Brevet FR2060098A1 — publié le 19710611

~1~ 2060098 la présente invention est relative au dispositif pour déterminer la vitesse angulaire instantanée d'une roue d'un véhicule. Un dispositif construit d'après cette invention pour être 5 employé, par exemple, en produisant un signal pour commander une valve solinoïde pour moduler le système de frein d'un véhicule et peut être agencé pour empêcher le blocage d'une ou de plusieurs roues lors d'un freinage puissant. Dans les systèmes de freinage anti-dérapants, où intervient 10 la modulation de freinage, en général, en réponse à un signal indiquant la vitesse angulaire d'une ou de plusieurs roues du véhicule, il existe un problème dans la fabrication d'un dispositif pour indiquer la vitesse angulaire instantanée, dispositif qui peut être placé tout près d'une roue et auquel on demande des qualités de grande sensibilité dans des conditions ambiantes contraires à cette sensibilité, en même temps que ce dispositif doit être de petit volume et d'un bas prix de revient» En fait, un tel dispositif doit donner un signal précis 20 afin de fournir une action anti-dérapante efficace, tandis qu'il est exposé à des conditions ambiantes extrêmement variables, la température en particulier qui peut varier depuis -20°G et en-dessous lorsqu'un véhicule roule en hiver, jusqu'à plus de 10G°C, température atteinte au moyeu de la roue lorsque le véhicule 25 roule à une vitesse normale pendant la saison chaude. De plus, un tel dispositif doit être de petit volume afin qu'il puisse être fixé au moyeu d'une roue ou près de ce moyeu sans demander d'importantes modifications du montage de la suspension du véhicule, en particulier en vue du fait qu'un dispositif anti-déra-30 pant représente actuellement un supplément à option pour le monter à la demande sur des véhicules qui n'ont pas été conçus pour / de tels dispositifs. Enfin, le dispositif doit être économique afin de ne pas augmenter le prix total d'un dispositif anti-déra-pant et de là augmenter le prix du véhicule si le dispositif est 35 monté sur un véhicule neuf» De préférence, un dispositif de ce type ne doit pas demander une commande directe à partir de la roue ou de l'axe de rotation. D'après cette invention en question, un dispositif pour produire un signal électrique dépendant de la vitesse an-4-0 gulaire d'une roue de véhicule à moteur est composé d'un boîtier hermétique fixé à la monture de la roue, un circuit oscillateur 70 30375 2060098 contenu dans ce boîtier et comprenant deux éléments ayant un couplage d'inductance réciproque à travers une échancrure du boîtier, un organe bloqueur fixé au moyeu de la roue ayant un nombre de secteurs espacés de façon égale, secteurs qui font 5 saillie dans ladite échancrure quand la roue tourne, et de ce fait, interrompant le couplage d'inductance réciproque desdits éléments et bloquant le fonctionne nient de l'oscillateur à une fréquence de répétition proportionnelle à la vitesse angulaire du moyeu de la roue. -jO Une forme d'exécution de l'invention va maintenant être décrite, à titre d'exemple, en se référant aux dessins joints qui illustrent un dispositif appliqué à un système de freinage pour des véhicules à moteur, conçus pour empêcher le blocage d'une ou de plusieurs roues lorsqu'on freine : Figure 1 illustre un moyeu de roue, avec le frein à disque associé pour la roue, sur lequel est logé un dispositif construit d'après l'invention, avec m schéma du circuit extérieur de modulation de freinage ; Figure 2 montre une coupe suivant 1'axe de figure 1 ; 20 Les figures 3 et 4 montrent respectivement les vues de face et en coupe d'un élément sensitif qui fait partie du dispositif construit d'après l'invention ; Figures 5 et 6 sont, respectivement, les vues de face et en . coupe d'un anneau à collerette ayant des secteurs pour coopé-25 rer avec l'élément sensitif des ligures 3 et ; Figure 7 est un schéma de circuit d'une forme d'exécution pratique d'un circuit de modulation de freinage comprenant un dispositif construit d'après l'invention, et Figure 8 illustre les formes d'onde de tension, utiles pour 30 la description du fonctionnement du dispositif de l'invention. En se référant maintenant aux figures 1 et d qui montrent de façon générale le moyeu d'une roue de véhicule à moteur avec le disque de frein associé, mâchoires de freinage, roulement à