Brevet FR2108119A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne un circuit de commande de freins qui procure une application régulière et suffisante de la pression de freinage de manière à obtenir un niveau de décélération voulu, et à le maintenir. 5 II est souhaitable que le freinage d'un véhicule de transport de passagers soit régulièr et suffisant , particulièrement en ce qui concerne les avions commerciaux dans lesquels le confort et la sécurité des passagers constituent un facteur important. XI est également souhaitable que l'action de freinage du véhicule soit bien 10 déterminée, de manière à pouvoir obtenir une distance d'arrêt prévisible. Bien qu'habituellement, le taux de freinage soit directement commandé par le conducteur du véhicule et soumis à des circuits de commande anti-patinage, un taux de freinage plus uniforme et prévisible peut être obtenu au moyen d'un circuit automatique. Un dispo-15 sitif de commande de freinage doit pouvoir être éliminé par le conducteur du véhicule si la situation l'impose. L'invention vise principalement à réaliser un circuit de commande de freinage : - susceptible de commander les freins de manière à procurer 20 une décélération régulière et suffisante du véhicule-; - qui provoque une action de freinage bien déterminée de manière à tenir une distance d'arrêt prévisible; - pouvant être éliminé par le conducteur du véhicule qui peut ainsi reprendre la commande des freins suivant les nécessités de la 25 situation; - susceptible de supprimer de manière régulière et suffisante l'action de freinage du véhicule sous la commande du conducteur. L'invention permet d'atteindre ce résultat grâce à un dispositif de commande de freinage qui comporte un modulateur en boucle 30 fermée destiné à amener progressivement l'action de freinage à un niveau de décélération voulu, et à maintenir l'action à ce niveau. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple : 35 - la Pis» 1 est un schéma de principe d'un dispositif complet de commande de freinage comportant le circuit automatique de commande de freins selon l'invention; - la Pig. 2 est un schéma d'un mode de réalisation d'un circuit automatique de commande de freins; et 40 - la Pig. 3 montre la courbe de fonctionnement désirée d'un 71 35203 2108119 dispositif de freinage de véhicule. Ainsi que le montre la Fig. 1, le dispositif de commande de freinage comporte une vanne 10 qui commande l'application de la pression au frein 12 associé à une roue 14 d'un véhicule. Une bague ex-5 citatrice 16 est montée de manière à tourner avec la roue 14. Un transducteur 18, placé à l'extrémité de l'essieu, est associé avec la bague excitatrice 16, et cette combinaison constitue un capteur de vitesse de roue. Les impulsions électriques produites par le transducteur 18 sont envoyées à un convertisseur qui produit une 10 tension continue directement proportionnelle à la vitesse de la roue. Le signal dépendant de la vitesse de la roue, émis par le convertisseur 20, est appliqué à un circuit détecteur de patinage 22 qui émet un signal de commande vers un amplificateur 25. Le 'Signal du convertisseur 20'est appliqué à un modulateur 26. Ce signal est également 15 appliqué à un circuit d'armement 28 de roue bloquée, et à un circuit 29 de détection de roue bloquée qui commande également l'amplificateur 25» Le signal de sortie de l'amplificateur 25 commande le fonctionnement de la vanne 10. Le dispositif de commande décrit ci-dessus peut être du type de celui décrit au brevet britannique N° 20 1 206 153» et qui provoque une réduction de la pression de freinage dans le cas d'une diminution brusque de la vitesse d'une roue se produisant pendant un patinage, et rétablit ensuite régulièrement la pression de freinage. La commande automatique de freinage selon l'invention est réa-25 lisée par un circuit 3° qui applique tin signal de commande supplémentaire à l'amplificateur 25. Le circuit de commande de freinage est sensible à des signaux "serrage" et "desserrage" émis sous la commande de l'opérateur, ainsi qu'au signal dépendant de la vitesse de la roue, émis par le convertisseur 20. A la réception d'un si-30 gnal "serrage" sur le conducteur 32, le circuit de freinage automatique produit un signal appliqué par le conducteur 3S au circuit amplificateur 25 de vanne. Ce signal actionne la vanne de freinage 10 qui provoque un serrage régulier des freins de façon à obtenir un taux de décélération suffisant et qui maintient ce taux lorsqu'-35 il est atteint. La Fig. 2 montre en détail le circuit 30 de commande automatique de freinage. Ce circuit comporte essentiellement les éléments suivant s : (1) un modulateur de commande de pression en boucle fermée, dé-40 signé globalement par le bloc k2 en trait interrompu, et constitué ' COPY ..J - 71 35203 3. 