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 dans les avions (lors de l'atterrissage) et dans 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], système d'antiblocage de roues.

Logo de droite signalant un problème d'ABS

Historique[modifier | modifier le code]

La genèse[modifier | modifier le code]

Dans les années 1920, Gabriel Voisin pionnier 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 dépose un brevet d'invention pour un tel dispositif.

Années 1960[modifier | modifier le code]

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, 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[4],[5]. 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[modifier | modifier le code]

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 1975, Bosch achète les brevets et licences à Teldix sur l'élaboration d'un dispositif visant à éviter le blocage des roues d'un véhicule à moteur à combustion interne.

En 1978, Bosch commercialise son ABS électronique (ABS2) et en même temps en fait une marque déposée. 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.

Années 1980[modifier | modifier le code]

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

En 1988, La BMW K1 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 405 Mi16, puis étendu aux 605 et 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 (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 Mondéo.

L'histoire bégaya et Bosch se porta acquéreur en 1996 de l'activité de freinage de Bendix devenu entretemps AlliedSignal. 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. Grâce à ce site, la production d'ABS se poursuit aujourd'hui encore sur le sol français.

Années 2000[modifier | modifier le code]

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 un vélo.

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[modifier | modifier le code]

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Le mécanisme d'ABS sur une moto BMW K75. Notez la roue dentée et le capteur à côté du disque.
Coefficients d'adhérence longitudinale et transversale en fonction du glissement.
Schéma synoptique d'un système électro-hydraulique d'ABS additionnel automobile.

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 :

glissement(%)=\frac{V-R\omega}{V}

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 %[réf. nécessaire] 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[réf. nécessaire]. Ainsi, pour conserver la directivité du véhicule et optimiser la distance de freinage, il convient de réguler le glissement autour de 20 %. C'est le rôle du système ABS.

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[6].

Différence ABS - pilote professionnel[modifier | modifier le code]

Contrairement aux idées reçues, un bon freinage réalisé par un rallyman professionnel sans ABS n'est pas plus efficace qu'avec l'ABS. On s'accorde généralement à dire qu'un freinage roues bloquées est peu efficace et qu'il a le gros inconvénient de ne pas permettre de tourner (et donc d'éviter l'obstacle). En effet, la distance d'arrêt est augmentée car le pneu, avec 100 % de glissement, est loin de son optimum d'adhérence plutôt situé autour de 15 % de glissement (sur la plupart des sols). Par ailleurs, tout le potentiel du pneu est utilisé en longitudinal ce qui ne lui permet pas de gérer des efforts transversaux qui donneraient un pouvoir directionnel (on parle de cercle ou d'ellipse d'adhérence). En revanche, et c'est là que les avis divergent, un freinage sans ABS réalisé par un pilote de course ne rivalise pas, d'une façon générale, avec un freinage réalisé avec ABS, car lorsque le pilote écrase la pédale de frein jusqu'à sentir le blocage d'une roue, il relâche légèrement la pression pour permettre à ce pneu de ne pas glisser. Or le véhicule ralentissant au fur et à mesure du freinage, la force nécessaire pour éviter de bloquer une roue décroît régulièrement ce qui contraint le pilote à relâcher la pression. En résumé, il "tape" dans les freins, puis relâche lentement la pression jusqu'à l'arrêt (il ne s'agit pas de pompage, comme on l'imagine souvent).

Dans le cas d'un véhicule équipé de l'ABS, le conducteur écrase la pédale de frein et laisse l'électronique gérer la pression du liquide de frein sur chacune des quatre roues. C'est-à-dire que non seulement, l'ABS va optimiser le freinage de chacune des quatre roues indépendamment les unes des autres, ce qu'est totalement incapable de faire le pilote avec une seule pédale, mais il va aussi chercher le meilleur point de fonctionnement qui se situe autour de 15 % de glissement, ce qu'un pilote est incapable de faire avec une seule pédale pour quatre roues.

