Brevet FR2035148A1 — publié le 19701218

Ii*invention se rapporte à un dispositif d'asservissement des freins d'un véhicule, notamment destiné à éviter le "blocage des roues et qui commande la pression du fluide de freinage envoyée à un ou plusieurs des freins en fonction de 1 * adhérence 5 entre le sol et une ou plusieurs des roues» les dispositifs de ce genre qui étaient connus jusqu'à présent sont basés sur le glissement ou l'accélération angulaire de la roue et, dans ces dispositifs, on fait intervenir pour l'asservissement, l'une de ces grandeurs ou encore les deux» 10 Toutefois, un inconvénient de ces dispositifs consiste en ce que ces grandeurs de référence ne sont que des grandeurs indirectes tandis que la force de freinage proprement dite qui s'exerce entre la roue et le sol et qui dépend de 1*adhérence existant au moment considéré n'est pas mesurée directement» 15 l'invention vise à éliminer ces inconvénients et à réa liser un dispositif du genre cité au départ, et qui mesure directement la force de freinage et l'adapte à l'adhérence entre la roue et le sol» l'invention consiste en ce que, dans les moyens de montage du frein ou des freins ou de la garniture de 20 frein, est incorporée une capsule dynamométrique ou une jauge de déplacement, qui commande une soupape intercalée dans la conduite du fluide de freinage en fonction de la variation de la force de freinage» la capsule dynamométrique mesure directement la force de freinage tandis que la jauge de déplacement 25 mesure cette force indirectement, par l'intermédiaire de la fixation, qui se comporte élastiquement dans certaines limites» En appliquant le principe de l'invention dans un dispositif du genre décrit ci-dessus, il est possible d'agencer sur les moyens de montage de la roue, entre la roue ou les roues et 30 le véhicule, une capsule dynamométrique ou une jauge de déplacement, qui répond dans une direction horizontale et qui commande la soupape agencée dans la conduite du fluide de freinage en fonction de la variation de la force de freinage. Pour permettre un réglage avantageux, la capsule dyna-35 mométrique ou la jauge de déplacement peut être connectée à un dispositif comparateur qui est relié, par ailleurs, à un dispositif de mesure de la force de freinage appliquée, e'est-à- 09843 2 2035148 dire de la force de serrage du frein» On peut, par ce moyen, adapter la force de freinage appliquée, c'est-à-dire la force de commande du frein à la force de freinage maximale qu'il est possible de faire intervenir entre la roue et le sol» 5 le dispositif de mesure de la force de freinage appli quée peut être constitué par un appareil qui mesure la force de la réaction exercée sur la fixation de la garniture du freino Pour mesurer la force de freinage appliquée, il est encore possible d'intercaler un capteur manométrique connu en soi, 10 dans la conduite du fluide de freinage. Bans une forme simple de réalisation de l'invention, il est possible de connecter à la capsule dynamométrique ou à la jauge de déplacement,un interrupteur à niveau qui est relié à la soupape» Cet interrupteur à niveau commande la soupape lors-15 qu'on a atteint un seuil de valeur de variation dans le temps de la force de freinage effective» Il se produit une chute de pression dans la conduite du fluide de freinage, lorsque la capsule dynamométrique ou la jauge de déplacement détecte que la force de freinage effective instantanée, ne croît plus c'est-20 à-dire que l'on a atteint la force de freinage maximum possible* Pour réaliser un dispositif comparateur qui, lorsque la force de freinage effective dont la valeur maximale dépend de l'adhérence entre la roue et le soi, ne croît plus, empêche la force de freinage appliquée de croître, l'interrupteur à 25 niveau peut être connecté à l'entrée d'une porte ET dont l'autre entrée est reliée à tin autre interrupteur à niveau qui est connecté au dispositif de mesure de la force de freinage appliquée» On obtient par" ce moyen que l'asservissement ne répond que lorsque la pression du fluide de freinage croît ou est 30 constante