2108119 d'un amplificateur-intégrateur A3, d'une résistance R6, d'un condensateur C2 et d'une diode Zener VR4o (2) Un comparateur de décélération, désigné globalement par le bloc 44, qui capte toute erreur de décélération et applique un si- 5 gnal d'entrée au modulateur de commande de pression 42 afin qu'il modifie régulièrement le couple de freinage. (3) Un circuit de porte, désigné globalement par le bloc 48, qui est commandé par la partie logique 46 "serrage/desserrage" et qui autorise ou interdit le passage du signal de commande provenant 10 du modulateur 42 vers l'amplificateur 25 de commande de la vanne 10. (4) Une partie logique de commande automatique de freinage, désignée globalement par le bloc 46, et qui sert à appliquer les signaux "serrage" et "desserrage" au circuit de porte 48. (5) Un détecteur de décélération, représenté par le bloc 31, et 15 qui détecte le taux de décélération à partir du signal reçu du convertisseur 20. Le freinage en mode automatique est choisi par le pilote ou le conducteur du véhicule, avant d'atterrir, en fermant le commutateur d'armement 32a associé au conducteur 32. Cela a pour effet d'armer 20 le circuit logique 46 de freinage automatique commandé qui applique des signaux "serrage" et "desserrage" en temps voulu aux conducteurs 32 et 34. Il peut également exciter une électro-vanne (non représentée) qui met en dérivation la vanne de réglage de la puissance de freinage (non représentée) commandée par le pilote, de manière à 25 appliquer la pression hydraulique du dispositif à l'entrée de la vanne 10 servant à empêcher le patinage. Ces dispositions relatives des vannes sont bien connues et sont classiques dans le domaine des dispositifs anti-patinage. De cette manière, la pression de freinage n'est commandée que par la vanne 10 anti—patinage qui reçoit, par 30 l'intermédiaire de l'amplificateur 25, les ordres provenant du détecteur de patinage 22 et du circuit automatique de freinage 30. Le circuit logique 46 de commande automatique de freinage détecte le moment où l'avion touche le sol, en contrôlant la position du commutateur 33 de contact avec le sol. A l'atterrissage, le cir-35 cuit logique 46 de commande automatique de freinage transmet le signal "serrage" au circuit de porte 48. Il en résulte une commande délivrée par le circuit 30 provoquant l'application de la pression de freinage à un taux régulier jusqu'à ce qu'un niveau de décélération prédéterminé soit atteint. Le circuit de commande automatique 40 30 maintient cette pression jusqu'à ce que (1) l'avion soit arrêté, COPY 71 35203 ' 2108119 (2) qu'un signal de suppression soit reçu du circuit logique 46 de commande automatique de freinage, ou que (3) le pilote reprenne la commande en enfonçant sa pédale de frein 35 qui agit par l'intermédiaire du circuit logique 46. 5 Si, avant l'arrêt complet, le pilote décide de rouler au sol, il peut fermer le commutateur de desserrage 34a qui émet un signal de suppression sur le conducteur 34 vers le circuit de freinage automatique 30. A la réception de ce signal de suppression, le circuit 30 commande la vanne 10 de commande anti-patinage qui supprime la 10 pression de freinage à un taux régulier. Si, pendant un arrêt en mode automatique, le pilote estime qu'il est nécessaire de reprendre la commande de l'effort de freinage, il peut le faire simplement en enfonçant la pédale de frein 35» Cela a pour effet d'ouvrir l'interrupteur 32a, d'enclenchement de la pé-15 dale de frein, de sorte que le circuit logique automatique 46 supprime immédiatement le signal "serrage". La disparition de ce signal "serrage" provoque la suppression immédiate du signal de commande automatique de freinage vers la vanne anti-patinage 10. En même temps, le dispositif normal de freinage hydraulique de l'avion est 20 actionné. La courbe 100 de la Fig. 3, en trait plein, montre la décéléra- •» 2 tion en freinage normal, exprimée en mètres par seconde , par rapport aux variations de la tension appliquée à la valve, exprimées en volts/seconde. La courbe 102 en trait interrompu montre le frei-25 nage obtenu par le circuit 30 de freinage automatique. La caractéristique essentielle du circuit de freinage automatique, décrite par le graphique