Assistance de Freinage Pneumatique de Renault Twingo

Dossier technique Assistance de Freinage Pneumatique de Renault Twingo
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Assistance de
Freinage Pneumatique
de Renault Twingo
1) LE FREINAGE D’UN VEHICULE AUTOMOBILE...........................................................2
11) STRUCTURE DU SYSTEME DE FREINAGE. .................................................................................... 2
12) FONCTIONNEMENT. ................................................................................................................... 2
2) PRESENTATION DE LA MAQUETTE DIDACTISEE DU LABORATOIRE....................3
21) CONSTITUTION.......................................................................................................................... 3
22) INSTRUMENTATION DE LA MAQUETTE. ........................................................................................ 3
23) PRISE EN MAIN DE LA MAQUETTE. .............................................................................................. 4
3) UTILISATION DU LOGICIEL DE MESURES ET D’ANALYSE. .....................................4
4) FREIN A TAMBOUR POUR VEHICULES AUTOMOBILES...........................................5
5) FREIN A DISQUE POUR VEHICULES AUTOMOBILES OU MOTOCYCLES. ..............6
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1) Le freinage d’un véhicule automobile.
Arrêter un véhicule en toutes circonstances, consiste à transformer son énergie cinétique en chaleur. Un bon
système de freinage doit le ralentir ou l’arrêter dans de bonnes conditions de confort, c’est-à-dire en
assurant au véhicule une bonne stabilité pour lui permettre de conserver sa trajectoire.
11) Structure du système de freinage.
Freins à tambour
(pour roues arrière)
REPARTITEUR
de freinage
AV/AR
Freins à disque
(pour roues avant)
NB : Les véhicules de tourisme sont généralement équipés
à l’intérieur des roues de freins à disques à l’avant et de
freins à disques ou à tambours à l’arrière.
L’exemple ci-dessus présente des freins à disque à l’avant
et à tambour à l’arrière.
12) Fonctionnement.
Fconducteur
Pédalier
Emécanique de rotation
en provenance du moteur
Pompe
à vide
Fpédalier
+
+
pP assistance
Servofrein
Mastervac
Fglobal
Maître
cylindre
pH
pH avant
Frein à
disque
pH arrière
Frein à
tambour
Cf avant
Répartiteur
de freinage
Fassistance
Cf arrière
F signifie action mécanique, p P pression pneumatique, p H pression hydraulique du liquide de freinage, et Cf couple de freinage.
Freiner un véhicule
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Créer une dépression
Pompe à vide
Amplifier "mécaniquement" l'action mécanique du conducteur
Pédalier
Amplifier "pneumatiquement" l'action mécanique du pédalier
Servofrein
Convertir l'énergie mécanique en énergie hydraulique
Maître-cylindre
Répartir l'énergie hydraulique selon la charge du véhicule
Répartiteur de freinage
Convertir l'énergie hydraulique en énergie mécanique
Freins à tambour et à disque
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2) Présentation de la maquette didactisée du laboratoire.
21) Constitution.
La station de freinage est constituée d’éléments standards montés sur les véhicules automobiles de
tourisme Renault (Twingo et Clio).
 la pédale,
 la pompe à vide,
 le servofrein Mastervac,
 le maître-cylindre,
 le répartiteur de freinage hydraulique,
 un frein à disque et un frein à tambour.
22) Instrumentation de la maquette.
La station de freinage du laboratoire a été instrumentée (rajout d’éléments), non pas pour faire une
étude énergétique du freinage qui mettrait en œuvre des puissances de plusieurs centaines de kilowatts,
mais pour étudier et mesurer les paramètres de fonctionnement de la commande du système de freinage.
Ces éléments supplémentaires sont :
 un moteur électrique entraînant la pompe à vide,
 un système de chargement (barre + masse) permettant de simuler une action réglable
appliquée par le conducteur à la pédale de frein,
 un capteur d’effort (F) entre la pédale et le servofrein,
 deux capteurs de pression pneumatique (p1 et p2) sur le servofrein (un pour chacune des deux
chambres),
 une molette (au niveau du répartiteur de freinage) pour simuler différents chargements du
véhicule,
 deux capteurs de pression hydraulique (pav et par) (un pour chaque frein).
 un pupitre avec carte d’acquisition et un logiciel permettant de traiter les résultats des
différentes mesures.
Récepteur: frein à disque
Pompe à vide
p1
p2
Pédalier
p
avant
F
Correcteur
Répartiteur
Maitre cylindre
p
arrière
F
Servofrein
F
Capteur d'effort
d
Capteur de déplacement
Récepteur: frein à tambour
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23) Prise en main de la maquette.

