L’invention concerne un système pour le refroidissement contrôlé d’un disque de frein. L’invention porte aussi sur un véhicule, notamment automobile, comprenant un tel système. L’invention porte encore sur un procédé de fonctionnement d’un tel système ou d’un tel véhicule.

Dans un véhicule automobile pourvu d’un système de freinage à base de frein à disque, il apparaît important de pouvoir refroidir un tel disque de frein. Les disques de frein des véhicules automobiles sont susceptibles de s'échauffer fortement dans certaines conditions de fonctionnement, notamment lors de fortes décélérations par exemple ou en cas de freinages moyens successifs. Une température trop élevée du disque de frein peut entraîner un dysfonctionnement du système de freinage du véhicule, ayant pour conséquence une augmentation de la distance d’arrêt et une dégradation de la longévité des éléments de frein, par exemple une usure prématurée du disque et des plaquettes de frein, pouvant entrainer notamment l’émission de particules issues de la dégradation suite à réchauffement. Il est donc nécessaire de réduire cette température d’échauffement du dispositif de freinage.

On connaît des véhicules automobiles comprenant des entrées d’air à l’avant du véhicule ou sur les côtés du véhicule pour refroidir les disques de frein.

Toutefois, ces solutions présentent des inconvénients du point de vue aérodynamique puisqu’ils augmentent la valeur du coefficient de trainée aérodynamique Cx et ne sont pas toujours efficaces, notamment lorsque les freins sont fortement sollicités et qu’ils sont susceptibles de provoquer un échauffement, à forte décélération par exemple. Le but de l’invention est de fournir un système pour le refroidissement contrôlé d’un disque de frein et un procédé de fonctionnement d’un tel système remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les dispositifs et procédés connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un système et un procédé qui soient simples et qui présentent un coût réduit et qui permettent d’optimiser le compromis entre une capacité de refroidissement des freins élevée et une traînée aérodynamique réduite.

Le but est atteint au moyen d’un système pour le refroidissement contrôlé d’un système de freinage notamment d’un disque de frein d’un véhicule automobile comprenant un conduit destiné à un écoulement d’air, et un déflecteur, le conduit comprenant une ouverture d’entrée et une ouverture de sortie, le déflecteur étant agencé en aval de l’ouverture d’entrée du conduit suivant une face du conduit, le déflecteur étant mobile entre une position déployée vers l’extérieur dans le prolongement du conduit, ladite position déployée étant de nature à augmenter le flux d’air entrant, et une position retractée, dans laquelle il est replié à l’intérieur du conduit.

L’invention permet avantageusement d’optimiser le compromis entre des performances aérodynamiques du véhicule, avec notamment une action limitative sur la trainée de la roue par son placement en amont de la roue permettant, ainsi de dévier l’air frappant la roue et une capacité de refroidissement élevée du système de freinage ou des freins, en particulier des disques de freins du véhicule.

Dans des formes de réalisation préférées de l’invention, on a en outre recours à l’une et/ou à l’autre des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :

- Le déplacement du déflecteur de la position rétractée à la position déployée et de la position déployée à la position rétractée s’effectue par translation - La translation du déflecteur s’effectue suivant une direction sensiblement verticale.

- La direction principale du conduit présente un angle d’inclinaison compris entre 30° et 60° par rapport à une direction longitudinale de déplacement du véhicule et la translation du déflecteur s’effectue dans le prolongement du conduit suivant la direction principale du conduit.

- Le déflecteur s’étend transversalement sur toute la largeur du conduit.

- Le système comprend une motorisation permettant le déplacement en translation du déflecteur.

- L’ouverture de sortie du conduit présente une surface inférieure à celle de l’ouverture d’entrée du conduit et l’ouverture de sortie du conduit présente une forme rectangulaire ou sensiblement rectangulaire.

- Le conduit comprend un tronçon tubulaire en matière souple.

