Brevet FR2076076A1 — publié le 19711015

la présente invention concerne un procédé pour freiner un véhicule automobile, sans glissement ou dérapage, et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans le présent texte, le terme "dérapage" doit être considéré 5 non seulement dans son acceptation usuelle, à savoir un glissement dans une direction transversale par rapport à la direction d'avance du véhicule, mais également et surtout dans le sens d'un glissement dans ladite direction d'avance. lorsqu'il s'agit de réaliser un freinage sans dérapage des roues, 10 un problème fondamental est d'obtenir un relâchement rapide et en temps utile du frein, et aussi une prompte reprise du freinage, cela afin de garantir, d'une part, que le relâchement du frein n'est pas retardé jusqu'au moment où l'adhérence et la résistance s'opposant aux déplacements latéraux du véhicule ont décru de façon excessive et, d'autre part, que 15 Jâ force de freinage (plus précisément la force qui est échangée entre la roue et la route et qui tend à freiner la roue) n'est pas devenue trop faible au moment de la reprise du freinage. On connaît divers procédés pour obtenir un freinage sans dérapage. Même si certains d'entre eux permettent d'obtenir le relâchement 20 précoce des freins qui est demandé, ces procédés souffrent en général de défauts quant à la reprise du freinage, dans la mesure où ils ne déclenchent normalement la reprise du freinage que lorsque la force de freinage et le glissement (en d'autres termes une indication de la différence entre la vitesse du véhicule et la vitesse tangentielle de la roue 25 au point de contact de cette dernière avec la route) ont atteint tous les deux des valeurs excessivement basses, et lorsque la force exercée par le frein (plus exactement la force qu'exercent les freins sur le tambour ou sur le disque de la roue) est pratiquement retombée à zéro. Il en résulte de nombreux inconvénients, en particulier une réduction ez-30 cessive de l'efficacité du freinage, une augmentation inadmissible de ~la distance de freinage et, par dessus tout, des variations excessives de la force de freinage, avec les soubresauts et les à-coups qui en résultent pour le véhicule. Ces phénomènes affectent défavorablement le confort des passagers, soumettent la structure du véhicule à des con-35 traintes mécaniques indésirables et sont également cause de dangereuses réactions dans la direction. L'invention a pour objet d'éliminer ces inconvénients, en procurant un procédé et un appareil qui,permettent d'éviter d'importantes modifications de la force de freinage au cours d'une action de freinage, 40 cela tout en procurant une augmentation de l'efficacité du freinage et 71 00935 2 2076076 une réduction de la distance de freinage. L'invention vise un procédé de freinage anti-dérapage d'une roue de véhicule, qui consiste tout d'abord à déclencher le relâchement de l'action de freinage de façon à permettre à la rcue de ralentir, du cj fait des forces d'inertie, puis d'accélérer sous l'action des forces de frottement échangées entre la roue et la route, puis ensuite à déclencher la reprise du freinage, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à s'assurer de la valr-ur du glissement à un instant non antérieur à l'instant de déclenchement du relâchement du freinage, et à dé-10 clencher la reprise du freinage lorsque le glissement de la roue à atteint à nouveau ladite valeur» 13 invention vise également un appareil pour le freinage antidérapage d'une roue à1un véhicule, comprenant des organes pour déclencher le relâchement du frein et des organes pour déclencher la reprise 15 du freinage, cet appareil étant caractérisé en ce que les organes de déclenchement de la reprise du freinage comprennent un générateur de fonction linéaire dont le fonctionnement est déclenché par les organes de déclenchement du relâchement du freinage, et qui fournit un signal de commande qui diffère d'un signal représentant la vitesse du véhicule 20 par la valeur du glissement à l'instant du déclenchement dudit généra-r teur, et un comparateur qui reçoit, sur une première entrée, ledit signal de commande et, sur une seconde entrée, un signal traduisant la vitesse effective de la roue? et qui déclenche la reprise du freinage lorsque les deux signaux d'entrée susdits sont égaux. 