Brevet FR2038322A1 — publié le 19710108

La présente invention a trait à un système de freinage de roue de véhicule. L'invention propose un système de freinage de roue de véhicule comportant un frein capable d'amener la roue à prendre 5 un certain recul de vitesse, des moyens d'actionner le frein et des moyens capables, dans le cas où le freinage maximal est recherché, de faire varier l'effort de freinage de façon à maintenir le recul de la roue à une valeur pratiquement constante ou dans un intervalle prédéterminé. 10 Le terme "recul de la roue" sera utilisé dans toute la ctes'cription > pour désigner le quotient de la différence entre la vitesse à laquelle la roue tournerait si elle était libre et la vitesse actuelle de rotation de la roue freinée, par la vitesse de la roue tournant librement. 15 Lesdits moyens d'actionner le frein peuvent être entraînés par la roue freinée ou par un élément entraîné par celle-ci. Les moyens d'actionner le frein peuvent être constitués par une pompe volumétrique à fluide, qui est entraînée par la roue à freiner par le fait que le frein est actionné par le fluide sous 20 pression. Lesdits moyens de faire varier l'effort de freinage, de façon à maintenir le recul de la roue à une valeur pratiquement constante, peuvent être constitués par des moyens d'engendrer une pression de commande de valeur proportionnelle à la vitesse du 25 véhicule, et par un circuit de fluide au long duquel s'écoule la sortie volumétrique de la pompe, qui est de valeur proportionnelle à la vitesse actuelle de la roue, le circuit de fluide présentant deux restrictions en série, de façon qu'une pression y soit engendrée en aval de la pompe pour donner deux pressions partielles, 30 une première en amont desdites restrictions étant transmise au frein actionné par une pression de fluide, et une seconde, entre les restrictions, et que l*une desdites restrictions soit automati^ quement commandée pour maintenir un rapport sensiblement constant entre la pression de commande et la seconde pression partielle, 35 quelle que soit la vitesse actuelle du véhicule» Dans cette forme de réalisation de l'invention, la première pression partielle tend, quelle que sait la vitesse actuelle 7012544 2 2038322 du véhicule, à varier en fonction de la vitesse de la roue freinée et de la sortie volumétrique correspondante de la pompe, dans le sens d'un accroissement de l'effort de freinage dans le cas d'un accroissement de la vitesse dé la roue» Cet accroissement de l'ef-5 fort de freinage entraîne à son tour un accroissement du recul de la roue, ayant pour effet une réduction de débit de sortie de la pompe,, On peut obtenir de cette façon que la vitesse actuelle de la roue ne dépasse pas sensiblement celle à laquelle la roue tournerait si elle roulait librement, quelle que soit la vitesse 10 actuelle du véhicule. En outre ce recul - mais ce n'est pas indispensable - peut être maintenu sensiblement constant dans un grand intervalle de vitesses du véhicule. La restriction d'amont peut être rendue variable en fonction de la pression de commande. 15 Le côté sortie de la restriction d'aval, peut être sensi blement à la pression atmosphérique. La pression de commande peut être fournie par une pompe entraînée par une autre roue, non freinée ou légèrement freinée ou freinée par intermittence. 20 Les moyens d'engendrer la pression de commande peuvent aussi être constitués par un équipement radar, déterminant la vitesse du véhicule et commandant une source de pression de fluide en fonction de la vitesse du véhicule» Les moyens d'engendrer la pression de commande peuvent 25 encore comporter un second circuit de fluide relié au précédent, dit premier circuit de fluide, et ouvert par des impulsions de pression dans le premier circuit, qui se produisent dans le recul excessif de la roue freinée. Le second circuit peut renfermer un clapet de non—retour, 30 ouvert par les impulsions de pression se produisant dans le premier circuit. On donnera dans ce qui suit une description de certaines formes particulières de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés dans lesquels : 35 - la figure 1 est une vue schématique