Le freinage Ressources 1 - Mes ressources pédagogiques

Dominique Fraysse – BTS AVA\Support de cours\Technologie Professionnelle\ Le freinge\Ressources1.
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Institut Supérieur des Formations
Automobiles. Bordeaux
Formation : BTS AVA
Domaine
:
L
iaison au sol.
Nature du document :
RESSOURCES 1
Technologie Professionnelle
Le freinage.
Version : Formateur
1. Rappel des fonctions à remplir par le système de freinage.
 RALENTIR le véhicule. (exemple : à l’approche d’un virage)
 ARRÊTER le véhicule. (exemple : à un feu tricolore de signalisation)
 MAINTENIR le véhicule immobilisé. (exemple : sur une place de parking)
2. Principe de base.
Il s’agit de créer une FORCE F qui s’oppose à l’ENERGIE CINETIQUE E du véhicule.
L’énergie cinétique est alors transformée en pertes calorifique .
La solution consiste à ralentir la rotation des roues par FROTTEMENT entre un élément FIXE du véhicule et un
élément SOLIDAIRE de la roue en rotation.
3. Les qualités attendues du système de freinage.
Qualités attendues Caractéristiques
EFFICACITE Le freinage doit s’effectuer dans un temps et sur une distance les plus petits possibles
STABILITE Le freinage doit s’effectuer avec conservation de la trajectoire du véhicule
PROGRESSIVITE Le freinage doit être proportionnel à l’effort du conducteur
CONFORT Le conducteur doit fournir un effort minimum sur la pédale
4. Frein de service et frein de stationnement.
Tout conducteur doit être en mesure de maîtriser et de contrôler à tout moment :
 la vitesse de déplacement de son véhicule en fonction des conditions de circulation,
 c’est le rôle du frein de service.
 d’immobiliser son véhicule lors d’un arrêt ou d’un stationnement,
 c’est le rôle du frein de stationnement.
Fonctions Sous-systèmes Cahier des charges imposé au constructeur
Frein de service Hydraulique Décélération de 5,8 ms
-2
à une vitesse de 80 km/h et pour un effort
inférieur à 50 daN sur la pédale.
Frein de stationnement Mécanique ou Electrique
Immobilisation du véhicule sur une pente ascendante ou
descendante de 18 % minimum.
Remarque
: L’utilisation de la position ‘‘parking’’ d’une boîte à vitesse automatique
ne peut en aucun cas être assimilée à un frein de stationnement.
La notion de frein de secours : Avec l’apparition de systèmes de frein de stationnement à commande électrique, la notion de
frein de secours est devenue toute relative. D’ailleurs au contrôle technique, ne sont contrôlés, par l’intermédiaire du frein
de stationnement, que les véhicules équipés d’un système de freinage simple circuit et répertoriés comme contrôlables sur la
base de données techniques de l’Organisme Technique Central.
FORCE F ENERGIE CINETIQUE E

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5. Grandeurs physiques mises en jeu.
5.1 La décélération.
C’est la quantité de vitesse perdue par unité de temps.
Fonction de l’adhérence, la décéleration s’écrit aussi :
5.2 La distance d’arrêt.
C’est la distance parcourue pendant le temps de réaction + la distance parcourue pendant le temps de freinage.
Hypothèse : le temps de réponse du système est négligé.
Détection de la cause de
freinage
Action du conducteur
Début de freinage réel Fin de freinage (arrêt éventuel du véhicule)
 Distance de réaction   Distance de freinage 
La distance parcourue pendant le freinage est fonction :
- de la vitesse initiale du véhicule,
- du coefficient d’adhérence entre enveloppe de pneumatique et sol,
- de la décélération possible,
- du type et de l’état de la suspension
- du type et de l’état de dispositif de freinage
La distance parcourue pendant le temps de réaction est fonction du facteur physiologique de l’individu et de son état de
santé. (environ 0.75 seconde mais peut être augmenté dans de grandes proportions)
Exemple de calcul d’une distance d’arrêt
Hypothèses :
 Vitesse initiale du véhicule : Vi = 90 km.h
-1
soit 25 m.s
-1
 a = 6 ms
-2
Temps de réaction = 0,75 s
: décélération (ms
-
2
)
: vitesse ( ms
-1
)
 : temps (s)
: accélération de la pesanteur (ms
-2
)
: coefficient d’adhérence
: distance d’arrêt (m)
: vitesse initiale ( ms
-1
)
 : vitesse terminale ( ms
-1
)
: temps de réaction (s)
: décélération (ms
-2
)