25 l'invention sera décrite ci-après de façon plus détaillée en se référant aux dessins ci-annexés, lesquels sont fournis à titre purement illustratif et non limitatif et dans lesquels : la figure 1 est un graphique représentant la force de freinage G et la force F qui s'exerce à 1'encontre des déplacements latéraux sur ■30 une roue de véhicule en cours de freinage, cela en fonction du glissement s. la figure 2 est un graphique qui représente la vitesse V d'un: véhicule muni d'un dispositif de freinage anti-dérapage et la vitesse Y d'une roue de ce véhicule au cours du processus de freinage, cela en 35 fonction du temps t. la figure 3 montre schématiquement un premier mode de réalisa-. tion possible de circuit pour la mise en oeuvre du système selon l'invention. la figure 4 représente le schéma d'un générateur de fonction li-^0 néaire entrant dans le mode de réalisation selon la figure 3. 71 00935 3 207ôu7ô La figure 5 représente schématiquement un second mode possible de réalisation d'un circuit pour la mise en oeuvre du système selon l'invention. Dans le cas de la figure 1, la courbe la représente la rela-5 tion entre la force de fi-einage C d'une roue (en ordonnées) et le glissement s. de la roue (en abscisses). Le glissement est exprimé en pour-cents, autrement dit : V - Y s = w x 100 10 v où V„ est la vitesse instantanée du véhicule et Y est la vitesse tan-v w gentielle instantanée de la roue à son point de contact avec la route, l'expression : 15 40 S = Y - Y v w sera appelée glissement absolu. Ainsi que celà est en soi bien connu, la force de freinage C est proportionnelle au c oefficient de frottementyu , cela par un facteur qui traduit la force s'exerçant verticalement sur la roue. 20 la forme de la courbe-la peut varier car elle dépend de l'é tat du pneumatique, de l'état de surface de la route et de la vitesse de la roue. Toutefois sa forme générale reste approximativement la même dans les conditions les plus variées, même si les proportions ne le sont point. Cette courbe la comprend une première partie 0-P^ qui est 25 substantiellement linéaire, puis la courbe parvient graduellement à un maximum Pg pour une valeur de s qui est comprise entre 10 et 25 pour redescendre ensuite de façon relativement uniforme et avec lenteur jusqu'au point P^. Finalement, et cette partie n'est pas montrée sur la figure, la courbe s'abaisse brutalement pour les valeurs du glissement 30 qui sont proches de 100$. Cette dernière partie n'est pas montrée car les conditions sont alors instables et la courbe est indéterminée. La partie 0-?2 de la courbe dans laquelle le glissement est compris entre zéro et la valeur qui correspond à la force maximale de freinage est appelée zone de pseudo-dérapage. Dans cette section, la 33 bande de roulement du pneumatique s'infléchit et est soumise à des contraintes de cisaillement, mais ne glisse pas. La force maximale de freinage est atteinte lorsque la bande de roulement parvient à la limite d'adhérence. Au-delà, elle cesse ae s'accrocher à la surface de la route et commence à glisser sur celle-ci. La partie de la courbe qui se trouve au-delà du point ?£ est appelée la zone de dérapage. Lorsque le glissement £ atteint la valeur de COPV 71 00935 4 2076076 la roue est bloquée et le dérapage est total. * Sur la figure 1, la courbe II représente la force F qui s'exer-"" i ce à l1encontre des déplacements latéraux, donc entre la roue -et la rou- ! te selon la direction perpendiculaire à la direction du déplacement, ce- • 5 la en fonction du glissement s. La force F reste importante dans la ! zone du pseuda-dérapage pour tomber rapidement à zéro lorsque s s'approche de 100^. La force F peut être considérée comme une fonction de 1' • aptitude à diriger le véhicule. j ' i Pendant une action de freinage, la pression est appliquée pro- S i -^q gressivement aux cylindres de frein des roues.