d'un système de freinage d'une roue de véhicule j - la figure 2 est une vue schématique de détail d'une 7012544 3 2038322 valve dè commande interposée dans le système de la figure 1 ; — la figure 3 est une vue schématique d'une variante du système de la figure 1 ; — la figure 4 est un diagramme représentatif de courbes 5 de variations de l'effort de freinage par unité de charge radiale en fonction du recul de roue, lesdites courbes correspondant à différents états de l'interface entre la roue et le sol de la route» Une roue 10 de véhicule entraîne par l'intermédiaire d'un 10 arbre 11 une poutre volumétrique 12 de fluide hydraulique. L'entrée de la pompe est reliée par un conduit 13 à un réservoir 14 de fluide hydraulique» La sortie de la pompe est reliée par un conduit 15 à l'entrée d'une valve 16 dite de commande de pression ; la sortie de cette valve est reliée à un conduit 17 dont l'extré-15 mité opposée à ladite valve comporte un orifice 18 invariable. Cet orifice est tel que la pression du fluide qui en sort est pratiquement nulle. Dans ces conditions le débit de fluide dans le conduit 15 est proportionnel à la pression de ce fluide. Le fluide sortant par l'orifice 18 est renvoyé au réservoir 14. 20 Le conduit 15 venant de la sortie de la pompe 12 a une branche 19 qui va à l'entrée d'une valve 20, ayant un conduit de sortie 21 relié au réservoir 14 et une soupape 22 commandant la sortie de la valve. La soupape 22 est reliée à un piston 23 coulissant dans un cylindre 24, à l'une des extrémités de la valve, 25 le cylindre 24 est de son côté relié par un conduit 25 à un maître-cylindre (non représenté) j la pression transmise par celui-ci agit sur le piston 23 dans le sens de la fermeture de la sortie de la valve sur le conduit 21. Un ressort (non représenté) sollicite le piston 23 dans le sens opposé au précédent. Le conduit 15 est relié 30 par une autre branche 26, piquée entre le débouché du conduit 19 et la valve 16, à un cylindre de frein de roue 27 renfermant un piston 28, fonctionnellement relié à un frein (non représenté) de la roue 10» Le cylindre 27 et le piston 28 ont été représentés éloignés de la roue 10, pour des raisons de clarté. 35 On se reportera maintenant à la figure 2 où la valve 16 est représentée avec plus de détails pour montrer qu'elle comporte un corps 29 auquel sont reliés d'un côté le conduit 15 et de l'au 7012544 4 2036322 tre le conduit 17. Le corps de valve est divisé en une chambre supérieure et une chambre inférieure par une cloison 30 à épau-lement ; le conduit 15 débouche dans la chambre inférieure et le conduit 17 dans la chambre supérieure. L'extrémité supérieure 31 du corps de valve est fermée par un logement hémisphérique 32» S1étendant sur toute la section de l'extrémité supérieure 31 du corps de valve, une membrane élastique est fixée sur tout son pourtour à celui du corps de valve. Une tige de soupape 34 orientée verticalement est fixée par son extrémité supérieure au centre de la membrane 33 et se termine à son extrémité inférieure par une tête de soupape 35 de forme conique. La cloison 30 est percée d'un siège de soupape 36 conique, susceptible de coopérer avec ladite tête de soupape 35* On appellera la pression régnant dans la chambre supérieure et celle régnant dans la chambre inférieure. La chambre hémisphérique 32 est reliée par un conduit 37 à une autre pompe (non représentée), entraînée par une roue arrière non freinée du véhicule pour établir dans la chambre 32 une pression de commande Pc, variable en fonction de la vitesse du véhicule» On se reportera maintenant au diagramme de la figure 4 qui donne les variations du rapport effort de freinage/charge radiale relatif à une roue de véhicule, en fonction du "recul" de la roue, et cela pour un certain nombre de conditions différentes à l'interface entre la roue et le sol de la route, y compris des variations dans la nature et l'état du sol, ainsi que dans l'effort exercé sur le pneu par une prise de virage. On voit que les pics du rapport effort de freinage/charge radiale se placent en général dans l'intervalle de 10 a 20 $ de recul de la roue. On a tiré une ligne en trait interrompu