un jeu de

plaquettes neuves.

3. Contrôle de la pression de freinage Pour contrôler la pression sur chaque récepteur, il faut brancher sur les vis de purge des manomètres Nota: Cette intervention permet de vérifier la bonne répartition de la pression et le réglage du correcteur de freinage (s'il est réglable).

4. Purge du circuit de freinage Préparer: 1- Un bidon de liquide de freins du type préconisé pour le véhicule 2- Un tuyau en plastique souple dont le diamètre s'adapte sur le purgeur 3- Une petite bouteille transparente 4- Une housse d'aile à placer impérativement sur l'aile avant gauche.



5- Placer l'avant du véhicule sur chandelle et déposer les roues (si cela est nécessaire pour accéder aux purgeurs). 6- Remplir le bocal de liquide et le laisser ouvert. 7- Purger dans l'ordre suivant: Circuit en H: 1- AR G. 2-AR D 3- AV G. 4-AV D. Circuit en X: 1- AR G. 2-AV D. 3- AR D. 4-AV G. Si le véhicule est équipé d'un servofrein, le moteur doit tourner pendant la purge. Purger 1- Placer le tuyau sur le purgeur et le faire tremper dans la bouteille. 2- Faire appuyer sur la pédale. Ouvrir le purgeur et le refermer dès que la pédale est au plancher. Faire pomper sur la pédale, dès qu'elle est fermée, rester en appui sur la pédale. Ouvrir le purgeur et le refermer dès que la pédale est au plancher. Répéter l'opération à chaque roue. 3- Parfaire le niveau du bocal après la purge de chaque roue. La pédale doit rester ferme et non élastique sinon, recommencer la purge. 4- Essayer le véhicule: si le freinage est correct mais avec encore une course pédale trop longue, il faut effectuer un réglage des freins à tambour ou vérifier le fonctionnement des rattrapages automatiques.

5. Niveau et état du liquide de frein Il convient de contrôler le niveau du liquide de frein à hauteur du réservoir de compensation. Le niveau doit se trouver entre les deux repères "MAX" et "MIN". Ce contrôle permet de déceler les défauts d'étanchéité du système de freinage. Si le niveau du liquide se trouve juste sur le repère "MIN" ou au-dessous de celui-ci, l'étanchéité du système de freinage doit être vérifiée. Sur certains véhicules, une lampe témoin signale au conducteur la baisse inadmissible du liquide de frein. Le liquide de frein pouvant absorber de l'eau par diffusion à travers les flexibles, son remplacement s'impose au bout de un à deux ans. Le remplacement du liquide de frein est absolument nécessaire à la sécurité du dispositif de freinage.



LISTE DES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Ouvrage Auteur Edition

Technologie de freinage ABS J. P. Brothier ETAI Manuel du constructeur ''Expert de l'automobile" PSA PEUGEOT CITROËN

Freinage et anti-blocage des roues J. P. Brothier ETAI Maintenance automobile ''Le savoir-faire'' HUBERT

MÈMETEAU DUNOD

RESUME THEORIQUE & GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES

DIMANOV DIMAN

Cahier technique Bosch : contrôle dynamique de stabilité ESP

SÉRIE JAUNE

Formation Métier : Systèmes électroniques de Freinage

RENAULT

Documents

Étude, Recherche, diagnostic et mise au point dun système de freinage classique avec évolution ABS, ASR et ESP