Brevet FR2063135A1 — publié le 19710709

Cette invention concerne un dispositif modulant pour un mécanisme de frein de roue à employer sur des véhicules munis de systèmes de freins anti-dérapants, c'est-à-dire, des systèmes qui réduisent la tendance d'une roue à se bloquer et à déraper lorsqu'on la freine. Dans les systèmes de freins anti-dérapants, la vitesse angulaire d'une roue freinée est contrôlée, et des mesures sont automatiquement prises pour réduire ou éliminer l'action de freinage indépendamment du contrôle du conducteur lorsque la décélération de la roue dépasse une certaine valeur prédéterminée, indicatrice d'un blocage imminent de la roue. On sait déjà observer la vitesse angulaire-d'une roue et donner un signal de tension continue représentatif de ladite vitesse. On sait également qu'on peut mettre une valve commandée électriquement, ou valve solénoïde, pour moduler la manoeuvre d'un mécanisme de commande d'un frein. Cependant, des dispositifs modulants incorporant des valves solénoïdes doivent offrir en pratique une grande stabilité et une grande sensibilité; le dispositif modulant devrait notamment être stable, de sorte que ses conditions de manoeuvre ne changent pas avec les variations de température ou d'environnement ou avec les variations de paramètres tels que l'alimentation- en tension et le vieillissement des parties constituantes, par exemple. Le dispositif doit par aessus tout être sensible, de sorte qu'une décélération anormale de la roue provoque une intervention rapide de le valve solénoïde. jdn pratique, cette sensibilité est particulièrement difficile à atteindre, puisque la différence entre la décélération optimum de la roue pour un freinage le plus efficace (qui correspond au plus grand coefficient de friction entre la roue et le sol) et le niveau de décélération, au niveau duquel le blocage ou le dérapage de la roue est imminent, soit à cause du blocage de la roue ou à cause d'un coefficient de friction diminué, est très petite de l'orart de quelques pour cent seulement, une intervention différée du dispositif modulant pourrait conduire à un blocage de roue indésirable ; d'autre part, si le dispositif modulant devait intervenir trop souvent, il pourrait empêcher le freinage de tirer profit du plus grand coefficient de friction entre la roue et le sol, ayant pour conséquence d'abaisser l'efficacité du freinage et d'augmenter la distance d'arrêt du véhicule. bad original 70 30376 2 2063135 Un objet de cette invention est de fournir un dispositif modulant pour un frein de roue du type ci-dessus, qui puisse intervenir avec une grande stabilité sous des variations de température. Un autre objet de cette invention est de fournir un dispositif modulant qui se prête à une fabrication économique et à une production en chaîne, avec un minimum de mise au pointe Suivant l'invention en question, on crée un dispositif modulant pour un mécanisme de commande de frein ae roue adaptable à des freins de véhicule anti-dérapants, ledit dispositif étant sensible à un signal d'entrée continu qui est inversement proportionnel à la vitesse angulaire de la roue du vénicule, caractérisé par le fait que le dispositif comprend en combinaison : - un différentiateur qui est fait pour recevoir le signal d'entrée continu et fournir un second signal proportionnel à l'accélération de la roue, lequel second signal a une polarité donnée en cas de décélération de la roue et une polarité opposée en cas d'accélération de la roue ; - un premier transistor sensible au second signal et fait pour fournir un troisième signal en réponse à la polarité donnée du second signal ; - un second transistor d'un type complémentaire du premier-transistor, le collecteur du second transistor étant relié au collecteur du premier transistor, et la base du second transistor étant alimentée par un courant continu stabilisé passant à travers une dioae Zener, qui compense aussi les variations, dues aux changements de température, du courant émetteur de base du second transistor, de sorte que le second transistor maintient le courant collecteur du premier transistor réellement constant ; - Un circuit à bascule disposé pour recevoir le troisième signal de sortie du premier transistor, et fait