billes, etc... Dans la figure 1, on montre r^.ssi un schéma sim-35 plifié d'un circuit de freinage anti-dérapant approprié pour l'invention en question. Les parties correspondantes portent des chiffres de référence similaires dans les figures 1 et 2. La roue illustrée es^une roue arrière d'un véhicule à moteur à traction arrière; sur l'arbre 10, le moyeu de la roue est monté de façon rotative, au moyen d'un roulement à billes ~13« 70 30375 3 2060098 la roue peut être fixée à ce moyeu par les boulons Ha» Au moyeu 11_ est fixé un disque de freins 12 par les boulons 1^ et un groupe de mâchoires de freinage 14 sont disposées pour coopérer avec le disque 12. Le roulement à billes 1j£ est tenu en 5 position par deux écrous à créneaux 1^ et 19 respectivement vissés à l'arbre 10 et au moyeu 11. .bur un filetage intérieur en bout extérieur de l'arbre _10 est vissé un bouchon 21 à tête généralement hexagonale ayant ion logement dans lequel est fixé, avec les vis 22, un élément sen-10 sitif _16 décrit en détail ci-dessous, et avec lequel coopère un organe à collerette 22, également décrit en détail ci-après, qui est monté à l'intérieur d'une rainure intérieure de l'écrou à créneaux _19, et tenu en place par un circlips 25. En se référant maintenant à la figure 1, le fonctionnement de système de freinage anti-dérapant sera décrit dans sa 0-énéra-lité. L'élément sensitif 16 donne, par un câble isolé 25, un premier signal au circuit 28 qui réagit sur ledit premier signal en fournissant un second signal de sortie consistant en une tension continue inversement proportionnelle à la vitesse angulaire 20 de la roue. L'élément sensitif 16 et le circuit 28, reliés par le câble 26, constituent un dispositif construit d'après l'invention. Le signal donné par le circuit 28 est enployé, dans cette forme d'exécution de l'invention, dans un système de freinage 25 pour véhicules pouvant empêcher les roues de ;e bloquer lors d'un freinage puissant en modulant l'action de freinage des mâchoires de freins. Le signal en provenance du circuit 28 est appliqué au circuit 50, qui fournit un signal d'accélération en provenance du signal de la vitesse angulaire, yuand une valeur xq d.e seuil prédéterminée est dépassée, une valve solénoïde 32 est déclenchée. Ceci ayit sur un dispositif de mécanisme de commande 54 des mâchoires de freins 14, pour déterminer une réduction ou une élimination de l'action de freinage exercée sur les freins lorsqu'un seuil de décélération déterminé est dépassé, l'action 55 ae freinage étant ramenée à sa valeur normale par la valve solénoïde aussitôt que le circuit 50 indique que la décélération est redescendue au-dessous de la valeur de seuil prédéterminée . Une forme d'exécution d'un dispositif conçu pour remplir 40 les fonctions du circuit est décrite dans la demande de Bre- ÊAO ORIGINAL — 70 30375 2060098 vet Italien 52 994--A/69 déposée le 12 Août 1969 pour s "Lis-positif modulant pour le mécanisme de commande du frein des roues d'un véhicule à moteur, pour un système de freinage an-ti-dérapant". 5 Les parties du système illustré gui sont désignées par les références j£0, ^2, 34, 36, ét 14 ne font pas partie de cette forme d'exécution de l'invention en question, et ne seront donc pas décrites en détail. L'emboîtage de l'élément sensitif 16 comprend une boîte 16a, 10 à peu près en forme d'un parallélépipède, et un couvercle 16b, les deux moulés en résine polyamide. La boîte 16a a une échancrure _18 dont une face est cintrée comme on peut mieux le voir sur la figure 1. Des logements 20 sur la boîte permettent d'insérer les vis.de fixation 23» A l'intérieur de la-boîte 16a est 15 logée une petite plaque 22 (voir figure 4) qui porte un circuit oscillant comme décrit ci-dessous, et qui comprend deux bobines couplées, placées sur la plaque de telle sorte qu'elles sont respectivement positionnées derrière les parois opposées de l'é— chancrure 18. La plaque 2^ est complètement noyée dans un isolant 20 tel que la résine époxy. L'isolant fixe aussi le couvercle 16b à la boîte 16a et à la plaque 2£, avec l'interposition d'une rondelle de retenue 16c. Le couvercle a des ouvertures correspondant aux logements 20 de la boîte 16a par l'intermédiaire desquelles les vis £2 fixent le montage et a, en plus, une encoche 25 pour que les câbles gainés 26 puissent passer ; ces câbles connectent le