qui passe par la majpurp partie de ces pics. Le système de freinage décrit ci-dessus est conçu de façon que lorsque la soupape 22 ferme le conduit 19 en vue d'un "freinage" maximal la pression appliquée au cylindre de frein amène la roue à reculer à la vitesse requise pour obtenir le pic du rapport effort de freinage/charge radiale pour les conditions particulières actuelles d'état du pneu et de la route, parmi celles indiquées par le diagramme. Ceci est obtenu par un choix convenable des calibres des orifices 18 et 36 ainsi que de la pression de 7012544 5 2038322 sortie, de la pompe qui engendre la pression de commande P . /qui c La pression P^/varie en fonction du calibre actuel de l'orifice 36 et de la vitesse de la roue prend alors la valeur requise pour que l'effort de freinage exercé fasse prendre à la 5 roue le recul nécessaire. Si la roue accélère momentanément P. î • croît et fait croître l'effort de freinage ; en même temps la croissance de Pq en résultant amène la soupape 35 à. se fermer jusqu'à ce que la valeur de Pq se réduise à celle de Pq } en conséquence un nouvel accroissement de P^ augmente à son tour 10 l'effort de freinage. Il en résulte que la roue perd de la vitesse jusqu'à ce que celle-ci prenne la valeur correcte pour la vitesse actuelle du véhicule, et correspondant au recul optimal. Si la roue ralentit par trop^P^ devient trop faible et par conséquent l'effort de freinage également. Alors PQ est trop faible et la soupape 15 35 s'ouvre jusqu'à ce que Pq devienne égale à P^. Ceci amène P^ à tomber et à réduire en conséquence l'effort de freinage. Ainsi le système ajuste automatiquement l'effort de freinage pour que la vitesse de la roue freinée prenne la valeur requise. Comme la pression de commande Pc varie en fonction de la vitesse de la 20 roue non freinée l'effort de freinage est automatiquement amené à varier jusqu'au niveau requis pour que la roue freinée prenne le recul pour lequel le freinage maximal est obtenu, ce qui correspond au moins approximativement à la courbe en trait interrompu du diagramme de la figure 4» 25 Pour obtenir un plus fort recul de roue aux valeurs élevées du rapport effort de freinage/charge radiale, conformément à l'allure de la courbe joignant les pics dudit rapport sur le diagramme de la figure 4, la soupape 35 est faite conique pour présenter du côté de la pression P^ une surface plus grande que 30 du côté de la pression Pq. Il en résulte qu'aux pressions élevées P est légèrement inférieure à P et P. est corrélativement légè-o 0 ci s rement plus grand, pour exercer un effort de freinage plus grand et produire en conséquence un recul plus important de la roue. On comprend dès lors que la valve 16 amène Pq à varier 35 en tout temps proportionnellement à Pq (en négligeant la faible déviation causée par le fait que la surface de soupape 35 exposée est plus grande du côté de P^ que du côté de P^Comme l'orifice 7012544 6 2038322 18 est invariable et conçu pour que le courant de fluide soit proportionnellement à la pression, le débit de fluide délivré par la pompe à travers le système est proportionnel à P . La valeur de détermine donc la vitesse à laquelle tourne la roue 5 freinée, quelle que soit la vitesse du véhicule, de façon que la vitesse de la roue freinée soit proportionnelle à Pq pour toutes conditions régnantes à l'interface entre pneu et sol de la route. Si donc Pc de grandeur convenable est appliqué par quelque moyen extérieur que ce soit, les conditions de fonctionnement peuvent -{0 être maintenues sur une droite verticale du diagramme de la figure 4, par exemple à un recul de 15 Le fait que la surface exposée de la soupape 35 est plus grande du côté de P^ que du côté de Pq a simplement pour effet d'incliner cette droite pour la faire coïncider avec la ligne en trait interrompu dudit diagramme. 