L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un système selon l’une des caractéristiques précédentes, l’ouverture d’entrée du conduit étant située à un emplacement d’un soubassement du véhicule, en amont d’une roue, l’ouverture de sortie du conduit étant située à un emplacement en vis-à-vis d’un disque de frein lié à ladite roue, le conduit étant solidarisé en partie avec l’écran de passage de ladite roue.

L’invention concerne également un procédé de fonctionnement d’un système défini précédemment ou de fonctionnement d’un véhicule défini précédemment, comprenant :

Une étape de comparaison de la vitesse du véhicule par rapport à une valeur seuil ; et

- si la vitesse du véhicule est supérieure ou égale à la valeur seuil, mise du système dans un mode de performance combinée de freinage et d’aérodynamisme dans lequel le déflecteur est dans la position déployée ; Le procédé peut également comprendre en complément, en cas de déflecteur déployé :

- une étape de comparaison de la température du système de freinage avec une valeur seuil ; et si la température du système de freinage est supérieure à la valeur seuil, mise du système dans un mode de performance de freinage dans lequel le déflecteur est dans la position rétractée.

Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un système selon l’invention et un mode d’exécution d’un procédé de fonctionnement selon l’invention.

[Fig. 1 ] La figure 1 représente de façon schématique un mode de réalisation d’un système pour le refroidissement contrôlé d’un disque de frein d’un véhicule, le déflecteur étant en position rabattue ou fermée.

[Fig. 2] La figure 2 représente de façon schématique un mode de réalisation d’un système pour le refroidissement contrôlé d’un disque de frein d’un véhicule, le déflecteur étant en position déployée ou ouverte.

[Fig. 3] La figure 3 est une vue de face représentant de façon schématique un mode de réalisation d’un système pour le refroidissement contrôlé d’un disque de frein d’un véhicule, le déflecteur étant en position déployée ou ouverte.

Dans le contexte de la présente demande, les termes « avant », « arrière », « gauche », « droite », « inférieur », « supérieur », s’entendent en référence à un repère orthonormé XYZ des véhicules automobiles, dans lequel l’axe X désigne la direction longitudinale dans laquelle le véhicule se déplace habituellement en ligne droite, et est orienté de l’avant vers l’arrière du véhicule, ou de l’amont vers l’aval. L’axe Y désigne la direction transversale du véhicule et est orienté du côté gauche vers le côté droit du véhicule. L’axe Z désigne la direction verticale, et est orienté du bas vers le haut, de la partie inférieure vers la partie supérieure du véhicule. Par ailleurs, sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

Sur les figures 1 et 2 est représenté un mode de réalisation d’un système 1 pour le refroidissement contrôlé d’un système de freinage 3, en particulier d’un disque de frein 31 , notamment d’un véhicule automobile 100. Le véhicule 100 comprend au moins une roue 2 et au moins un système de freinage 3 associé à la roue 2.

Le système 1 comprend un conduit 6, notamment de forme sensiblement tubulaire et raccordé au soubassement 23 de véhicule 100. Le conduit 6 est destiné à un écoulement ou à la circulation ou au passage d’un fluide, notamment de l’air.

Le conduit 6 comprend une ouverture d’entrée 7 et une ouverture de sortie 8.

Le déflecteur 10 est agencé en aval de l’ouverture d’entrée 8 du conduit 6, c’est-à-dire en arrière de l’ouverture d’entrée 7 du conduit 6 suivant le sens de déplacement du véhicule, et suivant une paroi interne, notamment une face interne du conduit 6. Le déflecteur 10 est mobile entre une position déployée vers l’extérieur dans le prolongement du conduit 6, la position déployée étant de nature à augmenter le flux d’air entrant à l’intérieur du conduit, et une position rétractée, dans laquelle il est replié à l’intérieur du conduit 6.

