Le freinage Ressources 1 - Mes ressources pédagogiques

Domaine : Liaison au sol.
Formation : BTS AVA
Nature du document :
RESSOURCES 1
Technologie Professionnelle
Institut Supérieur des Formations
Automobiles. Bordeaux
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.
MAINTENIR
(exemple : à un feu tricolore de signalisation)
le véhicule immobilisé.
(exemple : sur une place de parking)
2. Principe de base.
Il s’agit de créer une
qui s’oppose à
FORCE F
l’ENERGIE CINETIQUE E
du véhicule.
FORCE F
ENERGIE CINETIQUE E
est alors transformée en
L’énergie cinétique
La solution consiste à ralentir la rotation des roues par
élément SOLIDAIRE de la roue en rotation.
pertes calorifique .
entre un
FROTTEMENT
élément FIXE du véhicule
et un
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 à une vitesse de 80 km/h et pour un effort
inférieur à 50 daN sur la pédale.
-2
Immobilisation du véhicule sur une pente ascendante ou
descendante de 18 % minimum.
Frein de stationnement
Mécanique ou Electrique
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.
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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.
-2
: décélération (ms )
-1
: vitesse (ms )
: temps (s)
=
Fonction de l’adhérence, la décéleration s’écrit aussi :
-2
= . : accélération de la pesanteur (ms )
: coefficient d’adhérence
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
Distance de réaction Fin de freinage
(arrêt éventuel du véhicule)
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)
= . + (
− )²
2. Exemple de calcul d’une distance d’arrêt
Hypothèses :
-1
-1
Vitesse initiale du véhicule : Vi = 90 km.h soit 25 m.s
-2
a = 6 ms
Temps de réaction = 0,75 s
: distance d’arrêt (m)
-1
: vitesse initiale (ms )
-1
: vitesse terminale (ms )
: temps de réaction (s)
-2
: décélération (ms )
= 25. 0,75 + = 18,75 + Dominique Fraysse – BTS AVA\Support de cours\Technologie Professionnelle\ Le freinge\Ressources1.
(25 − 0)²
2. 6
625
= 70,8
12
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Exemple de distances et temps d’arrêt
Conditions :
Légende :
Sol sec
Temps de réaction : 0.75 s
-2
Décélération : 6 ms
Vitesse en km.h
-1
Distance durant le temps de réaction
50
Distance d’arrêt
3.06
Temps nécessaire à l’arrêt
26.5
10.1
70
3.99
46
14.6
90
4.92
18.7
70.7
110
5.84
22.9
101
130
6.76
27.1
135.6
5.3 L’énergie cinétique.
1
− = . . ²
2
: Energie cinétique en début de freinage (Joules)
: Energie cinétique en fin de freinage (Joules)
-1
: vitesse initiale (ms )
-1
: vitesse terminale (ms )
: masse du véhicule (kg)
Exemple de calcul de l’énergie cinétique
Hypothèses :
-1
-1
Vitesse initiale du véhicule : Vi = 90 km.h soit 25 m.s
-1
Vitesse terminale : Vt = 0 km.h
Poids roulant du véhicule = 1530 kg
1
. 1530. 25 0²
2
1
. 1530. 25 0²
2
475 !
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
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Le travail des actions est égal à l’énergie cinétique dégradée pendant le freinage, donc :
"
= − Wit : 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 :
"
= &'. '
&': force de freinage (N)
' : distance de freinage (m)
Exemple de calcul de la force de freinage
Hypothèses :
( ∶ 475 kJ
Distance de freinage : 52,1 m
&' = "
'
&' = 475000
52,1
&' = 9117,
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.
Sens de déplacement du véhicule
Cercle de Kamm
Force de freinage
Force de guidage
Composante
longitudinale
Composante
transversale
Force de traction
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 = * − . 100
*
λ: % de glissement
Vv: vitesse du véhicule (ms-1)
Vr : 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.
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