15 On observera que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la forme de réalisation qui vient d'être décrite, sans sortir pour cela du domaine de l'invention. C'est ainsi par exemple qu'au lieu de tirer Pc d'une roue principale du véhicule non freinée porteuse de charge, on peut utiliser pour ce faire 20 une cinquième roue, non freinée et faiblement chargée. D'une autre façon la roue principale^porteuse peut n'être que partiellement freinée ou freinée par intermittence de façon que P puisse être C obtenue par la rotation de cette roue. Dans un autre agencement on utilise un équipement radar pour déterminer la vitesse précise 25 du véhicule et faire servir l'information correspondante à commander la pompe engendrant P . D^ns un autre agencement encore, qui est représenté à la figure 3, un conduit 38 de faible section libre est piqué sur le conduit 17 et est pourvu d'un clapet de non-retour 39. Le conduit 38 forme un T avec un conduit 40 dont 30 une extrémité est reliée par un orifice invariable 42 au réservoir 14 précité de fluide hydraulique et dont l'autre extrémité est raccordée à la chambre hémisphérique 32 (voir fig. 2). On constate que lorsque le recul de la roue s'accroît au-delà des 10 à 20 ^ précités et considérés comme donnant le freinage idéal, des im-35 pulsions de pression sont engendrées par la pompe ainsi que des variations d'état de la valve 16 dans le conduit 15, et ces im-pulsions sont transmises par la valve 16 au conduit 17. Ce signal 7012544 7 2038322 en impulsions est transmis par le clapet de non-retour 39 du conduit 3b à la chambre hémisphérique 32. Une petite ouverture (non représentée) est percée dans le conduit 40 pour amortir le mouvement de la membrane. 5 Quand la pression du fluide dans le conduit 17 devient plus grande que celle régnant dans le conduit 40, du fluide franchit le clapet de non-retour 39» Donc une pression oscillante de fluide dans le conduit 17 amène celle régnant dans 1 e conduit 40 à s'élever jusqu'à une valeur correspondant au maximum de la pression 10 atteinte dans le conduit 17» Quand la pression de fluide dans le conduit 17 tombe au-dessous de sa valeur de pointe, la pression de fluide au-dessus de la membrane 33 de la valve 16 devient supérieure à la pression de fluide Pq qui est égale à la pression régnant dans le conduit 17, de sorte que la membrane s'abaisse et 15 que la soupape se déplace dans le sens de l'ouverture de la valve» Il résulte de cette ouverture de la valve une réduction de la pression de fluide et par suite une réduction de l'effort de freinage. La réduction de l'effort de freinage se traduit par une diminution du recul dè la roue qui était excessifs Entre temps la 20 pression de fluide dans le conduit 40 s'est trouvée réduite par suite des fiâtes par l'orifice 42, de sorte que la différence des pressions d'une face à l'autre de la membrane 33 est réduite et que la soupape 35 tend à refermer la valve. La tendance à la production d'oscillations de pression va donc se poursuivre mais avec 25 des amplitudes décroissantes» Un autre agencement possible remplace par des équivalents électriques les composants, fonctionnant par variations de pression de fluide, des formes de réalisation que l'on vient de décrire. C'est ainsi que l'on peut, au lieu d'une pompe entraînée par une 30 roue, utiliser un générateur à sortie numérique et, au lieu d'un dispositif fournissant la pression de commande Pc, un dispositif à sortie numérique correspondant à la vitesse du véhicule, pour commander un générateur séparé de .pression hydraulique, d'une manière analogue à celle décrite ci-dessus en termes de pressions 35 de fluide. Le dispositif donnant un signal de sortie correspondant à la vitesse dti véhicule peut être constitué par exemple par un équipement radar conçu pour déterminer la vitesse du véhicule et 7012544 8 2038322 pour en fournir un équivalent électrique. Au lieu d'un générateur de signal numérique et d'un dispositif mesureur de la vitesse du véhicule, on peut également utiliser de façon semblable des composants producteurs de signaux analogiques. 