de la Fig. 3j consiste à maintenir un , , , 2. taux de décélération constant d'environ 3 m par seconde , ou n'importe quel taux prédéterminé voulu, à moins qu'il ne soit prohibé 30 par le mauvais état de la piste. Normalement, le circuit des blocs 42 et 44, décrits plus en détails ci-après, maintient cette décélération à la valeur représentée par l'intersection de la partie verticale de la courbe 102, en faisant varier la tension appliquée à la vanne dans un sens positif (+) ou dans un sens négatif (-) à la 35 vitesse indiquée par les parties horizontales de la courbe 102. XI * 2 en résulte un taux de variation de la pression de freinage (kg/cm ) dans le sens nécessaire pour maintenir la décélération à la valeur représentée par l'intersection de la partie verticale de la courbe 102 avec l'axe des abscisses. Les taux maxima de variations de la 40 tension appliquée à la vanne sont -3 V/sec et +7 V/sec. Ces limites 71 35203 5. 2108119 sont cependant arbitraires, mais elles dépendent des caractéristiques électriques de la vanne, des nécessités matérielles et,des limitations de construction. * * ✓ 2 Le taux prédéterminé de décélération de 3 ni/sec est maintenu 5 par l'action réciproque des circuits 31, 42 et 44. Le signal électrique reçu de A1 représente le taux de décélération de la roue 14. Ce signal est appliqué à travers R2, à l'entrée négative de. A2. Le niveau prédéterminé du fonctionnement de A2 est commandé par un niveau prédéterminé de la tension de référence à l'entrée, appliquée 10 à la borne positive de A2. Cette valeur de la tension de référence est établie par le diviseur de tension R4 et R5. A2 est un amplificateur, qui délivre à tout moment une tension continue de sortie positive ou négative de 15 Volts suivant que la tension d'entrée qui lui est appliquée par A1 passe au-dessus ou au-dessous du niveau de 15 tension de référence. Lorsqu'elle est au-dessous de la tension de référence, un signal de + 15 Volts continu est émis vers A3, et lorsqu'il est au-dessus de la tension de référence, un signal de -15 Volts continu est émis vers A3. L'intégrateur 42 produit tin signal de correction destiné à r r r 2 20 maintenir le taux voulu de décélération de 3 m/sec . La valeur de ce signal augmente ou diminue à une vitesse déterminée par les caractéristiques électriques des résistances R6 et R6a, en combinaison avec le condensateur C2. La vitesse est celle indiquée par les parties horizontales de la courbe 102, c'est-à-dire 7 V/sec à la montée et 25 3 V/sec à la descente. R6, en combinaison avec la diode CR5 commande la vitesse de descente de -3 Volts par seconde de la tension d'ac-tionnement de la vanne dans l'exemple décrit,- tandis que R6a, en combinaison avec CR6, détermine la vitesse de montée de +7 Volts par seconde de la tension d*aotionnement de la vanne. La tension appli-30 quée à la vanne ne peut pas s'élever au-dessus de 10 Volts continu ni descendre au-dessous de 0 Volt continu. Q3 se comporte comme un commutateur en série qui n'applique le signal de sortie de A3 à l'amplificateur 25 par le conducteur 38, seulement lorsqu'un signal "serrage" est reçu du circuit logique 46. VR4 limite le signal de 35 sortie maximal de A3 en le rabaissant à une tension prédéterminée. Ceci montre donc la manière dont le graphique de la Fig. 3 est construit lorsque le taux de décélération de 3 m/sec limite en haut et en bas la partie verticale de la courbe de manière à déterminer la tension correcte appliquée à la vanne 10. 40 Le détecteur de décélération 31 détecte la décélération instan- 71 35203 P308119 tanée de la roue, de manière à produire, à sa sortie, une tension continue proportionnelle à la décélération. Ce résultat est obtenu en différenciant la vitesse de la roue. C1, R1 et A1 constituent un différentiateur classique, le rapport de C1 à RI commandant le gain, 5 et VR3 limitant l'excursion maximale du signal de sortie de manière à éviter la saturation de l'amplificateur A1. L'information de décélération provenant du détecteur de décélération 31 est ensuite appliquée au circuit comparateur de décélération 44, constitué par l'amplificateur A2 et les résistances R2 à R5 • Le circuit compara-10 teur de décélération 44 compare la décélération de la roue avec une décélération de référence présélectionnée et décide si la décélération de la roue est trop élevée ou trop faible. Si elle est trop élevée, le signal de sortie de A2 passe au niveau bas. R4 et R5 constituent un diviseur de tension qui fournit le signal de décélé-15 ration de référence. Le signal de sortie du circuit comparateur de décélération 44 est appliqué à l'entrée du circuit modulateur de commande de pression 42. Le modulateur intègre le signal reçu du circuit comparateur de décélération 44 de manière à produire à sa sortie, des signaux 20 de commande croissant ou décroissant régulièrement qui, lorsqu'ils sont appliqués à la vanne de commande de pression anti-patinage, produisent une variation régulière et continue du couple de freinage dans le sens voulu pour éliminer l'erreur de décélération détectée par le circuit comparateur de décélération 44. 