circuit porté par la plaque 2^ jusqu'aux circuits extérieurs tels que décrits ci-dessous. L'élément sensitif 16 est fixé avec des vis 23 (figure 1) qui s'engagent dans les trous correspondants dans le bouchon 21, 30 reprenant la position illustrée dans la figure 2. Le bouchon 21 a un trou qui laisse passer les câbles gainés 260 Gomme illustré dans la figure 1, 1'échancrure 18 est destinée à recevoir les secteurs 24 d'une plaque annulaire à collerette 22. Cette plaque, qui est illustrée séparément dans les figu-35 res 5 et 6S est faite, de métal, par exemple de laiton, et consiste en une collerette 70 30375 2060098 fréquence de l'oscillateur qui fait partie du dispositif at la sensibilité demandée. En référence maintenant à la figure 7> le circuit du dispositif de l'élr-ment sensitif consiste en un oscillateur marqué 5 diris le rectangle à traits mixtes, désigné par A, généralement. Là circuit comprend un transistor émetteur amplifiant T* de type S H G normal, des résistances —0, —1, —2, un condensateur —1 et deux S bobines —a, chacune en spirale sur des petites baguettes en ferrite et placées derrière les cloisons opposées de l1échancrure 10 18 (figure 1), éloignées l'une de l'autre par quelques millimètres. Il n'y a pas d'écrans entre les parois opposées de 1'échancrure 18 et l'élément sensitif oscille, à une haute-fréquence, g due au couplage de l'inductance réciproque entre les bobines —a ; la fréquence d'oscillation dépasse de préférence la fréquence ma-15 ximum de rotation de la roue, rencontrée quand la roue tourne à la vitesse maximum de plusieurs valeurs de grandeur. Lors de la rotation de la plaque annulaire à collerette 22 les secteurs 24 interrompent alternativement le couplage inducteur entre les deux bobines —a, bloquant ainsi l'oscillateur A. 20 C'est pourquoi ce dernier aura un signal de sortie consistant en pulsations de trains d'onde à haute fréquence, la période de répétition des pulsations et la durée étant inversement proportionnelle à la vitesse angulaire de'la roue. La figure 8 montre (courbe "a") la forme du signal de sortie 25 de l'élément sensitif 16, lorsque la roue est en train de se décélérer. En référence à nouveau à la figure 7» dans le rectangle à traits mixtes B est illustré un schéma du circuit 28 du dispositif qui esi/relié à l'élément sensitif Jô par le câble gaine 26. 30 Le circuit 28 comprend des systèmes pour transformer le signal de l'élément sensitif en un second signal qui est en rapport avec la vitesse angulaire de la roue. Ceci permet d'employer le signal, par exemple, pour déclenc.aer, après une nouvelle action du signal, la valve solénoïde d'ion dispositif de frein en fonctionnement, 35 tels que les composants 30, 3^, 34, dans la figure 1. Cette manoeuvre peut être notamment, nais non nécessairement, effectuée par un dispositif électronique comme revendiqué dans la demande de Brevet Italien précitée. Le cette manière, le signal de sortie de l'élément sensitif c 40 '16 est transmis, au moyen d'un condensateur —2, à un transistor 70 30375 ~6~ 2060098 T S —2 qui, par l'intermédiaire d'un transformateur à ferrite —3, transfert des trains de tersion alternatifs aux sorties du se- s~ condaire du transformateur —3. Ces trains d'onde sont redressés par la diofe —1 et aplanis G K. 5 par les condensateurs —3 et 6 et de ce fait, sortent en tant gu1 impulsions de tension continue- à la jonction émettrice de 'l1 Œ) "base d'un transistor —3 qui, avec un transistor —4 constitue une bascule de Schmitt. Si il n'a aucun secteur de l'anneau à collerette 22 entre 10 les deux bobines —a , un signal de haute tension de haute fréquence est transféré (comme mentionné au-dessus) au transistor î —2, le signal de courant continu obtenu aux sorties du transis- 1 ï tor —3 le met en circuit ; par cette action, le transistor -4- Q coupe le circuit et la charge du condensateur —4 peut avoir lieu. 15 Celui-ci à son tour met en circuit le transistor —5 qui, à cause G T d'un condensateur de couplage —5, fait que le transistor —6 oscille, et de ce fait, coupe le circuit„ La présence d'un secteur de l'anneau à collerette 22 entre S G les deux bobines —a empêche le condensateur —2 d'envoyer tout T 20 signal au transitor —2 (puisque le circuit A n'oscille plus) et T ~~ désormais amène le transistor —3 a couper le circuit parce qu'il n'y a plus de signal de tension à la