pour basculer lorsque le troisième signal traverse une tension de seuil prédéterminée, fournissant les premier et deuxième niveaux de tension de sortie, et - un système électron-mécanique contrôlé par la tension de sortie du circuit à bascule et assumant une première condition quand ladite tension est au premier niveau et une seconde condition quand elle est au second niveau. bad original 70 30376 -j- 2063135 Le dispositif modulant de l'invention dans ses formes d'exécution préférées est très sensible aux signaux de décélération de la roue et peut fournir un signal de contrôle modulant avec un rès petit retard. Le dispositif modulant de l'invention en question peut, dans ses formes d'exécution préférées, intervenir efficacement pour fx-einer sur l'oute dans les conditions les plus variées, routes sèches, mouillées ou couvertes ae neige. L'invention sera plus clairement comprise d'après la description suivante, donnée à titre d'exemple, en se référant aux dessins joints dans lesquels ; figure 1 est un diagraame scnématique illustrant le fonctionnement total d'un système de freinage incorporant un dispositif modulant d'après l'invention ; figure 2 illustre graphiquement la vitesse angulaire d'une roue en tant oue fonction de temps, montrant le mode de fonctionnement du système de freinage de figure 1 ; figure o est un schéma de circuit d'un dispositif ae contrôle suivait une forme d'exécution de l'invention ; figure 4- est une courbe illustrant la manière d'opérer d'un amplificateur à courant continu qui fait partie du dispositif modulant de figure 3, et iigure • 5 est un scia-'ma de circuit d'une variante d'exécution de 1'invention, à employer pour le contrôle du freinage d'une paire de roues. La mise en service pratique complète d'un système de freinage dsiis lequel le dispositif de contrôle modulant est incorporé suivant; l'invention va d'abord être décrit en se référant aux fi; tires 1 et Jans la figure 1, 10 indique un organe de commande de frein manuel, habituellement une pédale, qui esc actionné par le conducteur d'un véhicule. L'organe de commande 1C contrôle la pression d'arrivée de fluide vers un mécanisme de commande nydraulique 12. Ce mécsnis:.e ae commande 1^ peut être actionné soit directement soit par servo-i'rein. Le mécanisme de commande 1_2 serre un frein 14- qui agit sur une roue 1j? pour réduire la vitesse du véhicule. un enregistreur de vitesse angulaire 18 fournit un signal ininterrompu de courant continu dont l'amplitude est inversement proportionnelle à la vitesse angulaire de la roue J6. L'enregistreur 18 peut être de type classique déjà connu ou du type bad original 70 30376 2063135 revendiqué dans la demajade de brevet français déposée par la demanderesse le 12 Août 1969, pour "Dispositif pour enregistrer la vitesse angulaire d'un axe rotatif, en particulier l'axe d'une roue de véhicule" et enregistrée sous le ÏT° 5 Un dispositif modulant pour le mécanisme de commande 12, suivant l'invention,- comprend un circuit 20 pour transformer le signal de vitesse angulaire fourni par l'enregistreur 18, et une valve solénoïde 22. ^uand la écélération de la roue dépasse une certaine limite prédéterminée, le circuit 20 excite -10 la valve solénoïde 22, qui libère momentanément le mécanisme de commande _12, élimi&nt ou réduisant la force de freinage appliquée sur la roue 15 par l'intermédiaire du frein 14. D'après cela, en conséquence de la réduction ou de l'élimination de la force de freinage, la roue correspondante 16 15 commence à tourner de nouveau avec la vitesse angulaire convenable; le circuit 20, alors, émet un signal de polarité opposée qui désexcite la valve solénoïde 22, et fait que le mécanisme de commande _12 resserre le frein 14. Cette série de manoeuvres se répète cycliquement aussi longtemps que le frein 14 est serré 20 par l'organe de commande manuel 10. Le retard inhérent au circuit électronique 20 est négligeable et le retard dans la manoeuvre du mécanisme de commande est en pratique extrêmement court, de sorte que la série de manoeuvres décrite ci-dessus arrive plusieurs fois pendant le temps 25 au cours duquel on serre le frein, comme on peut le voir d'après la figure 2. Dans la figure 2, la courbe a-a' montre la décélération maximum