-La force exercée par les ! freins augmente progressivement au prorata de la force qui est appli- j quée à la pédale de frein. Par contre la force de freinage n'augmente ^ pas progressivement au-delà du point P2 mais diminue. La roue subit par conséquent un ralentissement important selon la relation : B - C = ka où B est la force exercée par le frein, C la force de freinage, a la décélération de la roue et k une constante qui est fonction du moment d'inertie de la roue. Bans la zone de dérapage, l'efficacité du freinage dimine et la 20 tenue latérale, et par conséquent l'aptitude à diriger le véhicule deviennent progressivement de plus en plus mauvaises. Le rôle d'un système anti-dérapage est de détecter et évaluer l'état de dérapage, autrement dit de détecter l'instant où la roue passe dans la zone de dérapage, cela afin de réduire la pression dans les cylindres de frein jusqu'à ce 25 que la roue soit revenue dans une zone plus sûre. Toutefois, même si 1' on n'éprouve pas de difficultés sérieuses à détecter l'état de dérapage, dans les systèmes connus jusqu'à présentr on éprouve au contraire de sérieuses difficultés pour déterminer ou s'assurer de l'instant où on a atteint un état permettant la reprise du freinage. En général, cet état 30 nsest pas détecté établi de façon suffisamment précoce; la force exercée par le frein ne recommence à .croître qu'après qu'elle est tombée pratiquement à zéro, et après que la roue est passée d'un état où le blocage est imminent (à proximité du point P^ de la section Pg-P^) à un état de liberté totale (à proximité du point 0 de la section O-P^). 35 Telle est la cause des soubresauts et des à-coups typiquement rencontrés" avec les systèmesde freinage à anti-dérapage antérieurement connus. La figure 2 illustre le processus de freinage sous l'action d* un dispositif anti-dérapage, la courbe III représentant la vitesse 7^. du véhicule..en fonction du temps t. Cette courbe est essentiellement 40 une droite car la décélération propre du véhicule ne varie que fort peu 71 00935 2076076 pendant le cycle de freinage. Cela résulte de la grande inertie du vé-" Meule, la courbe IV représente la vitesse Y, de la roue en cours de r w freinage. lorsque débute le freinage, le véhicule et la roue ont tous 5 les deux la même vitesse, ainsi que cela est montré par le point sur l'axé des ordonnées. Le véhicule et la roue ralentissent pendant un certain temps pratiquement au même rythme, ainsi que cela est montré par la section *^a cour^e« L'action du frein détermine ensuite une décélération progressive de la roue par rapport au véhicule dans 10 la section Q2~Q-j. Au point Q^, la décélération de la roue atteint une certaine valeur prédéterminée pour laquelle le relâchement du frein est déclenchée par le dispositif anti-dérapage. Ce point correspond au temps tQ (en abscisses). Par suite de^forces d'inertie inhérentes au. système mécanique et hydraulique de freinage, la décélération de la roue 15 se poursuit au delà du temps t0,--cela jusqu'à ce que la vitesse de la roue atteigne sa valeur minimale Q^. C'est en ce point que le glissement est maximal. Les forces de frottement qui sont échangées entre la roue et la route déterminent alors une augmentation de la vitesse de la roue et en un point qui dépend des caractéristiques du système anti-déra-20 page le freinage reprend. L'inertie du système empêche . une décélération immédiate de la roue dont la vitesse continue à augmenter jusqu'au maximum Qg, à partir duquel la vitesse de la roue diminue à nouveau par suite de l'action de freinage. Au point Qg, le glissement est minimal. Le processus se répète ainsi sans interruption, cela en pratique à une 25 fréquence qui peut atteindre au dépasser 10 Hz, aussi longtemps que le conducteur poursuit son effort sur la pédale de frein. Selon l'invention, on choisit le point comme étant le point pour lequel la roue a la même valeur de glissement SQ que la valeur de glissement qu'elle avait à l'instant tQ, donc au moment où a été donné . 