base du transitor —3» T C'est pourquoi le transitor —4 est conducteur, et l'état du T T transistor —5 (et de là le transistor —6) n'est pas modifié, mais 25 le condensateur —4 peut maintenant se décharger par l'intermédiaire d'une résistance —13, la résistance —14 connectée en parallèle et la diode "^3- La forme d'onde de sortie de la bascule Schmitt composée des transistors —3 et —4 est montrée par la lettre "b" sur la T ~ 30 figure 8. Le transistor —6 revient à l'état de conducteur au- «\ G tomatiquement, aussitôt que la tension du condensateur —3 dépasse la valeur de zéro, ce qui arrive dans une période de temps dé- C terminée par la décharge du condensateur —5 à travers les résis-S H , tances —17, —"18 et la résistance de la jonction émetteur-collec- T H 35 teur du transistor —3 et, selon la valeur de la résistance —19» Le temps de réponse du circuit à la fréquence maximudi de la mise T ï en circuit des transistors —5 et —6 a été déterminée pour être d'une manière nécessairement moindre que la plus courte période de temps entre les interruptions successives du circuit oscil-40 lateur émanant des secteurs contigus de l'anneau à collerette 22. 70 30375 ~7~ 2060098 C'est pourquoi les impulsions négatives, de durée va- G riable, au condensateur —4, donneront toujours des impulsions •T de sortie de duree constante au transistor —6, dont la résistan- xi ce de charge est représentée pr —21 et par la connexion parai- 5 lèle d'une résistance —^0 avec la jonction hase-émetteur d'un ï transistor —y. Le train d'impulsions de durée constante est montré, par exemple, avec la roue en phase de décélération, dans la courbe "c" de la figure 8» C'est pourquoi le transistor —7 est mis hors circuit chaque rn 10 fois qu'une 'impulsion atteint le transistor —5 : dont à la fréquence maximum de rotation de la roue il sera presque toujours en état de non-conduction, afin de donner une tension de sortie minimum aux extrémités d'un circuit intégrant comprenant les 'H H H C~ G résistances —^2, —23, —24, et les condensateurs —6 et —7, ce 15 qui intègre les valaurs de la tension qui est émise au collecteur ï du transistor —7, tandis que pendant l'état de conduction du ï G i? transistor —7, le condensateur —6 décharge via la résistance —22 et la diode —4 et le condensa.teur —7 décharge via les résistances —22 et —24 et la diode ^4. 20 Ainsi, pour les valeurs données de capacité des condensateurs H — H ûg et C^ en combinaison avec les résistances —2^ et —24, il y a un niveau de tension prédéterminé qui est constant quand la fréquence de mise en circuit à l'41-ment sensitif est constante, qui augmente si ladite fréquence décroît, et décroît, si ladite 25 fréquence augmente. Le signal de sortie du circuit qui peut être pris depuis la VJ Q jonction entre la résistance —24 et le condensateur —7 est donc une tension continue inversement proportionnelle à la vitesse angulaire de la roue, et donc, comme montré dans la courbe "d" 30 de la figure 8, augmentera lorsque la roue décélérera, et décroîtra lorsque la roue accélérera. - Y Y Xies tensions d'alimentation 1 (+) et 2 (+) sont fournies, par exemple, par une batterie de véhicule via un dispositif d'alimentation de puissance stabilisée à transistors de type classi-35 que, afin d'obtenir un haut niveau de stabilité de tension. La réponse de ce dispositif peut être très rapide, par exemple, de l'ordre de quelques micro-secondes seulement, et le signal fourni peut être exact et constant.en partie à cause de l'alimentation stabilisée, et en partie parce que la partie du dis-40 positif, c'est-à-dire l'élément sensitif, qui est le plus exposé 70 30375 -8- 2060098 aux grandes variations de température et aux conditions d'ambiance les plus variées, est renfermé dans une carcasse hermétique. De plus, les variations des paramètres électriques de l'oscillateur contenu dans cette carcasse heBDiétique telles que celles qui font varier la fréquence de l'oscillation, n'affectent pas l'exactitude du signal parce que seules les variations en rapport avec la vitesse angulaire de la roue sont exclusivement commandées par le passage des secteurs de la plaque à collerette 22 dans 1'échancrure de l'élément sensitif. Il n'existe pas d'interaction mécanique entre la partie électronique de l'enregistreur et l'axe rotatif, et de plus, 1'échancrure dans la carcasse de l'élément