Les freins sont très importants pour la vie humaine. Dès que la pédale de frein est levée, ils doivent instantanément revenir à leur position de repos. S'ils ne sont pas entièrement récupérés, des pertes d'énergie peuvent se produire. Le conducteur n'en est pas conscient et n'a aucune influence sur le fonctionnement du frein. Cependant, cela peut entraîner une augmentation de l'empreinte carbone d'un véhicule.
Ce phénomène a été étudié par des scientifiques de l'Institut Paul Scherrer PSI, ainsi que par des collaborateurs d'ANAXAM et de son partenaire commercial Audi Sport. Ils ont montré comment visualiser et optimiser le mouvement des pistons de frein en utilisant les neutrons de la ressource suisse de neutrons de spallation SINQ du PSI pour regarder à l'intérieur d'un étrier de frein. Le disque de frein rotatif est maintenu en place par l'étrier de frein à la manière d'une pince.
Lorsque le conducteur freine, une série de pistons sont poussés vers l'avant par la pression hydraulique de la conduite de frein. Ces pistons compriment les deux plaquettes de frein contre le disque de frein, provoquant le calage du disque en raison des forces de frottement élevées.
Fondé par le PSI, le centre de transfert de technologie ANAXAM à Villigen aide les entreprises industrielles qui souhaitent utiliser l'infrastructure de recherche du PSI. Audi Sport a été le partenaire industriel du projet. Mathias Kolb, ingénieur chez Audi Sport, était en contact avec Matthias Wagner, aujourd'hui ingénieur senior chez ANAXAM. En collaboration avec David Mannes de PSI, ils ont développé une technique qui leur permet de regarder l'étrier de frein en temps réel et de chercher des moyens de l'optimiser. C'est la première fois que cela est réalisé au PSI.
Les partenaires se sont vite rendu compte que ceux-ci ne pouvaient pas être utilisés car les rayons X ne pouvaient pas percer les métaux. Les neutrons sont uniques en ce qu'ils sont extrêmement sensibles aux composés chimiques légers et également presque transparents aux matériaux tels que le métal de l'étrier de frein. Cela révèle que la photo montre clairement du liquide de frein contenant des composés d'hydrogène.
La recherche, qui a commencé en 2021 et s'est terminée cette année, a été rendue possible grâce à la ligne de faisceaux de neutrons et à l'expertise du PSI. L'expérience a été réalisée sur la ligne de lumière Neutra de la source de spallation SINQ. Un détecteur a capté les neutrons se déplaçant à travers le système et a finalement formé une image bidimensionnelle à travers l'étrier de frein.
Un étrier de frein a été monté devant le détecteur par ANAXAM. Un système hydraulique spécialement créé a été ajouté à l'installation qui produit des pressions de freinage réalistes allant jusqu'à 100 bar. La température de l'étrier de frein peut être régulée avec précision dans une chambre climatique pour simuler différents scénarios de fonctionnement. Le disque de frein n'a pas plié lors des essais, contrairement à la route.
Matthias Wagner d'ANAXAM ajoute que cela "pourrait être une possibilité pour de futurs tests d'atteindre des résultats encore plus concluants". Mais étant donné que l'ensemble des mesures a déjà produit un grand nombre de résultats intéressants, cela n'est probablement pas nécessaire.
Les images captées par le détecteur sont un exemple étonnant des capacités de l'imagerie neutronique.
L'étrier de frein est facilement visible, avec six pistons hydrauliques, trois de chaque côté. Les plus petites différences dans le mouvement des pistons sont également importantes.
Il est maintenant clair que le piston inférieur qui entraîne la plaquette de frein extérieure a un jeu approprié de 0,4 millimètre, mais les cinq autres pistons ont moins de 0,3 millimètre de jeu. La flexion vers l'extérieur de l'étrier de frein en forme de pince par la pression des deux plaquettes de frein a également été mesurée avec précision par les chercheurs.
Ce projet est un excellent exemple de la manière dont les compétences d'ANAXAM et de PSI peuvent développer davantage un produit qui a déjà fait ses preuves en production de masse.
Le partenaire industriel a amélioré les performances des pistons de frein à tel point que le jeu entre les trois pistons à l'intérieur de l'étrier de frein a augmenté de 0,1 millimètre, mesuré sous le faisceau de neutrons. Lorsque les freins sont retirés, cela sépare avec succès les plaquettes de frein du disque de frein. Selon David Mannes du PSI, « Nos recherches peuvent aider à réduire les émissions de CO2 des véhicules routiers ».
Source : Techxplore
Günceleme: 31/12/2022 12:51
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