30 l'ordre de relâchement du frein. Cela garantit une prompte reprise du freinage et empêche le glissement de retomber en dessous d'une valeur prédéterminée Smin« Si la reprise du freinage au point n'est pas suffisamment précoce, par exemple du fait d'un délai relativement important dans le 35 système hydraulique, il est possible d'obtenir un ordre plus précoce de reprise du freinage en choisissant un point de reprise QgCorrespondant à une valeur du glissement qui vaut S^, représentant le glissement de la roue, à un instant t^ qui est en retard par rapport à l'instant tQ, d'un intervalle de temps At = t^ - tQ. 71 00935 2076076 Par conséquent, on parvient toujours à agir sur la valeur Sm..^. Même si l'on a pris en considération le glissement relatif dans le cas de la figure 1, et le glissement absolu dans "le cas de la figure 2, les considérations qui précèdent sont valables en pratique pour les deux, -5 dans le cas de la présente demande de brevet, étant donné que ces deux glissements ne diffèrent que par un facteur égal à la vitesse du véhicule Vv qui ne varie que fort peu pendant le cycle de fonctionnement du système anti-dérapage. On décrira maintenant en se référant à la figure 3 un mode pos-2_o sible de réalisation d'un système 'selon l'invention. Un maître-cylindre 10 qui est actionné par une pédale de frein 12 est relié par un tube 14 à l'orifice d'entrée d'une soupape à trois voies et deux positions 16, qui est actionnée par un solénoïde et est normalement ouverte. La soupape 16 assure donc normalement la relation entre le tube 14 et un 25 cylindre de frein de roue 18. Le cylindre de frein de roue 18 est conçu pour actionner le frein 20 d'une roue 22 appartenant à un véhicule (ce .dernier n'est montré ici que symboliquement en 42). Un tachymètre 24 capte la vitesse de la roue 22 et fournit un signal, électrique représentatif de la vitesse à un circuit différencia-20 "teur 26 qui fournit à son tour un signal représentatif de l'accélération de la roue à un circuit à seuil 28e Le circuit à seuil 28 est conçu de telle façon que lorsque le signal appliqué à son entrée dépasse une certaine valeur négative prédéterminée, il émet, à travers un conducteur 32, un signal de déclenchement à destination d'un générateur de 25 fonction linéaire 30 qui sera décrit ultérieurement. Le signal de sortie du circuit à seuil 28 fait également déclencher une bascule 34 dont le signal de sortie est amplifié par un amplificateur de puissance 36 et excite le solénoïde 38 de la soupape 16. le générateur de fonction linéaire 30 reçoit sur ses entrées 50 d'une part un signal qui traduit l'accélération du véhicule et qui est fourni par un accéléromètre 40 porté par le véhicule 42 et, d'autre part/ un signal qui traduit la vitesse de la roue et qui est fourni par le tachymètre 24. Lorsqu'il est mis en action par le signal de sortie du circuit à seuil 28, le générateur de fonction linéaire 30 se met à four-* ^5 nir un signal Y selon 1'équation : T* = Two + S (D où. t est la variable temps, t est l'instant d'application du signal de déclenchement du générateur 30, est le signal qui représente l'accé-^ lération du véhicule, et YwQ est le signal représentatif de la vitesse de. la roue à l'instant tQ* 71 00935 7 2076076 * " Le signal de sortie V du générateur de fonction linéaire 30 est envoyé par un conducteur 43 à l'une des entrées d'un circuit comparateur 44 dont l'autre entrée reçoit le signal représentatif de la vitesse de la roue en provenance du tachymètre 24. Le circuit comparateur 5 44 envoie à la bascule 34, par le conducteur 45, un signal de remise à zéro"lorsque