sensitif 16 peut être d'une largeur telle qu'il peut y avoir un défaut d'alignement relativement large entre la plaque et l'élément sensitif de sorte que les techniques de production en cnaîne peuvent être employées dans cette fabrication» fin fait, le dispositif entier se prête lui-même à la production en chaîne à un bas prix de revient de fabrication et ne demande pratiquement aucun réglage une fois que le montage d'origine a été mis au point sur les premiers prototypes. Bien que l'invention ait été décrite dans son application à un système de freinage, elle peut être employée dans tous les cas où on a besoin de déterminer la vitesse angulaire instantanée d'une roue en rotation ou d'un axe, en particulier lorsque la roue ou l'axe est exposée à des conditions d'ambiance variables ou contraires ou bien exposées à des variations extrêmes de température. De plus, il apparaîtra de façon évidente aux spécialistes dans ce domaine, qu'il existe un nombre de variantes possibles du dispositif notamment en ce qui concerne les moyens d'action du signal fourni par l'élément sensitif. En particulier, la bas- i 5 cule de Schmitt comprenant les transistors —3 et —4 pourrait être remplacée par n'importe quel autre multivibrateur monostable approprié. Certaines parties de l'appareil décrit peuvent être arrangées, par exemple l'amplificateur comprenant le tran- '1 A sistor —2, peut être enlevé lorsque le signal donné par l'élément sensitif est assez fort pour une manoeuvre directe sans amplification. De plus, il apparaîtra que le signal de sortie du dispositif peut être dans une forme différente à partir de la tension bad original" 70 30375 "9" 2060098 continue inversement proportion.".elle à la vitesse angulaire de l'axe rotatif comme décrit ci-dessus» iîotaniment, ladite tension continue pourrait être directement proportionnelle à la vitesse, ou bien le signal peut êtr^ utilisé dans une des formes intermédiaires qu'il assume dans les phases variées des systèmes de conversion qui ont été décrits. HLus partiellement, une forme directe-" snt utilisable du sigjtal ">eut être celle utilisée dans la forme d'onde "ç" de la figure 6, dans laquelle il y a vine série d'impulsions de durée constante ayant une fréquence de répétition proportionnelle à la vitesse angulaire de la roue ou axe et cette forv.e de signal de sortie se prêterait elle-même par exemple pour l'utilisation d'un compteur d'impulsions de n'importe -:uel type, par exemple, pour l'emploi dans les compteurs de vitesse, etc... On peut aussi envisager que le signal de sortie de la bascule ùchmitt, c'est-à-dire dans la forme montrée par la ligne "b" de la figure 8 peut être prélevé et employé directement. BAD ORIGINAL* 70 30375 ~40~ 2060098 jàJ/iLi.'Iil GA'X'I QHS 1.- Dispositif pour produire un signal électrique dépendant de la vitesse angulaire instantanée d'une roue de véhicule à moteur, caractérisé en ce qu'un boîtier hermétique est fixé 5 au montage de la roue, ce boîtier renferme un circuit oscillateur qui comprend deux éléments ayant un couplage d'inductances réciproque à travers une échancrure dans le boîtier, et un organe bloqueur fixé au moyeu de la roue a un nombre de secteurs également espacés qui font saillie dans ladite.échancrure 10 lorsque la roue tourne, interrompant de ce fait, le couplage d'inductance réciproque desdits éléments et bloquant le fonctionnement de l'oscillateur à une fréquence de"répétition proportionnelle à la tritesse angulaire du moyeu de la roue» 2o- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que le montage de la roue comprend un arbre creux et le boîtier hermétique est fixé en bout d'arbre au moyen d'un organe à pas de vis fixé en bout d'arbre» Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il y a des conducteurs pour transmettre les signaux de 20 sortie à un circuit pour reproduire les signaux, conducteurs qui passent à travers l'organe à pas de vis pour aller dans l'arbre creux. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les secteurs dudit organe 25 fixé au moyeu de la roue soiit faits de métal. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe bloqueur est fixé à l'intérieur d'un embrèvement annulaire dans le moyeu de la roue au moyen d'un circlips. 50 6.- Système de freinage anti-dérapant pour un véhicule à moteur, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes.