Système anti-blocage des roues

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Le système anti-blocage des roues, plus connu sous l'abréviation « ABS » (de l'allemand « Antiblockiersystem »), est un système d'assistance au freinage utilisé sur les véhicules roulants, limitant le blocage des roues pendant les périodes de freinage intense. Fonction secondaire dans le système de contrôle de traction, elle est utilisée sur les avions (lors de l'atterrissage) et sur les véhicules automobiles ou motocyclettes, où elle fait de plus en plus partie de l'équipement standard. D'autres termes sont également utilisés ou recommandés comme « antiblocage de sécurité^[1] », « système de freinage anti-blocage », « freins anti-blocage^[2],[3] », ou « système d'antiblocage de roues ».

Symbole de droite signalant un problème d'ABS

Historique

La genèse

En 1908, le Britannique J.E. Francis présente un système d'antipatinage pour véhicules ferroviaires^[4].

Dans les années 1920, Gabriel Voisin, pionnier français de l'automobile et de l'aviation, adapte un système d'antiblocage à fonctionnement hydraulique ; ce système permit aux avions d'atterrir sans dérapage sur leurs couloirs, ce qui n'était pas le cas du système de freinage mécanique qui était utilisé alors.

En 1928, l'Allemand Karl Wessel obtient une licence pour un dispositif de freinage d'urgence pour l'automobile, mais ses travaux ne dépassent pas le stade de l'étude.

C'est en 1936 que naît l'idée du système de freinage ABS avec Bosch qui rachète un brevet d'invention et commence à travailler sur un tel dispositif^[4].

Années 1960

Dans les années 1960 les travaux de recherche et développement pour des applications de l'ABS à l'automobile redémarrent à Heidelberg dans la société Teldix (contraction de Telefunken et Bendix, les deux sociétés partenaires du projet). En 1966, la première voiture pourvue d'un ABS mécanique est la Jensen FF équipée d'un ABS de type Dunlop-Maxaret. La société Bendix qui cherchait à commercialiser ce dispositif avait fait réaliser un film de promotion. Le réalisateur en était Claude Lelouch, le présentateur Michel Drucker et le cascadeur n'était autre que Rémy Julienne. Le titre du film était L'Arrêt et comportait quelques très belles images, comme celles qui montraient comment l'homme montant un cheval à cru sans rênes, parvenait à stopper celui-ci.

En 1969, la première génération d'un système antiblocage contrôlé électroniquement est présentée au Salon de l'automobile de Francfort (Internationale Automobil-Ausstellung ou IAA) par la compagnie américaine ITT Automotives qui avait racheté Alfred Teves GmbH^[5],[6]. Et c'est dans cette version du système que la vitesse d'enfoncement de la pédale de frein est mesurée et indique un freinage d'urgence probable.

Années 1970

En 1970, la Citroën SM a failli être équipée d'un ABS Teldix, mais les difficultés financières d'Automobiles Citroën et le premier choc pétrolier ont eu raison du projet d'application. Ce dispositif comprenait environ 1 000 composants analogiques, et était donc très lourd et lent au fonctionnement. Grâce à la technologie numérique, la quantité de pièces pourra être réduite à 140 composants et permettra ainsi une production du système en série.

En 1973, l'Allemand Bosch prend une participation de 50 % dans Teldix GmbH, une entreprise d'électronique, pour finaliser l'élaboration d'un système de freinage antiblocage à gestion électronique^[4].

En 1978, Bosch commercialise son ABS électronique (ABS2) et en même temps en fait une marque déposée^[4]. Les autres équipementiers et constructeurs utiliseront le terme ABV (Automatischer Blockierverhinderer). Et les premiers véhicules à en être dotés en option sont les modèles allemands : Mercedes classe S en octobre et BMW série 7 en décembre^[4].

Années 1980

Le mécanisme d'ABS sur une moto BMW K 75 (couronne dentée et son capteur entre le disque et la jante)

En 1985, la Ford Scorpio est le premier véhicule à en être équipé de série.

En 1988, La BMW K 1 est la première moto à en être doté en option d'un système du fournisseur FAG Kugelfischer et cela coûtait 1 980 DM.