ses deux signaux d'entrée sont égaux. La figure 4 représente le schéma possible de réalisation d'un générateur de fonction linéaire 30. Le signal représentatif de la vitesse de la roue Vw et le signal d'accélération du véhicule av (ce der-10 nier ne cesse jamais d'être négatif pendant toute la durée de fonctionnement du circuit) sont admis respectivement sur les entrées 100 et 102. •^e signal Y^ alimente un condensateur de shuntage 104 par l'intermédiaire d'une diode 106. Un transistor 108, qui est normalement conducteur, maintient, par l'intermédiaire d'une résistance 112, le point 110 à un po-15 tentiel bas. La base du transistoï 108 est reliée à la sortie 32 du cir-- -Cuit à seuil 28 (voir la figure 3)- Un transistor 114 à base à la masse, a son émetteur qui est relié par une résistance 116 au point 102, alors que son collecteur est relié par une résistance 118 au point 110. La résistance 118 et le condensateur 104 constituant ensemble 20 jrn réseau intégrateur pour le signal av mais, du fait que le transistor 108 est normalement conducteur, aucun signal n'est envoyé sur le eonduc-'teur 43 à destination du comparateur 44 (figure 3)• Lorsqu'un signal de déclenchement est appliqué, à l'instant tQ, à la base/lu transistor 108, ce transistor se bloque, ce qui permet au 25 réseau 118, 104 de jouer son rôle d'intégrateur. Bu fait que le condensateur 104 est chargé au potentiel V , le signal de sortie sur le conducteur 43 est conformé à l'équation : T* - Tvo + av 2q On décrira maintenant le foirs tionnement du système selon la figure 3. Lorsque l'on actionne la pédale de,frein 12, une certaine pression eèt appliquée au cylindre de frein 18 à travers la soupape normalement ouverte 16, afin de freiner la roue 22. Si la décélération de la roue 22 tombe en dessous d'une certaine valeur prédéterminée indi-quant que ^Le blocage de la roue est en état de blocage naissant, le circuit à seuil 28 enclenche la bascule 34 dont la tension de sortie atteint de ce fait son niveau supérieur, ce qui provoque l'alimentation du solénoïde 38. La soupape 16 obture alors le tube 14 et met le cylindre de frein 18 en relation avec l'échappement, ce qui fait cesser l'action de freinage sur la roue 22. 71 00935 8 2076076 Simultanément, le signal de sortie du circuit à seuil 28 déclenche (met en marche) le générateur de fonction linéaire 30, grâce à * quoi est appliqué au comparateur 44 un signal V qui répond à l'équation : 5 T* = \o + av (t-V M Gomme l'accélération a^ du "véhicule est pratiquement constante, étant donné l'inertie élevée de ce dernier, pendant la "brève période correspondant à un cycle de fonctionnement du système anti-dérapage la 10 relation(l)est équivalente à la relation suivante : iT* = \o + iVo' (2) où avo est l'accélération du véhicule à l'instant tQ. La relation (2) n'est autre que l'équation de la ligne Q3-Q5 de la figure 2 et elle peut également s'exprimer sous la forme : V* = V + V - V (3) wo V vo K ' où Yv est la vitesse du véhicule, alors que Vvo est la vitesse dudit véhicule à l'instant tQ. On peut donc écrire : * V = V -v v 0 * où S„ est le glissement absolu de la roue à l'instant t . La fonction Y o o constitue par conséquent un signal de vitesse fictive qui est parallèle à la vitesse effective du véhicule et qui en diffère par un terme égal à la valeur du glissement absolu à l'instant t de relâchement l'action de 20- 25 freinage. Lorsque l'on a l'égalité entre le signal V qui est fourni par le tachymètre 24 et qui représente la vitesse effective de la roue, d* * 30 une part, et le signal Y qui est fourni par le générateur de fonction linéaire 30 et qui correspond à une vitesse fictive de la roue, d'autre part, autrement dit lorsque la roue a réaccéléré jusqu'à retrouver la valeur de glissement qu'elle avait au moment du relâchement du frein, le comparateur 44 remet à zéro la bascule 34, ce qui coupe l'alimenta-35 tion du solénoïde 38 de la soupape 16 et rétablit l'action de