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Exemple de distances et temps d’arrêt Conditions :
 Sol sec
 Temps de réaction : 0.75 s
 Décélération : 6 ms
-2
5.3 L’énergie cinétique.
    1
2. .   ²
Exemple de calcul de l’énergie cinétique
Hypothèses :
 Vitesse initiale du véhicule : Vi = 90 km.h
-1
soit 25 m.s
-1
 Vitesse terminale : Vt = 0 km.h
-1
Poids roulant du véhicule = 1530 kg
5.4 Le travail des actions qui s’opposent au déplacement du véhicule.
Les actions qui s’opposent au déplacement du véhicule sont :
- la résultante de l’action de l’air sur le véhicule
- la résistance au roulement
- le poids du véhicule
- l’action du sol sur les pneumatiques
- la résistance due au frottement des organes mécaniques
- l’action du système de freinage
6.76
5.84
4.92
3.99
3.06
50
130
70
90
110
10.1
14.6
1
8.7
22.9
27.1
26.5
46
70.7
101
135.6
Légende :
Vitesse en km.h
-1
Distance durant le temps de réaction
Distance d’arrêt
Temps nécessaire à l’arrêt
: Energie cinétique en début de freinage (Joules)
: Energie cinétique en fin de freinage (Joules)
 : vitesse initiale ( ms
-1
)
: vitesse terminale ( ms
-1
)
: masse du véhicule (kg)
1
2
.
1530
.
25
0
²
    1
2. 1530. 25  0²
475
!

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Le travail des actions est égal à l’énergie cinétique dégradée pendant le freinage, donc :
 : Travail entre le début et la fin de freinage (Joules)
5.5 Le travail de la force de freinage.
Par hypothèse, en phase de freinage sur un plan horizontal, on néglige la résultante de l’action de l’air sur le
véhicule, la résistance au roulement et la résistance due au frottement des organes mécaniques. Par conséquent :
Exemple de calcul de la force de freinage
Hypothèses :
   475 kJ
 Distance de freinage : 52,1 m
5.6 L’adhérence entre pneumatique et chaussée.
Préalable : L’enveloppe du pneumatique est un corps déformable, par conséquent les lois sur le frottement
(loi de Coulomb) ne peuvent pas être appliquées.
5.6.1 Les composantes longitudinale et transversale.
5.6.2 Le glissement.
La surface d’appui d’une enveloppe sur le sol ne peut transmettre d’effort de traction, de freinage et de
guidage que si elle se déforme.
L’expérimentation montre que le coefficient d’adhérence évolue en fonction du glissement :
Le glissement est défini par la relation :
λ     
: force de freinage (N)
: distance de freinage (m)
Composante
longitudinale
Cercle de Kamm
Composante
transversale Force de traction
Force de guidage
Force de freinage
Sens de déplacement du véhicule
λ
: % de glissement
: vitesse du véhicule (ms-1)
 : vitesse circonférentielle du pneumatique (ms-1)

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5.6.3 L’évolution du coefficient d’adhérence en fonction du glissement.
5.6.4 L’évolution du coefficient d’adhérence longitudinale en fonction du glissement, de l’état de
la chaussée et de la vitesse du véhicule.
1. Route sèche
2. Route mouillée
3. Neige molle
4. Verglas
5.6.5 L’évolution du coefficient d’adhérence longitudinale et transversale en fonction de l’angle
de dérive du pneumatique.
Rappel de la notion de dérive du pneumatique.