En détails sur la figure 1 est représenté le déflecteur en position rétractée, c’est-à-dire replié à l’intérieur du conduit. Dans cette position rabattue, ou position repliée du déflecteur 10, le déflecteur 10 est sans interférence avec le flux d’air entrant. La position repliée du déflecteur 10 est la position par défaut du déflecteur 10.

L’ouverture d’entrée 7 du conduit 6 présente dans le mode de réalisation représenté sur les figures, une forme de demi-cercle et le déflecteur 10 s’étend suivant le diamètre w du demi-cercle, suivant la paroi intérieure sensiblement verticale du conduit, bordant le diamètre du demi-cercle. L’ouverture présente par exemple une dimension d’environ 50 à 100 mm suivant X.

Le conduit 6 s’étend notamment selon une direction principale, ou direction principale d’élongation A1. Le conduit 6 comprend au moins un premier tronçon tubulaire 61 s’étendant selon la direction principale A1 , à partir de l’ouverture d’entrée 7. Le diamètre d de la section transversale du premier tronçon tubulaire 61 du conduit 6, est par exemple compris entre 50 mm et 100 mm.

Comme visible sur la figure 1 , la direction principale A1 du conduit 6 forme un angle a dit angle d’inclinaison, avec la direction longitudinale X.

Avantageusement, l’angle d’inclinaison a entre la direction principale A1 du conduit 6 et la direction longitudinale X, qui est aussi la direction du soubassement est compris entre 30° et 60°.

L’angle d’inclinaison a pourra notamment être choisi en fonction du véhicule 100 et/ou en fonction des dimensions d’une roue 2 d’un véhicule. Avantageusement, le conduit 6 est incliné de sorte à déboucher en sortie en direction de l’aval par rapport à la direction verticale Z.

Le déplacement du déflecteur de la position rétractée à la position déployée et de la position déployée à la position rétractée s’effectue par translation. Cette translation s’effectue dans une direction sensiblement verticale, dans le prolongement du conduit 6 suivant la direction principale A1. Le déflecteur 10 est apte à s’étendre perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement au soubassement 23 du véhicule 100 en position déployée.

Avantageusement, une motorisation permet le déplacement en translation du déflecteur 6.

En détail, le système 1 peut comprendre un actionneur relié au déflecteur 10. L’actionneur peut être actif. L’actionneur peut être contrôlé par un ordinateur, notamment par un ordinateur d’un véhicule 100. L’actionneur peut notamment être contrôlé, en particulier de façon active, en fonction de la vitesse du véhicule 100.

Dans un mode de réalisation illustré en figure 1 , le déflecteur 10 s’étend transversalement sur toute la largeur w du conduit 6, ce qui permet de maximaliser le flux d’air à l’intérieur du conduit, pour une dimension de déploiement du déflecteur. Plusieurs hauteurs h1 et h2 de déploiement peuvent être envisagées. Une hauteur de déploiement du déflecteur plus importante h2 supérieure à h1 permet d’envoyer plus de flux d’air à l’intérieur du conduit.

Comme visible en figure 2, dans la position déployée ou position ouverte du déflecteur 10, le déflecteur 10 interfère avec la direction d’entrée ou direction principale A1 du conduit 6, ce qui permet d’augmenter le flux d’air entrant à l’intérieur du conduit.

Avantageusement, l’ouverture de sortie 8 du conduit 6 présente une surface inférieure à la surface de l’ouverture d’entrée 7 du conduit 6 et l’ouverture de sortie 8 du conduit 6 présente par exemple une forme rectangulaire ou sensiblement rectangulaire. De préférence, la forme du conduit 6 à l’emplacement de l’ouverture de sortie 8 est différente de la forme du conduit 6 en amont de l’ouverture de sortie 8. La forme du conduit 6 à l’emplacement de l’ouverture de sortie 8 peut notamment être choisie de sorte que le conduit 6 ne vienne pas en butée contre un ou plusieurs éléments d’une roue 2 ou contre un ou plusieurs éléments associés à une roue 2 d’un véhicule 100.

La forme du conduit permet une meilleure focalisation du flux d’air en sortie du conduit 6.

La surface de l’ouverture de sortie 8 du conduit 6 est par exemple de l’ordre de 15% à 30% plus réduite que la surface de l’ouverture d’entrée 7 du conduit 6. A titre d’exemple d’ordre de grandeur de dimensions, la surface de l’ouverture d’entrée 7 du conduit 6 est par exemple de l’ordre de 10000 mm ² , et la surface de l’ouverture de sortie 8 du conduit 6 est par exemple de l’ordre de 8000 mm ² .

Avantageusement, le conduit 6 peut comprendre un coude 9. Le coude 9 est destiné à optimiser l’orientation du flux d’air sortant du conduit 6, notamment afin que le flux d’air sortant du conduit 6 atteigne la région d’un disque de frein 31 la plus favorable pour refroidir le disque de frein. En détail, il permet d’optimiser la direction et/ou la position d’un flux d’air sortant du conduit 6.

De plus, pour ne pas gêner le débattement de la roue, ce conduit d’acheminement de l’air est entièrement en dehors de l’enveloppe de roue, passant par exemple autour de l’amortisseur pour revenir au plus près du disque de frein. Le conduit 6 peut ainsi comprendre des portions solidarisées en partie avec l’écran de passage de ladite roue.

De plus, le conduit peut présenter une partie souple 62, c’est-à-dire un tronçon tubulaire en matière souple permettant au conduit de suivre les mouvements de la liaison au sol, car la roue étant mobile, elle est susceptible de rebondir entraînant un mouvement relatif entre la sortie et l’entrée du système.

Le conduit 6 comprend ainsi par exemple un premier tronçon tubulaire 61 s’étendant notamment selon la direction principale A1 et un deuxième tronçon tubulaire 63, s’étendant selon une direction principale, ou direction principale d’élongation, A2.

Le premier tronçon tubulaire 61 s’étend notamment de l’ouverture d’entrée 7 du conduit 6 jusqu’au coude 9, le deuxième tronçon 63 s’étend par exemple notamment du coude 9 jusqu’à l’ouverture de sortie 8. La longueur L1 du premier tronçon tubulaire 61 , c’est-à-dire sa dimension selon la direction principale A1 , est par exemple comprise entre 100 mm et 200 mm, par exemple de l’ordre de 150 mm.

La modification de la direction principale du conduit 6 pour le deuxième tronçon 63 par rapport au premier tronçon 61 , ou autrement dit le fait que le conduit 6 comprenne un coude 9, permet notamment d’optimiser le flux de fluide sur le système et donc d’optimiser la ventilation d’un système de freinage 3, en particulier un disque de frein 31 , par de l’air sortant du conduit 6 plus en aval par rapport au cas où le conduit 6 s’étendrait selon la direction principale A1 sur toute sa longueur.

La longueur L2 du deuxième tronçon tubulaire 63, c’est-à-dire sa dimension selon la direction principale A2, est par exemple comprise entre 50 mm et 150 mm, par exemple de l’ordre de 100 mm.

La forme du conduit 6 en sortie ou à son extrémité aval et/ou le coude 9 du conduit 6 permettent aussi notamment d’échapper aux contraintes, liées à une jante d’une roue 2, notamment en termes d’encombrement. Ainsi, le conduit 6 peut être configuré de sorte qu’un flux d’air sortant du conduit 6 atteigne un disque de frein 31 et le ventile, sans que le conduit 6 ne soit en contact avec le disque de frein 31 , ce qui permet d’éviter d’endommager le disque de frein 31 , en évitant notamment que le conduit 6 crée d’éventuels impacts sur le disque de frein 31 .

Le système de freinage 3 est notamment un système de frein à disque. Le système de freinage 3 comprend par exemple un disque de frein 31 et un étrier de frein comportant des plaquettes de frein.

L’ouverture de sortie 8 du conduit 6 peut être située à un emplacement en vis-à-vis d’un disque de frein 31 . La direction principale du conduit 6 en sortie du conduit 6 est de préférence décalée par rapport à un axe de rotation d’une roue 2. Un mode d’exécution d’un procédé de fonctionnement d’un système 1 du type de celui décrit ci-dessus ou d’un véhicule 100 du type de celui décrit ci-dessus est décrit ci-après en référence aux figures 1 , 2 et 3.

Lorsque le véhicule 100 est en fonctionnement, notamment lorsque le véhicule 100 se déplace vers l’avant, de l’air circule selon une direction d’écoulement D vers le véhicule 100. La direction d’écoulement D du flux d’air est par exemple parallèle ou sensiblement parallèle à la direction longitudinale X. Le sens d’écoulement du flux d’air est représenté par une flèche 15 en figure 1 et 2. Le flux d’air représenté est notamment un flux d’air direct ou frontal. Le sens de rotation d’une roue 2 du véhicule 100 est représenté par une flèche 25.

Le conduit 6 du système 1 est incliné de sorte à déboucher en direction de l’aval par rapport à la direction d’écoulement d’air D.

Les figures 1 et 2 représentent de façon schématique le système 1 en fonctionnement, lorsque le déflecteur 10 est en position rabattue pour la figure 1 et en position déployée pour les figures 2 et 3.

Dans la position rétractée du déflecteur 10 représentée en figure 1 , le déflecteur 10 est sans interférence avec la direction d’entrée du conduit 6, il n’interfère pas avec la direction principale A1 du conduit 6. De l’air circule ou s’écoule dans le conduit 6, le flux d’air s’écoulant dans le conduit 6 provenant d’un flux d’air direct et/ou d’un flux frontal et/ou d’un flux d’air s’écoulant sous le véhicule.

Le système 1 est par exemple contrôlé, notamment de façon active, par un actionneur agencé dans le soubassement du véhicule apte à faire passer le déflecteur 10 de la position déployée à la position rétractée et inversement, au moyen d’un procédé de contrôle actif du déflecteur 10. Un tel procédé améliore la capacité de refroidissement des freins et la performance aérodynamique du véhicule, notamment à des vitesses élevées du véhicule, à partir par exemple de 80 km/h. Le déflecteur 10 est apte à être contrôlé en fonction du besoin de refroidissement d’un disque de frein 31 d’un véhicule 100 et/ou du besoin couplé de performance aérodynamique et de freinage.

Le système 1 est par exemple apte à fonctionner selon deux modes : un mode de performance de freinage et un mode de performance combinée aérodynamique et freinage.

Le mode de performance de freinage du système 1 ou du véhicule 100 correspond au mode de fonctionnement du système 1 décrit en relation avec la figure 1. Le mode de performance combinée aérodynamique et freinage du système 1 ou du véhicule 100 correspond au mode de fonctionnement du système 1 décrit en relation avec les figures 2 et 3.

Lorsqu'une performance aérodynamique élevée du véhicule est requise, par exemple sur une autoroute à hautes vitesses, le système 1 fonctionne en mode de performance combinée aérodynamique et freinage. Le déflecteur 10 est alors placé en position déployée comme représenté en figure 2 et 3.

Par exemple, si la vitesse du véhicule 100 est supérieure ou égale à une valeur seuil, notamment supérieure ou égale à 80 km/h, la mise du système 1 et/ou du véhicule 100 dans un mode de performance combinée aérodynamique et freinage peut être réalisée de manière automatique.