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Repérer TOUS LES ELEMENTS constituant la maquette, ainsi que leur fonction.
Valider avec le professeur.
Allumer le pupitre instrumenté (interrupteur à l’arrière).
Allumer la pompe à vide au moyen de l’interrupteur POMPE situé sur le pupitre.
Attendre quelques secondes la mise en pression de circuit.
Régler la pression p1 du servofrein à l’aide du potentiomètre DEPRESSION du pupitre.
3) Utilisation du logiciel de mesures et d’analyse.
1) Acquisition des données.
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



Allumer le pupitre instrumenté (interrupteur à l’arrière).
Lancer le logiciel AFP mesure.
Cliquer sur le menu [mesures].
Initialiser votre prise de mesure.
Un chronomètre apparaît : 10 s (durée totale d’acquisition).
A partir de cet instant, seul l’appui sur le bouton « départ » du pupitre instrumenté déclenchera le début
des mesures (c’est à dire le départ du chronomètre).
Appuyer sur le bouton « départ » du pupitre instrumenté jusqu'au départ du décompte de temps.
Pendant 10 secondes la centrale va enregistrer toutes les informations provenant des capteurs.
Après ces 10 secondes, la centrale va automatiquement envoyer ces valeurs au PC.
Cliquer sur [fermer].
2) Visualisation des données.





Cliquer sur le menu [courbes].
Cliquer sur "abscisse", puis choisir la variable que vous souhaitez voir en abscisse, en cliquant sur un
des icônes du dessin de gauche.
Cliquer sur "ordonnée", puis choisir la (ou les) variable(s) que vous souhaitez voir en ordonnée, en
cliquant sur un des icônes du dessin de gauche.
NB : "Supprimer" efface les variables sélectionnées en ordonnée.
Cliquer en haut à droite sur la série de mesures que vous souhaitez tracer.
Remarque : vous pouvez tracer plusieurs courbes sur le même graphe.
Cliquer sur [tracer].
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4) Frein à tambour pour véhicules automobiles.
Les freins chauffent…
C'est normal, leur rôle est de transformer la vitesse (énergie cinétique) de la voiture en chaleur (énergie
thermique) !
Le frein à tambour se compose essentiellement :
 d'une partie mobile liée à la roue constituée du :
- tambour 1,
mvt 1/3
 d'une partie liée à l’essieu constituée du :
- flasque 2,
- deux mâchoires 3 et 4, articulées en A et
B avec le support de roue 0,
- dispositif de serrage (cylindre de roue 5)
écartant les mâchoires, sur lesquelles
sont fixées les garnitures (pièces
d'usure), et les pressant sur le tambour 1.
- un ou plusieurs ressorts de traction de
150 à 300N assurant le rappel des
mâchoires.
Avantages.
- L'action du piston sur les mâchoires est située à l'extrémité de ces dernières, donc à l’extrémité de leur
bras de levier. Ceci multiplie la force de serrage ; on obtient ainsi une force de pression supérieure à la
force de serrage.
- De plus, la force de friction produit un couple qui tend à pousser la mâchoire comprimée 4 dans l’arrondi du
tambour, ce qui augmente encore l’effet de freinage.
En revanche, le couple produit par la force de friction réduit la pression sur la mâchoire tirée.
- Le frein à tambour est logé à l’intérieur de la roue, à l’abri des impuretés.
- Un frein à main de stationnement à commande mécanique peut facilement y être installé.
Inconvénients.
- La dimension des freins à tambour est limitée par la taille de la roue.
- Le renouvellement des garnitures prend plus de temps que sur le frein à disque.
- Les dispositifs de rattrapage automatique des jeux sont plus onéreux.
- L’évacuation des produits résultant de l’abrasion et de la chaleur se fait mal. Or, le coefficient de frottement
des garnitures et tambour diminue considérablement lorsque l’échauffement est important. De plus, le
tambour métallique se dilate beaucoup plus que la mâchoire avec sa garniture, de sorte que cette dernière
porte mal, par suite de sa courbe plus serrée. Ainsi, le frein à tambour présente donc une diminution de
l’effet de freinage en cas d’échauffement très important.
Remarques.
- Les tambours sont construits en alliage d'aluminium (légèreté et bonne conductibilité thermique) ou en
fonte (grande résistance à l'abrasion). La résistance à l'abrasion de l'alliage léger étant faible, on prévoit
généralement, dans le premier cas, une couronne intérieure rapportée en fonte.
- La surface de freinage ne doit pas comporter de traces d’usinage ni de stries, car les garnitures seraient
rapidement usées.