mais non pas lorsqu'elle diminue» Ceci garantit la fermeture de la soupape en cas de forte diminution de la force de freinage appliquée. Pour réduire le nombre des processus de réglage nécessaires et, par conséquent, le débit de fluide de freinage et 35 également pour rendre ce nombre de processus indépendant des constantes de temps, la capsule dynamométrique ou la jauge de déplacement et le dispositif de mesure de la force de freinage 70 09843 3 2035148 appliquée peuvent être connectés à un amplificateur différentiel qui est lui—même relié à la soupape par l'intermédiaire d'un interrupteur à niveau. Il est particulièrement avantageux que la capsule dyna-5 mométrigue ou la jauge de déplacement et le dispositif de mesure de la force de freinage appliquée soient connectés à un formateur de quotient, qui est lui—même relié à un interrupteur à niveau qui commande la soupape. Cette forme de réalisation apporte un avantage supplémentaire en ce sens que le quotient 10 formé est indépendant de la valeur absolue de la pression et de l'accroissement de pression introduit» L'asservissement que l'on peut obtenir avec cette forme de réalisation fonctionne donc aussi bien en cas de freinage énergique qu'en cas de freinage faible et indépendamment de la valeur maximale momen-15 tanée de la force de freinage et, par conséquent, également indépendamment de l'adhérence. Afin de pouvoir se dispenser dans toutes les formes de réalisation de l'invention, d'utiliser des éléments de commande à action rapide et coûteux, il est particulièrement avantageux 20 d'intercaler un différentiateur en amont du ou des interrupteurs à niveau. Ce différentiateur ou ces différentiateurs forment la dérivée première, ou également la dérivée seconde, de la grandeur dont la courbe de variation est plus raide de sorte que les variations du profil de la grandeur se produisent plus 25 rapidement et peuvent donc être captées plus rapidement. Pour affiner l'asservissement pendant l'accroissement et la décroissance de la pression, il est possible d'intercaler dans la conduite du fluide de freinage deux soupapes commandées séparément® Dans ce cas, il est naturellement nécessai-30 re de prévoir dans toutes les formes de réalisation, deux seuils distincts dans les interrupteurs à niveau, le seuil le plus bas fermant la soupape qui commande l'accroissement de la pression tandis que le deuxième seuil plus élevé, commande la diminution de la pression. On peut, par ce moyen, réduire le 35 nombre des processus de réglage tandis que l'on se rapproche d'une façon plus fevorable de la valeur optimale. La description qui va suivre, en référence aux dessins 70 09843 4 2035148 annexés, donnés surtout à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée» Sur les dessins annexés; - la figure 1 est une représentation schématique d'un 5 dispositif suivant l'invention } - la figure 2 représente une autre forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention ; - la figure 3 est un schéma construction et d'agencement des organes de commande dans tua dispositif suivant l'invention ; 10 - les figures 4 à 6 représentent la fonction représenta tive de la variation des grandeurs ainsi que la dérivée première et la dérivée seconde de cette fonction j - la figure 7 montre une autre forme de réalisation de l'agencement et de la construction des organes de commande ; 15 - les figures 8 à 10 sont des graphiques des fonctions représentatives des grandeurs de la forme de réalisation de la figure 7» et d'une dérivée première} - la figure 1.1 représente une autre variante de montage et d'utilisation d'organes de commande ; 20 - les figures 12 à 14 sont des graphiques des fonctions représentatives des variations des grandeurs et d'une dérivée première ; et, - la figure 15 est un détail d'une autre forme de réalisation» 25 Pour mesurer directement la force de freinage K qui s'exerce lors du freinage entre une roue 1 d'un véhicule automobile et le sol 2 sur lequel ce véhicule roule, on intercale entre la roue 1 et son appui horizontal 3» "Qne capsule dynamométrique 4 qui agit dans le sens horizontal» Cette capsule 4 30 mesure directement la valeur de la force de freinage K qui se manifeste au moment du serrage du frein, c'est-à-dire au moment où la garniture de frein 5 est pressée contre le disque 60 Etant donné que l'appui 3 de la roue présente en général une certaine élasticité, on peut sans difficulté monter à la place 35 de la capsule dynamométrique 4 une jauge de déplacement qui capte les déformations qui se produisent et qui représentent également directement la grandeur de la force de freinage 09843 5 2035148 effective E. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, on. mesure également directement la force de freinage effective qui dépend de 1*adhérence, c'est-à-dire du coefficient de frottement, 5 entre la roue 1 et le sol 2. La garniture 5» qui peut être appliquée contre le disque 6 par un piston de frein 8 monté dans un cylindre de frein 7» est montée de façon à pouvoir se déplacer par rapport au piston 8. La garniture 5 est fixée à une monture 9 par l'intermédiaire d'un ressort 10. Dans un freinage, 10 la déformation du ressort 10 qui est mesurée par une jauge de déplacement 11 constitue -une mesure de la force de freinage K qui se manifeste effectivement entre la roue 1 et le sol. Si, pour simplifier, on suppose la roue 1 et le disque de frein 6 sans masse, le ressort 10 n'est déformé que par la force de 15 freinage E qui agit tangentiellement entre la roue 1 et le sol 2, indépendamment de la force de freinage appliquée. En remplacement de la jauge de déplacement 11 et du ressort 10, on pourrait également utiliser une capsule dynamométrique qui retiendrait la garniture 5» Ear ailleurs, il serait également possi-20 ble de relier l'ensemble du frein, y compris le cylindre de frein, à un support, par l'intermédiaire d'un ressort et d'une jauge de déplacement ou par l'intermédiaire d'une capsule dynamométrique . Pour adapter la force de freinage KB appliquée par le 25 conducteur à la force de freinage maximale K qu'il est possible de faire agir entre la roue 1 et le sol 2 ou, plus exactement pour adapter les moments de freinage l'un à l'autre, il est nécessaire de prévoir un dispositif qui capte la force dé freinage appliquée KB. Pour cela, on peut par exemple mesurer 30 directement la force de réaction qui s'exerce sur le point de fixationde la garniture de frein 5» par exemple dans l'étrier du frein. Toutefois, il est également possible de mesurer sans difficulté la pression intérieure de la conduite 12 du fluide de freinage, mesure pour laquelle il est possible d'utiliser 35 des capteurs maiiométriques de réalisations très diverses. Ceci est rendu possible du fait que le coefficient de frottement entre la garniture de frein 5 et le disque 6, en particulier 70 09843 6 2035148 dans les freins modernes et du moins à l'état sec, est indépendante de l'écoulement du temps aussi "bien que de la vitesse. On a représenté sur la figure 3» une forme simple de réalisation d'asservissement de la force de freinage E. la 5 force de freinage mesurée E est tout d'abord différentiée deux fois successivement par deux différentiateurs 13 et 14» La fonction représentative de la grandeur E est représentée sur la figure 4, la dérivée première K1 sur la figure 5 et la dérivée seconde E* sur la figure 60 Du deuxième différentiateur 10 14, la grandeur K" est transmise à un interrupteur à niveau 15 à la sortie duquel il se manifeste un signal lorsque la dérivée seconde K" devient supérieure à un seuil négatif S® Si le frein est serré à partir de l'instant tQ et que la pression de freinage croît continuellement, la force de freinage effective E 15 accompagne les variations de la force de freinage appliquée EB avec des écarts minimes qui sont par exemple provoqués par le petit glissement normal jusqu'à l'instant t^. A cet instant t^, on a atteint la force de freinage maximale possible E, qui est définie par l'adhérence entre la roue 1 et le sol 20 Ensuite, 20 la force de freinage effective E ne croît plus. En ce qui concerne la dérivée première E' de la grandeur E il se manifeste à l'instant t/j une impulsion négative» La figure 6 montre que, peu après, la valeur de la dérivée seconde E* devient inférieure au seuil S sur lequel est réglé l'interrupteur à niveau 15» 25 Ceci a pour effet d'actionner, par 1 'intermédiaire d'une porte ET 16, une soupape 1? qui est intercalée dans la conduite de freinage par exemple en amont du cylindre de frein de roue, de telle manière que- la pression diminue dans la conduite de fluide de freinage. Par exemple, il est possible de prévoir 30 pour cela un distributeur qui interrompt l'arrivée de la pression et décharge le cylindre de frein» Sous l'effet de ce processus de réglage, l'impulsion devient à nouveau inférieure au seuil S de sorte que la soupape 17 se referme« Le processus suivant du réglage peut ensuite commencer. 35 Pour l'asservissement, il est avantageux de tenir compte de la force de freinage appliquée EB. A cet effet, la grandeur qui est fournie par l'un des dispositifs décrits plus haut et 09843 7 2035148 qui servent à capter la force de freinage appliquée kb est transmise à un. différentiateur 18 qui forme la dérivée première kb1 de la grandeur kb et transmet cette dérivée, à un autre interrupteur à niveau 19» Ce dernier produit un signal lorsque 5 la première dérivée kb' devient inférieure à une valeur négative déterminée. Cette valeur est également transmise à la porte ET 16. Cette porte ET n'est donc rendue conductrice pour la transmission des signaux de commande issus de la force de freinage effective k que lorsque le deuxième interrupteur à 10 niveau 19 n'est pas manoeuvré. Ceci a pour effet que l'asservissement ne répond que lorsque la pression de freinage appliquée par le conducteur, c'est-à-dire la force de freinage kb croît ou est constante et non pas lorsque cette force diminue. Ceci garantit la fermeture de la soupape 17 en cas de brusque dimi-1-5 nution de la force de freinage appliquée kb. Pour réduire le nombre des processus de réglage nécessaires et réduire par ce moyen le débit de fluide de freinage et également pour éviter dans une grande mesure l'accord de constantes de temps, on peut prévoir une forme de réalisation 20 suivant la figure 7. En partant des grandeurs tirées de la force de freinage effective k et de la force de freinage appliquée kb, on forme la différence Ak. A cet effet, ces deux grandeurs sont transmises à un amplificateur différentiel 20. la différence Àk ainsi obtenue (figure 9) est différentiée 25 par un différentiateur 21 pour donner la dérivée première Ak' et cette dérivée est transmise à un interrupteur à niveau 22 qui est connecté à une soupape 17 comme sur la figure 3 70 09843 8 2035148 E» A partir de cet instant t^, il se manifeste une différence importante, c'est-à-dire une différence capable ^E entre la force de freinage appliquée EB et la force de freinage effective Eo la valeur de AK' devient ainsi supérieure à un seuil S 5 après l'instant tyj, de sorte que l'interrupteur à niveau 22 débite un signal et ouvre la soupape 17 « A ce moment, la force de freinage appliquée EB diminue aussi bien que la force de freinage effective F jusqu'à ce que, à l'instant t£» la dérivée de la différence devienne à nouveau inférieure au seuil S0 En-10 suite, la roue 1 recommence à accélérer et l'effet de freinage reprend, le processus de réglage suivant se produit ensuite. l'utilisation d'un différentiateur 21 en amont de l'interrupteur à niveau 22 pour la formation de la dérivée première AK', de la différence «£kE, est en général avantageuse parce 15 Que le temps de réponse des éléments de commande, c'est-à-dire principalement de: la soupape 17 est relativement grand-, et qu' il est donc nécessaire de prévoir une avance à l'ouverture. Naturellement, dans le cas d'organes de réglage rapide, il est possible de se dispenser de la différentiation et de prendre 20 pour le seuil S directement la différence ^vE, comme on l'a indiqué sur la figure 9. Sur la figure 11, on a représenté une autre forme de réalisation de l'agencement et de la construction des éléments de commande dans laquelle on forme, en partant des grandeurs 25 tirées des dispositifs décrits, et qui correspondent à la force de freinage effective E et à la force de freinage appliquée EB, un quotient Q. A cet effet, on transmet les grandeurs E et EB à un formateur de quotient 23, qui transmet le quotient Q obtenu, par l'intermédiaire d'un différentiateur 24, à un in-30 terrupteur à niveau 25 qui est connecté à une soupape 17» comme dans les formes de réalisation des figures 3 ët 7« Pour la formation du quotient on peut utiliser des appareils électromécaniques qui comportent, par exemple des potentiomètres. Toutefois, dans certains cas, il peut se produire que ces for-35 mateurs de quotient soient trop lents de sorte que l'on peut être amené à utiliser plus avantageusement des multiplicateurs paraboliques. Par ailleurs, il est possible d'utiliser des 70 09843' 9 •2035148 formateurs de quotients qui utilisent des "plaques de champ", l'effet Hall ou bien des éléments opto—électroniques. Pour accélérer la réponse, il est avantageux, dans la plupart des cas, d'utiliser le différentiateur qui, à partir du quotient 5 Q représenté sur la figure 3» forme la dérivée première Q' représentée sur la figure 4. Il est possible de régler l'interrupteur à niveau 23, soit sur un seuil S1 qui correspond au quotient Q de la figure 2, soit sur un seuil S2 qui correspond à la dérivée première Q* selon la figure 14. 10 Si, ici également, on serre le frein à l'instant tQ, la force de freinage appliquée EB croit constamment. La force de freinage effective E accompagne cette variation jusqu'à, l'instant tyj. Jusqu'à cet instant t^, le quotient Q correspond donc à peu près à la valeur 1 puisque les différences séparant la 15 force de freinage effective E et la force de freinage appliquée KB ne sont que très faibles. Par contre, après l'instant t^, le quotient Q cro£t fortement. Ce coude est encore beaucoup accentué dans la dérivée première Q' du quotient Q, voir figure 14. Peu après l'instant t^, le seuil S1 ou S2 de l'interrupteur 20 à niveau 25 est dépassé. Ceci a pour effet que la soupape 17 s'ouvre et que la force de freinage appliquée EB diminue à nouveau. Etant donné que, à ce moment, le quotient Q et sa dérivée première Q' diminuent également, les grandeurs deviennent inférieures aux seuils S1 et S2 respectivement à l'instant 25 t2, de sorte que la soupape 17 se referme» Ensuite, peut commencer un nouveau processus de réglage» Le dispositif suivant la figure 11 présente un important avantage en ce que le quotient formé est indépendant de la valeur absolue des grandeurs introduites» L'asservissement tra-30 vaille donc aussi bien en cas de freinage énergique qu'en cas de freinage faible et il est surtout indépendant de la valeur maximale momentanée de la force de freinage, c'est-à-dire également de l'adhérence entre la roue et le sol. Dans les exemples de réalisation suivant les figures 3» 35 7 et 11, on n'utilise qu'une seule soupape 17» Toutefois, on ne peut obtenir par ce moyen qu'un asservissement relativement grossier» Un asservissement à trois points dans lequel l'ac 70 09843 10 2035148 crois sement de la pression est séparé de la diminution de pression permet d'améliorer les résultats. Ceci nécessite au mm'tir deux soupapes 26 et 27« Dans le schéma de principe représenté sur la figure 15, il est prévu, en amont du cylindre de frein 5 7» une soupape 26 qui interrompt la transmission de la pression au frein. Par ailleurs, il est prévu une deuxième soupape 27 qui, sous l'action d'un deuxième signal, peut faire décroître la pression développée sur le frein. Dans un tel agencement des soupapes 26 et 27» il est nécessaire de fixer au préalable 10 deux seuils pour les exemples de réalisation des figures 3» 7 et 11, dans les interrupteurs à niveau *15» ^9» 22 et 25» Tout d'abord, un seuil bas doit commander la soupape 26 pour interrompre l'accroissement de pression® La pression est ensuite réduite, par la deuxième soupape 27, lorsqu'un deuxième seuil 15 est dépassé. On peut par ce moyen réduire le nombre des processus de réglage tandis que, par ailleurs, on peut amener les grandeurs réglées à des valeurs plus rapprochées des valeurs optimales» Dans l'exposé donné ci-dessus, l'invention a été décrite 20 dans plusieurs exemples de réalisation, dans son application individuelle aux diverses roues d'un véhicule. Dans une installation simplifiée, il est également possible de ne prévoir quf un dispositif par essieu, par exemple un dispositif pour l'essieu avant et un pour l'essieu arrière, auquel cas on peut 25 utiliser les valeurs moyennes des diverses grandeurs réglées ou bien tirer une valeur moyenne d'une grandeur réglée pour l'ensemble de l'essieu. Naturellement, il est encore possible de n'asservir qu'un seul essieu<> 70 09843 2035148 REVENDICATIONS 1) Dispositif d'asservissement pour freins de véhicules, notamment destiné à éviter le "blocage des roues, et qui commande la pression du fluide de freinage envoyée à un ou plusieurs 5 des freins en fonction de l'adhérence entre le sol et une ou plusieurs des roues, ce dispositif étant caractérisa par une capsule dynamométrique ou une jauge de déplacement incorporée dans les moyens de montage du frein ou des freins, ou de la garniture de frein, et qui commande une soupape intercalée dans 10 la conduite du fluide de freinage en fonction de la variation de la force de freinage. 2) Dispositif d'asservissement pour freins de véhicule, notamment destiné à éviter le "blocage des roues et qui commande la pression du fluide de freinage envoyée à un ou plusieurs des 15 freins en fonction de l'adhérence entre le sol et une ou plusieurs des roues, ce dispositif étant caractérisé par u|ie capsule dynamométrique ou une jauge de déplacement montée sur l'élément de réaction de la roue, entre la roue ou les roues et le véhicule, cet organe répondant dans une direction horizonta- 20 le et commandant une soupape intercalée dans la conduite du fluide de freinage, en fonction de la variation de la force de freinage. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la capsule dynamométrique ou la jauge de 25 déplacement est connectée à un dispositif comparateur qui est relié par ailleurs à un dispositif qui capte la force de freinage appliquée, ou force de serrage du frein. 4) Dispositif selon la revendication 3» caractérisé en ce que le dispositif qui capte la force de freinage appliquée 30 est constitué par un appareil qui mesure la force de la réaction exercée sur le moyen de fixation de la garniture du frein. 5) Dispositif selon la revendication 3» caractérisé en ce qu'un capteur manométrique connu en soi est agencé dans la conduite de fluide de freinage pour capter la force de freinage 35 appliquée. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à la capsule dynamométrique ou à la jauge 70 09843 12 2035148 de déplacement est connecté un interrupteur à niveau qui est relié à la soupape. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'interrupteur à niveau est connecté à une entrée d'une 5 porte ET qui commande la soupape intercalée dans la conduite de fluide de freinage et dont l'autre entrée est connectée à un autre interrupteur à niveau qui est relié au dispositif qui capte la force de freinage appliquée. 8) Dispositif selon la revendication 3» caractérisé en 10 ce que la capsule dynamométrique ou la jauge de déplacement, et le dispositif qui capte la force de freinage appliquée sont connectés à un amplificateur différentiel qui est relié à ladite soupape par l'intermédiaire d'un interrupteur à niveauo 9) Dispositif selon la revendication 3» caractérisé en 15 ce que la capsule dynamométrique ou la jauge de déplacement et le dispositif qui capte la force de freinage appliquée sont connectés à tin formateur de quotient qui est relié à un interrupteur à niveau commandant ladite soupapee 10) Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9 20 caractérisé en ce qu'au moins un différentiateur est intercalé en amont du ou des interrupteurs à niveau® 11.) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que deux soupapes commandées séparément sont intercalées dans la conduite du fluide de freinage.