freinage sur la roue 22. S'il s'avère nécessaire de rétablir l'action de freinage alors que le glissement a une valeur S^ encore supérieure, il est possible de faire appel au système qui est montré par la figure 5* Ge mode de 40 réalisation de l'invention ne se distingue de celui qui est montré par la figure 3 quepar la mise en place d'un circuit à retard 50 sur le con 71 00935 2076076 ducteur 32 assurant la liaison entre le circuit à seuil 28 et le générateur de fonction linéaire 30. Le circuit à retard 50 fait intervenir un certain délai At = t,-t entre l'instant t de relâchement du frein et 1 o o l'instant t^ de déclenchement du générateur de fonction linéaire 30. Par ^ voie de conséquence, le signal de sortie du générateur de fonction liné-_ aire* '30 suit la ligne Q^-Qg de la fiSu:re 2> selon les équations : = \l+Tv-Tvl = 10 =Tt-Sx . 4- 9 0îl V ' Vvl' S1 sont les valeurs respectives du signal représentatif ' de la vitesse de la roue, du signal représentatif de la vitesse du véhicule et du glissement absolu, cela à l'intant t^ = tp + A. t • 71 00935 10 2076076 n - ÎŒVEïTOIGATIONS - . ^ 1.- Procédé de freinage sans dérapage d'une roue d'un véhicule, consistant à déclencher le relâchement de l'action de freinage, à permettre à la roue de ralentir, du fait des forces d'inertie, et ensuite d'accélérer sous l'action des forces de frottement entre ladite 5 roue et la route, puis ensuite à déclencher la reprise du freinage, caractérisé en ce qu'il consiste à s'assurer de la valeur du glissement de la roue à un instant non antérieur à l'instant du déclenchement du relâchement de?l'action de freinage, et à déclencher la reprise du freinage lorsque le glissement de la roue a attéint à nouveau ladite 10 valeur. 2.- Procédé selon la revendication!,caractérisé en ce qu'il consiste à détecter ou mesurer directement l'accélération du véhicule et la vitesse de la roue, et à s'assurer de la valeur du glissement à partir des données ainsi mesurées. 15 3*- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste à s'assurer de la valeur du glissement à l'instant où est déclenché le relâchement de l'action de freinage. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 et 20 2, caractérisé en ce qu'il consiste à s'assurer de la valeur du glissement à un instant espacé d'un intervalle de temps prédéterminé après l'instant de déclenchement du relâchement de l'action de freinage. 5.- Appareil pour le freinage sans dérapage d'une roue 22 d'un véhicule, comprenant des organes 24,26,28 pour déclencher le relâ- -25 chement de l'action de freinage et des organes 40,30,32,43,44,45 pour déclencher la reprise du freinage, caractérisé en ce que les organes destinés à déclencher- la reprise du freinage comprennent un générateur de fonction linéaire 30 dont la mise en route est déclenchée par les organes de déclenchement du relâchement du freinage, et qui fournit un 30 signal de commande qui"diffère d'un signal représentant la vitesse du véhicule par une valeur égale au glissement à l'instant du déclenchement dudit générateur, et un comparateur 44 recevant, sur une première entrée, ledit- signal de commande et, sur une seconde entrée, un signal représentant la vitesse effective de la roue*, ledit comparateur déclenchant la 35 reprise du freinage lorsque ces deux signaux d'entrée sont égaux. 71 00935 2076076 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes propres à déclencher leœlâchement de l'action de freinage déclenchent la mise en route du générateur de fonction linéaire en même temps que le relâchement du freinage. 5 7®- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes propres à déclencher le relâchement du freinage déclenchent la mise en route du générateur de fonction linéaire 30 par l'intermédiaire d'un organe à retard 50 qui introduit un certain délai prédéterminé dans la mise en route du générateur de fonction linéaire par 10 rapport au déclenchement du relâchement de l'action de freinage.