acaaise par le sol sur lequel court la roue 16 freinée» Avec la décélération de la roue représentée par la courbe a-z, 50 le dispositif de cette invention n'entre pas en action» oi d'autre part, l'action de freinage es-^elle qu'elle donne une décélération de la roue a-b plus grande que celle représentée par a-a', alors le dispositif modulant de l'invention'entre en action après que l'action de freinage ait eu lieu pendant un temps 55 plus grand ou égal à tg«* . La courbe a-f, par exemple, montre la décélération de la roue qui se bloquerait dans un temps ^bf. La courbe a-g montre une décélération moyenne, qui bloquerait daias un temps ^bia, tandis que la courbe a-h. montre une déciléra- ■H tion telle que le blocage a lieu dans un temps minimum burin. 40 Lorsqu'on emploie le dispositif de cette invention,^ra est bad original 70 30376 -5- 2063135 le temps de retard lorsqu'on serre le frein ; "^i. la période du freinage réel de la roue, et ^rr le retard sur le démarrage du frein qui s'en suit, les courbes pointillées U-U et k-k représentent les changements dans la vitesse de rotation de la roue dans les cas où, à cause de la nature du sol, la roue tend à se bloquer plus ou moins rapidement. La mise en service du dispositif de cette invention va être maintenant décrite en se référant à la figure 5, qui montre le schéma du circuit du dispositif. Un signal d'entrée à tension continue^in fourni par l'enregistreur 18 est inversement proportionnel à la vitesse de la roue. Y C Le signal d'entrée in est appliqué au condensateur —8 qui fait passer des variations dans la tension ^in à la base d'un ï — T transistor •=£. Un transistor complémentaire —9 est relié, par un m collecteur commun à un transistor —8 pour fournir une amplification et commuter sur une large gamme de températures comme- décrit ci-dessous. ï Le transistor —a constitue un amplificateur a courynt continu d'une haut-; sensibilité, dont la tension émettrice de base est compensée pour des variations de température par l'inclusion d'une impédance dans le réaeau de polarisation de base, dans ce R cas, une résistance —26, qui varie avec la température. Afin ï d'obtenir uné réponse rapide, le transistor —9 est alimenté. La 5} tension à la base de —9 est stabilisée par l'action d'une diode T) Ql Zener —6 reliée à la base du transistor —9,. et reliée au rail néga-taf de retour à la terre à travers une résistance — 30» En raison de sa tension de base stabilisée, le transistor —9 fournit 'T un courant collecteur constant pour le transistor —8. La base du '*P transistor —9 est reliée au rail positif par les résistances —27 et —28. Une résistance régulatrice —29 est reliée à l'émetteur du transistor —9. En prenant des dispositions pour que le courant de collec-teur du transistor —S soit constant de cette manière, le transis- rn tor —8 présente en effet une résistance illimitée : de très pe-tites variations du courant de base du transistor —8 suffiront à déplacer le point en activité du collecteur du transistor —8 depuis sa valeur régulée jusqu'à une valeur, près de celle de sa- fil turation du transistor qui est plus grande que le seuil de conduction de la diode Zener —7 connectée au collecteur du tran- fp sistor —8. La valeur régulée du point d'activité du collecteur bad original 70 30376 2063135 rp du transistor ■=£ est déterminée, pour une tension constante d'entrée vers le dispositif, au moyen d'une résistance variait T "ble —25 "bis dans le circuit de base du transistor —8. La figure 4- montre les particularités de la tension/courant ■T 5 de collecteur du transistor —8. En prenant des dispositions com- I 'T me déjà dit, pour que le courant collecteur —c du transistor —8 soit constant, le point d'activité du collecteur reste le long de la courbe c = const, correspondant à la résistance illimitée. Puisque les courbes de la tension/courant de collecteur des 10 transistors sont en général caractérisées par une très haute résistance dynamique dans la région d'activité, illustrée pour deux courants de base ^B1 et "^"B2, une variation extrêmement petite (en pratique, de l'ordre de 2 > T T Un circuit à bascule comprenant deux transistors —10 et —11 est aménagé de sorte eue le transistor —10 soit conducteur en 20 condition de