Le déflecteur 10 est alors déplacé en position déployée comme représenté en figure 2 et 3, de sorte que le déflecteur 10 puisse augmenter la circulation d’air dans le conduit 6 afin d’améliorer le refroidissement. La forme du conduit permet notamment d’atteindre directement le disque à l’endroit requis pour un refroidissement efficace. La position déployée du déflecteur 10 permet d’augmenter le flux et de remplir au maximum le conduit. La position déployée du déflecteur ou muret améliore aussi la performance aérodynamique du véhicule en déviant l’air incident en amont de la roue placée derrière le déflecteur. Cette configuration permet ainsi une performance combinée freinage et aérodynamique. Plusieurs positions de déploiement peuvent être envisagées h1 et h2 en fonction de la vitesse, de l’environnement véhicule et du pilotage par le conducteur.

Lorsqu'un refroidissement encore plus performant des freins, en particulier d’un disque de frein, du véhicule est requis, par exemple en cas de très forte décélération sur autoroute, et que le disque de frein atteigne une température élevée au-delà d’une température de consigne, malgré l’air supplémentaire envoyé par le déflecteur 10 dans le conduit produisant un refroidissement qui s’avérerait insuffisant, il peut être prévu que le système 1 soit placé en mode performance de freinage. Le déflecteur est dans ce cas rétracté, ce qui est défavorable pour l’aérodynamisme du véhicule, car cette rétractation a alors pour effet de laisser passer l’air incident en direction de la roue. L’arrivée d’air à haute vitesse directement sur la roue et le dispositif de freinage favorise encore plus le refroidissement des freins et permet de faire baisser rapidement la température trop haute du dispositif de freinage. De plus, si la température du dispositif de freinage redevient plus basse que la température de consigne et que le véhicule se déplace toujours à une vitesse supérieure à la vitesse de consigne, un retour au mode performance combinée freinage et aérodynamique peut être envisagé avec un redéploiement du déflecteur, permettant ainsi d’alimenter et de remplir le conduit en air.

De plus, lorsque le véhicule voit sa vitesse redescendre en dessous de la vitesse de consigne, le rabattement total du déflecteur s’opère. Ainsi en basses vitesses, le déflecteur est en position rabattue, ce qui permet notamment de faciliter les franchissements de ralentisseurs en ville notamment.

Le procédé peut ainsi comprendre une ou plusieurs étapes de comparaison de la vitesse du véhicule 100 par rapport à une valeur de vitesse seuil pour le déploiement du déflecteur 10 et une ou plusieurs étapes de comparaison de la température du système de freinage par rapport à une température seuil pour la rétractation du muret dans le cas de hautes vitesses. La valeur seuil de vitesse du véhicule est par exemple de l’ordre de 80 km/h. La valeur seuil de température du système de freinage est par exemple de 680°C, une température de seuil plus basse peut être envisagée, 400°C par exemple.

Le système présente ainsi l’avantage d’être adaptable et de présenter plusieurs possibilités de refroidissement selon l’état du véhicule.

Il permet ainsi d’augmenter la capacité de refroidissement des freins, en augmentant le flux d’air dans le conduit tout en augmentant la performance aérodynamique, tout en permettant la possibilité d’un fort refroidissement si besoin.

De plus, le système est aisé à fabriquer et/ou à assembler et présente un coût réduit. Un tel système a été décrit pour une roue, il est bien sur prévu pour les 2 roues avant d’un véhicule 100.

Bien que l’invention ait été décrite ci-dessus dans le cas d’un système de freinage comprenant un disque de frein, l’invention peut s’appliquer à d’autres systèmes de freinage, par exemple à un système de frein à tambour.

L’invention permet avantageusement d’optimiser le compromis entre des performances aérodynamiques élevées du véhicule, et une capacité de refroidissement élevée du système de freinage ou des freins, en particulier des disques de freins du véhicule lors de fortes décélérations/accélérations sur autoroute. Grâce au contrôle actif du système, en fonction des conditions de fonctionnement du véhicule, des performances aérodynamiques élevées du véhicule, ou une capacité de refroidissement élevée des disques de freins dans les vitesses de déplacement plus importantes et lorsque les freins sont utilisés peuvent être aisément obtenues.