En 1986, à la demande de PSA à qui Bosch refusait de livrer les volumes d'ABS nécessaires à sa stratégie d'équipement, privilégiant les constructeurs allemands, Bendix recommençait le développement d'un système ABS. Le système fut lancé sur la Peugeot 405 Mi16, puis étendu aux 605 et Citroën XM. Renault fut également client de ce système avec la R19. Ces produits ont été fabriqués à Drancy. Compte tenu des développements commerciaux, un deuxième site de production situé à Moulins, dans l'Allier, fut équipé de ligne d'usinage et de montage à partir de 1992. Ce site produisit des systèmes Mécatronic 2 puis 3 pour la Ford Mondeo.

L'histoire bégaya et Bosch se porta acquéreur en 1996 de l'activité de freinage de Bendix devenu entretemps AlliedSignal (en). Cet achat comprenait l'activité ABS d'AlliedSignal. Bien que disposant d'une usine importante en Europe, Bosch décida néanmoins de poursuivre la production d'ABS à Moulins compte tenu des performances de cette usine et lança, en septembre 1997, la production d'ABS 5.3 à destination des constructeurs français et italiens.

Années 2000

En 2003, Daimler-Benz a développé le système, appelé « BAS Plus », en lui couplant un radar de régulation de distance. L'objectif était d'éviter les collisions par l'arrière ou tout au moins d'en diminuer la vitesse d'impact. Si le véhicule suiveur en est aussi équipé, la distance et la vitesse de rapprochement des deux véhicules sont constamment mesurées. En cas de vitesse différentielle trop élevée, une alarme visuelle est déclenchée et la moindre action sur les freins active le freinage d'urgence assisté.

En 2004, l'usine Biria située à Neukirch/Lausitz près de Heidelberg en Allemagne monte le premier système ABS sur une bicyclette.

Depuis 2004, la législation européenne impose l'équipement ABS en série à l'ensemble des nouvelles voitures commercialisées dans l'Union.

En 2005, le système BAS Plus équipe le modèle Mercedes-Benz Classe S W221.

Principe de fonctionnement

Schéma synoptique d'un système électro-hydraulique d'ABS additionnel automobile

Coefficients d'adhérence longitudinale et transversale en fonction du glissement

Le système ABS est constitué d'un capteur de vitesse pour chaque roue, d'un calculateur électronique et d'un système de régulation hydraulique de la pression de freinage. Lors d'un freinage d'urgence, si le système détecte le blocage d'une roue, cela signifie que la pression de freinage est trop forte compte tenu de l'adhérence disponible. Le système va alors pomper le liquide de freins du frein vers le maître-cylindre de façon à baisser la pression jusqu'à ce que la roue soit débloquée. Dès lors que la roue retrouve de l'adhérence, la pression de freinage est à nouveau augmentée de façon à optimiser la performance du freinage. Par conséquent, le système régule la pression de freinage autour du point de blocage de la roue par une succession rapide de blocages/déblocages. Le système fonctionne par impulsions, chose que l'on ressent en général à la pédale de frein qui se met à vibrer au rythme des variations de pression du circuit de freinage^[7].

L'ABS a été conçu à l'origine pour aider le conducteur à conserver la maîtrise de son véhicule, dans le cas d'un freinage dans des conditions d'adhérence précaire (pluie, neige, verglas, gravier…). Celui-ci permet de conserver la directivité du véhicule afin, d'effectuer une manœuvre d'évitement éventuelle, tout en optimisant la distance de freinage, celle-ci augmentant considérablement lorsque les roues se bloquent et que les pneumatiques glissent sur la chaussée.

Le glissement est défini comme l'écart (exprimé en pourcentage) entre la vitesse du véhicule et la vitesse de rotation de la roue concernée :

Lorsque la roue tourne librement, le glissement est égal à zéro, mais lorsque la roue est bloquée, le glissement est égal à 100 % tant qu'il y a adhérence entre la chaussée et le pneumatique. Le coefficient d'adhérence longitudinale est maximal pour un glissement d'environ 20 %^[7]car au delà l'adhérence devient instable et conduit rapidement à un blocage de la roue. Le coefficient d'adhérence transversale est maximal pour un glissement nul. Au-delà de 20 % de glissement, il diminue rapidement pour devenir pratiquement nul lorsque la roue est bloquée^[7]. Ainsi, pour conserver la directivité du véhicule et optimiser la distance de freinage, il convient de réguler le glissement entre 5 et 20 %, c'est le rôle du système ABS^[8].

Notes et références

Annexes

Articles connexes

Liens externes

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