circuit au repos à travers une diode — 10 et une ré-cistance —32. La diode —10 est couplée en cascade avec line diode —11, les deux-sont conductrices à travers une résistance —35 ; T i1 D les transistors —10 et —11 partageant la diode —10 dans une configuration de collecteur commun pour permettre un basculement ^5 rapide. La diole Zener —7 transmet le changement de tension au col- lecteur du transistor —8 jusqu'à la base du transistor —10 qui, étant normalement conducteur, devient maintenant non-conducteur, ï provoauant la conduction du transistor —11. Le collecteur du i1 ' pO transistor —11 est connecté à la base d'un transistor de sortie qi E. * Q? —12 à travers une résistance —37, la base du transistor —12,, étant aussi reliée à la ternie à travers une résistance —38. G'èst pour- quoi la conduction du'transistor —11, comme_ il est dit plus haut, provoque la conduction du transistor —12. - ï 3p - La conduction du transistor —12 provoque l'excitation du solénoïde B de la valve solénoïde 32, qui est actionnée pour interrompre la manoeuvre du mécanisme de commande 1_2. Une résistance —33 est reliée en série au solénoïde E avec comme but de réduire la constante de temps de la manoeuvre de la valve solé- 4-0 ~ G H noïde 22. Un condensateur —9 et une résistance —4-1 en série sont bad original 70 30376 2063135 connectés en parallèle avec le solénoïde E en ayant pour but d'admettre -un retard prédéterminé dans la désexcitation du solénoïde E quand le courant cesse de passer à travers lui. Une variation négative, c'est-à-dire une réduction dans 5 la tension d'entrée ^in n'est pas transmise à la base du tran-T sistor 8, contrairement a la variation positive. _ue condensa-G teur —8 devant se décharger, dans ce cas, agit à titre préven- ï ' D tif sur la base du transistor ■:-8, tandis qu'une diode —3 connectée à la base du transistor —8 décharge très rapidement le con- C ±i 10 densateur —8 à travers la résistance —^6, contribuant de plus à l'action préventive et à la protection du transistor —8o Le dispositif, sujet de l'invention, est alimenté en tension, tirée de la batterie du véhicule au moyen d'un stabilisateur approprié (non montré) de type classique, qui sert à four-nir la tension d'alimentation positive ^2 (+) en employant une diode Zener (non montrée) pour fournir une tension de référence et en utilisant un circuit stabilisateur de transistor classique pour fournir une tension stabilisée même pour d'importantes variations de tension de batterie. 20 Eh appliquant le système anti-dérapent, comprenant le dis positif modulant de l'invention, à une paire de roues de véhicule, par exemple aux deux roues arrière d'un vvhicule à moteur, il est nécessaire qu'un ralentissement excessif (indiquant le blocage) d'une ou de l'autre roue (ou des deux )donne lieu à une -5 réduction dans l'action de freinage sur les deux roues. Il est possible naturellement d'installer deux systèmes de contrôxe indépendants com ;e précédemment décrit, un pour chaque roue, disposés pour-contrôler une valve solénoïde commune, ayant, par exemple deux enroulements/èolénoïdes. -i>0 Cependant, pour aes raisons d'économie, une autre forme d'exécution ae l'invention, illustrée dans la figure 5, peut être utilisée. Au lieu de douuler en entier i~ dispositif modulant de la fi'rare 1, on trouve préférable de doubler seulement la première par-tié, ceci étant possible, en utilisant deux dio-J>3 des désacouplées comme décrit par la suite et à*employer, pour les deux roues, une seconde partie comuune du circuit électro- ninue. Cornue on peut le voir dans la figure 5, la partie du clr- Q ï i1 cuit comprenant le condensateur —8 et les transistors —8' —9, et a —10 avec leurs composants de circuit passif associé a été doublée 40 Les composants de circuit correspondant dans les parties doublées bad original 70 30376 2063135 portent? les mêmes chiffres de référence, chiffres - simples d'une part (la partie sup'rieure de la figure 5) et chiffres "primes" d'autre part. Les dites deux parties de circuit correspondant ont deux points de connexion à une partie cosunnne au second 'l1 X' circuit qui consiste tiens les transistors —11 et —et leurs coiacos&nts passifs associés. Le sait s deux points de connexion sont 1,-s points & et B, marqués aucsi sur lo. figure .tu point 3 arrivent les courants émetteurs des transistors -•il —';0 et ^ 10. Le point À est connecté aux collecteurs des tran- ' ; 1 ^ jJ ' sistors —10 et T',... à travers les dicaes aùo&couï>lées —6 et —8 — i v,- oui e^pêc ûent que le; d.eu;r premières parties ge circuit intera-^isoent l'une sur l'autre. nés a aux si.'Oiau,: respectifs ^in et . " » I i.