Par ailleurs, quand un pilote laisse le pneu glisser quelques fractions de secondes, le matériau de la bande de roulement s'échauffe très rapidement (>130°C) et ses propriétés d'adhérence se dégradent.

Dernier argument: un pilote (même le meilleur au monde) a un temps de réaction plus long que le système électronique. Pour toutes ces raisons, le freinage ABS n'a pas d'égal.

Cas de la neige[modifier | modifier le code]

Il convient néanmoins de noter certaines exceptions. La dernière partie du freinage (de 10 à 0 km/h) est un peu plus délicate à contrôler. Sur la neige par exemple, l'ABS peut avoir tendance à ne pas suffisamment freiner les roues alors que des roues bloquées permettent un petit amoncellement de neige à l'avant des pneus qui ralentissent le véhicule. Ce désagrément reste faible et les constructeurs ne laissent pas la possibilité de désactiver l'ABS. Sur routes mouillées, l'ABS est d'une efficacité redoutable et il ne faudrait surtout pas le désactiver. Il pourrait parfois exister certaines configurations (pneus très mauvais ou, au contraire, de compétition) qui perturbent l'ABS si ce dernier n'a pas été mis au point avec ce type de pneus (c'est surtout vrai pour l'ESP).

Freinage d'urgence[modifier | modifier le code]

Même avec un ABS, des études, dont certaines en simulateur de conduite, ont démontré que le conducteur, en situation d'urgence, a tendance à ne pas appuyer suffisamment fort sur la pédale du frein. Donc, lorsque le système détecte un passage anormalement rapide de la pédale d'accélérateur à la pédale de frein, c'est lui qui décide de mettre la pression maximale de freinage. Et c'est pour cela que l'on trouve désormais sur beaucoup de véhicules une aide au freinage d'urgence. Celle-ci permet d'avoir une attaque au freinage plus énergique, quitte à relâcher la pression [réf. nécessaire]si le freinage peut être plus doux (plus de distance que prévu).

Conclusion[modifier | modifier le code]

Donc, pour effectuer un bon freinage, il vaut mieux commencer à freiner fort pour ensuite relâcher la pression sur la pédale de frein afin de s'adapter aux conditions, plutôt que l'inverse (bien sûr, un freinage appuyé est moins confortable pour les passagers). Le temps que le conducteur se rende compte que le freinage n'est pas assez appuyé -au moins 1 seconde- s'est alors transformé en une distance parcourue trop grande.

Finalement, si en théorie sur surface sèche, le conducteur expérimenté peut être plus efficace que l'ABS, dans la pratique, avec tous les aléas de la conduite sur route et certaines situations difficilement prévisibles, un système de freinage comportant un ABS est très souvent efficace et plus sûr.

Le fonctionnement de l'ABS est également très dépendant de la bonne qualité du système d'amortissement des trains roulants du véhicule. En effet, un amortissement défectueux ne permet plus de maintenir les roues du véhicule en contact optimal avec la route, provoquant des pertes d'adhérence qui favoriseront les blocages de roues en cas de décélération rapide.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Vocabulaire de l'automobile, sur le site legifrance.gouv.fr
  2. « Ce que vous devez savoir au sujet du ... dispositif de frein anti-blocage (ABS) », Transports Canada,‎ 3 décembre 2008 (consulté le 2009-03-23)
  3. Jean-Paul Brunet, Dictionnaire de la police et de la pègre (américain-français), Paris (France), La Maison du Dictionnaire,‎ 2000, 802 p. (ISBN 2-85608-152-5, lire en ligne)
    « ABS », traduit par « Système de freinage anti-blocage » à la page 175
  4. (en) The Market for Open Innovation - Kathleen Diener et Frank Piller, RWTH Aachen University [PDF]
  5. (en) Five Years and Still No Braking Teves Success at Continental AG - Continental AG, 28 septembre 2003
  6. Mémento de technologie automobile, Robert BOSCH GmbH, 1988

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]