Visionner les photos et vidéo sur les freins à tambour situées dans le répertoire SII Elève / Dossier
ressource / Transmission de mouvement / Accouplement temporaire / Frein / Frein automobile.
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5) Frein à disque pour véhicules automobiles ou motocycles.
Fonctionnement.
Le mécanisme est généralement fixé sur le châssis.
En revanche, le disque (d’épaisseur 3 à 30 mm) tourne avec la roue.
L'étrier supporte le(s) piston(s) et les deux plaquettes qui, sous l'action d'une commande généralement
hydraulique, pressent le disque, empêchant ainsi sa rotation.
Le rappel des plaquettes et du piston s’effectue d'une part par un joint carré situé entre le piston et le
cylindre de l'étrier et d'autre part par un léger voile du disque.
Les 2 grands types de freins à disque :
NB : Sur la figure ci-contre, les flèches «
»
matérialisent l’arrivée du liquide de frein
(commandé par la pédale de frein et le
servofrein).
Mvt de
l’étrier
Frein à disque à étrier fixe.
L’étrier est fixe, et est généralement équipé de
deux, voire de trois ou quatre, cylindres de frein
opposés par paires.
Frein à disque à étrier flottant.
L’étrier est en liaison glissière avec le support
(qui est solidaire de l’essieu).
Ce frein ne possède qu’un cylindre, dont le
piston appuie d’un côté contre la 1ère plaquette.
La force de réaction déplace l’étrier flottant
jusqu’à ce que la garniture opposée vienne en
appui de l’autre côté, contre le disque.
Il occupe un espace très restreint du côté de la
roue. L’échauffement du liquide de frein est plus
faible, car il n’y a qu’une surface de piston en
contact direct avec la chaleur de la garniture.
En cas de réparation, il n’y a qu’un cylindre
hydraulique à démonter.
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Avantages des freins à disque.
- Malgré la surface plus faible des garnitures et les pressions plus élevées, le frein à disque a une meilleure
efficacité à chaud que celui du frein à tambour, car l’air de refroidissement peut lécher le disque des deux
côtés.
- L’entretien et le remplacement des garnitures sont faciles.
- L’usure est régulière.
- Le rattrapage du jeu se fait automatiquement.
- L’effet centrifuge et les hautes pressions assurent un parfait autonettoyage.
- Le poids est relativement faible face à la puissance de freinage.
- L’absence de déformation due à ta chaleur de freinage est également un avantage appréciable de ce type
de frein.
Inconvénients des freins à disque.
- La surface efficace de freinage est plus petite que sur le frein à tambour.
- Il n’y a pas d’effet d’autoserrage. On a donc besoin de forces de serrage plus élevées; pour cette raison, on
a généralement recours à un système d’assistance (servofrein).
- L’usure de la garniture est plus rapide.
- L’échauffement local des garnitures, important, exige l’emploi d’un liquide de frein qui évite la formation de
bulles de vapeur dans les cylindres de frein.
- L’installation d’un frein à main de stationnement est plus difficile.
Les plaquettes ou garnitures.
- Elles sont fabriquées dans un matériau plus tendre (Ferrodo) que les disques
(fonte ou en acier coulé) et s'usent progressivement.
- Ces garnitures peuvent être sollicitées jusqu’à 750° environ, et momentanément
jusqu’à 950° C. Leur coefficient de frottement est de 0,25 à 0,5.
- Leur mauvaise conductibilité thermique protège les éléments hydrauliques du
frein d’un échauffement trop important.
- Les plaquettes sont toujours maintenues en léger contact ou à très courte
distance (0,15 mm) du disque. Ce jeu est très légèrement inférieur au voile
maximum admissible du disque, qui est de 0,2 mm.
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