25 Le circuit de porte 48, constitué de Q3 à Q5, CR4, et R7 à R9, se comporte comme un commutateur en série à la sortie du circuit modulateur de commande de pression 42. XI est commandé par le circuit logique 46 "serrage/de s serrage" et il est, soit fermé, soit ouvert, c'est-à-dire qu'il permet ou interdit le passage du signal 30 de commande de pression provenant du circuit modulateur 42 vers l'amplificateur 25 de la vanne 10, par l'intermédiaire du conducteur 38. Q3 et R7 constituent le commutateur réel et sont commandés par Q4 et Q5. Lorsqu'aucun des signaux "serrage" ou "desserrage" n'est présent, Q4 est maintenu conducteur par R8 et CR4 et il court-cir-35 cuite à la masse l'entraînement de la base de Q3 qu'il maintient ouvert, ou bloqué. A ce moment, Q2 est également maintenu conducteur par CR2 et R11 et fournit une tension de polarisation de +15 Volts continus (à travers R3) au circuit comparateur de décélération 44. Cette polarisation a pour effet de maintenir A2 à l'état bas quelle 40 que soit la tension de décélération apparaissant sur R2. Lorsque A2 •71 35203 21Ô8Ï19 est dans l'état bas, le circuit modulateur 42 est maintenu dans l'état de pression de freinage zéro jusqu'à ce que la tension de polarisation disparaisse. Cela se produit lorsque le signal "serrage" déclenche le circuit logique 46. Pour que cela se produise, il faut 5 que le commutateur 32a soit fermé et que le commutateur 33 de contact avec le sol soit dans la position "sol". Le signal du conducteur 32 bloque Q2 qui supprime la tension de polarisation du circuit comparateur de décélération 44 et lui permet, ainsi qu'au circuit modulatèur 42, de fonctionner normalement. Ce signal sur le conduc-10 teur 32 provoque également le passage à l'état conducteur de Q5 qui ferme Q4, de manière à permettre à Q3 de se fermer, connectant ainsi la sortie du circuit modulateur 42 à l'amplificateur 25 de la vanne, par l'intermédiaire du conducteur 38. La séquence ci-dessus a pour effet de relâcher complètement la 15 pression de freinage au moment où l'avion touche le sol et ^de commencer immédiatement à réappliquer la pression à une vitesse régulière et continue. La pression augmente jusqu'à ce que la décélération de la roue, détectée par le détecteur de décélération 31, dépasse la décélération de référence déterminée par R4 et R5. 20 Lorsqu'un signal "desserrage" apparaît sur le conducteur 34, et en supposant que le signal "serrage" est présent sur le conducteur 32, Q1 est débloqué et il court-circuite à la masse la partie du signal "serrage" qui a bloqué la conduction de Q2, et il provoque ainsi la réapparition du signal de polarisation au circuit compara-25 teur 44. Ce signal de polarisation étant présent, le circuit comparateur de décélération 44 est maintenu à l'état bas, appliquant ainsi une commande au circuit modulateur de commande 42 qui réduit la pression de freinage jusqu'à zéro à une vitesse régulière et continue o 30 Si à un moment quelconque, le signal "serrage" est supprimé du conducteur 32, même si le signal "desserrage" est présent sur le conducteur 34, Q5 et Q4 ouvrent immédiatement le commutateur Q3, supprimant le signal de sortie du modulateur de commande de pression 42 vers l'amplificateur 25 de la vanne, de manière à repasser entiè-35 rement la commande de freinage au conducteur et aux circuits normaux anti-patinage o De préférence, le dispositif de commande automatique de freinage de la Fig. 2 est connecté de manière à commander simultanément une paire de roues symétriquement opposées, en connectant l'amplifi-40 cateur 25 de chaque roue au conducteur de sortie 38 du dispositif 71 35203 2108119 de commande automatique de freinage. Des circuits identiques commandent les autres paires de roues. Afin d'éviter qu'une paire de roues supporte tout l'effort de freinage alors que l'autre paire roule librement, les circuits de commande automatique de freinage sont connectés entre eux par l'intermédiaire de R51 et du conducteur 40. 