5 Les composants de l'une quelconque des formes de réali sation décrites ci-dessus peuvent être miniaturisés et utilisés pour commander une source séparée de fluide hydraulique à haute pression pour le frein au 1 ieu de commander le frein directement. On peut donc utiliser au lieu d'une sortie volumétrique 10 d'une pompe de commande, un agencement générateur d'une pression de fluide proportionnelle à la vitesse de la roue freinée et susceptible d'être comparée directement à une pression de fluide engendrée de façon à être de valeur proportionnelle à la vitesse du véhicule, dans une valve modifiée, commandant le frein, par 15 exemple à partir d'une source séparée de fluide hydraulique à haute pression» Bien que les formes de réalisation décrites ci-dessus aient été indiquées comme se rapportant à un système de freinage de véhicule automobile, il doit être entendu que le domaine de 20 l'invention s'étend à des systèmes de freinage de véhicules d*autres types, par exemple de roues d'avion ou de roues de wagon de chemin de fer. 7012544 9 2038322 RBTOHMCÀIIONS 1o Système de freinage de roue de véhicule caractérisé par le fait qu'il comporte un frein capable d'amener la roue à prendre un certain recul de vitesse, des moyens d'actionner le frein et des moyens capables, dans le cas où le freinage maximal 5 est recherché, de faire varier l'effort de freinage de façon à maintenir le recul de la roue à une valeur pratiquement constante ou dans un intervalle prédéterminée 2. Système de freinage de roue de véhicule selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'actionner le 10 frein sont entraînés par la roue à freiner ou par un élément entraîné par celle-ci. 3» Système de freinage de roue de véhicule selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens d'actionner le• frein sont constitués par une pompe volumétrique à fluide, qui est 15 entraînée par la roue à freiner et par le fait que le frein est actionné par le fluide sous pression. 4. Système de freinage de roue de véhicule selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de faire varier l'effort de freinage, de façon à maintenir le recul de la roue à 20 une valeur pratiquement constante, sont constitués par des moyens d'engendrer une pression de commande de valeur proportionnelle à la vitesse du véhicule, et par un circuit de fluide au long duquel s'écoule la sortie volumétrique de la pompe, qui est de valeur proportionnelle à la vitesse actuelle de la roue, le circuit de 25 fluide présentant deux restrictions en série de façon qu'une pression soit engendrée en aval de la pompe pour donner deux pressions partielles, une première en amont des restrictions étant transmise au frein actionné par une pression de fluide, et une seconde, entre les restrictions, et que l'une des restrictions soit auto-30 matiquement commandée pour maintenir un rapport sensiblement constant e^vtre la pression de commande ét la seconde pression partielle, quelle que soit la vitesse actuelle du véhiculée 5. Système de freinage de roue de véhicule selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la restriction d'amont est 35 rendue variable en fonction de la pression de commande. 6e Système de freinage de roue de véhicule selon la reven 7012544 10 2038322 dication 4, caractérisé par le fait que le côté sortie de la restriction d'aval est sensiblement à la pression atmosphérique. 7. Système de freinage de roue de véhicule selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que la pression 5 de commande est fournie par une pompe entraînée par une autre roue, non freinée ou légèrement freinée ou freinée par intermittence. 8. Système de freinage de roue de véhicule selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que les moyens 10 d'engendrer la pression de commande sont constitués par un équipement radar, déterminant la vitesse du véhicule et commandant une source de pression de fluide en fonction de la vitesse du véhicule. 9. Système de freinage de roue de véhicule selon l'une 15 des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que les moyens d'engendrer la pression de commande comportent un second circuit de fluide relié au précédent dit premier circuit de fluide, et ouvert par des impulsions de pression dans le premier circuit, qui se produisent dans le cas de recul excessif de la roue freinée. 20 10* Système de freinage de roue de véhicule selon la reven dication 9, caractérisé par le fait que le second circuit renferme un clapet de non-retour, ouvert par les impulsions de pression se produisant dans le premier circuit.