71 35203 9. 2108113 - REVENDICATIONS. - 1 - Dispositif de commande de freinage destiné à un véhicule comportant au moins une roue rotative, un frein pour ladite roue, un dispositif qui représente la rotation de la roue sous la forme 5 d'une tension, et une vanne commandée par un signal électrique et qui commande l'action dudit frein, caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur intégrateur qui fournit ledit signal électrique à ladite vanne, un premier circuit d'entrée qui fournit un premier signal de référence statique audit amplificateur, un second circuit 10 d'entrée qui fournit audit amplificateur un signal de décélération de roue représentant la vitesse de rotation instantanée de la roue, de manière à produire un signal de sortie qui actionne ladite vanne, un circuit détecteur de patinage qui applique à la vanne un signal indiquant une condition de patinage de manière à remplacer le signal 15 de sortie, de commande, et un circuit logique pouvant agir pour appliquer ou supprimer sélectivement ledit second signal provenant dudit amplificateur en réponse à un signal de commande extérieur. 2 - Dispositif de commande de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également un second circuit lo- 20 gique qui fonctionne en réponse audit premier signal de commande, ledit second circuit logique agissant pour n'appliquer ledit signal de sortie dudit amplificateur à ladite vanne que lorsque ledit premier signal de commande est présent. 3 - Dispositif de commande de freinage suivant la revendication 25 2, caractérisé en ce que ledit premier circuit logique, lorsqu'il reçoit un second signal de commande, réapplique ledit second signal audit amplificateur pendant que ledit premier signal de commande est présent» 4 - Dispositif de commande de freinage suivant la revendication 30 1, caractérisé en ce que la vitesse d'intégration dudit amplificateur est commandée par les caractéristiques électriques d'un condensateur et d'au moins une résistance associée avec ledit condensateur, de manière à assurer un taux de serrage des freins compatible avec le confort des passagers. 35 5 - Dispositif de commande de freinage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie de l'amplificateur intégrateur est un signal numérique d'erreur, ledit dispositif comportant également un modulateur de décélération qui reçoit et intègre le signal numérique d'erreur de manière à produire un signal de commande de 40 sortie qui est appliqué à la vanne qui commande 1'actionnement du 71 35203 2108119 frein. 6 - Circuit pour dispositif de commande suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le modulateur comporte un amplificateur combiné avec une résistance et un condensateur, de manière à 5 constituer un intégrateur, le rapport de la résistance au condensateur commandant le gain, et un dispositif qui limite le signal de sortie maximal de l'amplificateur de manière à éviter sa saturation. 7 - Circuit suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de porte entre le modulateur et le dispositif 10 qui commande l'actionnement, agissant comme un commutateur en série, et un dispositif qui commande, de l'extérieur, le circuit de porte de manière à commander sélectivement l'introduction du circuit de freinage automatique dans le circuit de commande de freinage. 8 - Circuit suivant la revendication 7t caractérisé en ce que 15 le dispositif de commande extérieure du circuit de porte comporte un circuit logique de serrage et de desserrage des freins, qui place le circuit de porte dans l'état conducteur lorsqu'il reçoit un signal de serrage, qui place le circuit de porte dans un état de non conduction lorsqu'il ne reçoit aucun signal de serrage, et lorsqu'-20 un signal de desserrage est présent en supplément d'un signal de serrage, le modulateur est commandé de manière à supprimer régulièrement la pression de freinage. 9 - Circuit suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif qui applique continuellement un signal de 25 non-patinage au comparateur de décélération et un dispositif qui supprime ledit signal lorsque le signal de serrage est appliqué au circuit de porte. 10 - Circuit suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif qui détermine les limites supérieure et infé-30 rieure des vitesses d'intégration dans le modulateur de décélération, la limite inférieure étant une vitesse négative et la limite supérieure étant une vitesse positive.