-.. alimentés P3 3oectiveTL-.nl; par xes première et seconde roues ••.;;_ront ensemble inaopendar.-.ent sur le dia^ooiùif modulant. Jciuue non or-; sur la fi,pire il est sussi pos ible d'employer an reseau commun stabilisant de tension de base —30, û , , . - , v'- —o pour xes aeux transistors —'y et —y en interconnectant les - ■ f points £, c 'est-à-aire, les bases des transistors —9 et —9, et ae ce f-'it réaliser une nouvel--.') économie aes composants de cir- C U i. Û • • Un se rendra compte eue les exemples spécifiques de fonctionnai!! ;no de i ' invention toi : mus décrits peuvent avoir de nom-..r- j.ses variantes rositJss. £,n particulier, le circuit à bascule 'jj composé des transistors —10 et —11, avec leurs composants passifs ••aoociés, peuvent être remplacés par n' rm-orce cuel autr=..- circuit élec troni'u.e u qui valent. Je plus, on pourrait se passer du transi--tor ae sortie —'\d ou le remplacer prr un aispositi 0 similaire -51e chronique ou d-lec cro-mécanique, L .condition oue le sipnal ae sortie du circuit à bascule, dérivé dans les exemples j illustr-ts de la jonction aes résistances —?8 et —ôl soit assez puissent pour exciter le soi "-no" je n. bad original 70 30376 -9- 2063135 xLjii \T_iiiiM D x GAI 1.- Dispositif modulant pour un mécanisme de commande de frein de roue pour un système de freinage de véhicule antidérapant, ledit dispositif étant sensible à un signal d'entrée 5 continu qui est inversement proportionnel à la vitesse angulaire de la roue du véhicule, caractérisé par le fait que le dispositif comprend en combinaison : - un différentiateur qui est fait pour recevoir le signal d'entrée continu et pour recevoir un second signal proportionnel 10 à l'accélération de la roue, lequel second signal a une polarité donnée dans le cas de décélération de la roue, et une polarité opposée dans le cas d'accélération de la roue ; signal - un premier transistor sensiole au second^ fait pour fournir un troisième signal en réponse à la polarité donnée du 15 second signal ; -un second transistor de type complémentaire au premier transistor, le collecteur du second transistor étant connecté au collecteur du premier transistor, et la base du second transistor étant alimentée par un courant continu stabilisé à travers une 20 diode i/ener, qui compense aussi les variations, (lues aux cnan-gements de température, du courant émetteur de base du second transistor, de sorte que le second transistor maintient le courant oie collecteur du premier transistor réellement constant ; - un circuit à bascule agencé pour recevoir le troisième si-25 gnal ae sorcie du premier transistor, et fait pour basculer lorsque ce troisiè: e signal dépasse une tension de seuil prédéterminée, fournissant un premier et un deuxième niveaux de tension de sortie, et - un système électro-mécanique contrôlé par la tension de sortie du circuit à bascule et assumant une première condition lorsque la tension est au premier niveau et une deuxième condition lorsqu'elle est au deuxième niveau. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une variation avec la température du coursut émetteur de ba-se du premier transistor est compensée par un réseau comprenant au moins un élément de circuit dont l'impédance varie avec la température. 5.- Système de freinage de véhicule anti-dérapant ayant un mécanisme de commande propre à manoeuvrer les freins sur une 40 paire de roues d'un véhicule à moteur, caractérisé en ce que le bad original 70 30376 -10- 206313b système comprend une paire de dispositifs modulc.nts suivant la revendication 1 ou la revendication 2, dont le premier dispositif reçoit un signal de vitesse angulaire en provenance d'une première roue de la dite paire, lesdits dispositifs agissant en 5 commun sur ledit mécanisme de commande de frein de ladite paire de roues. 4-.- Système de freinage de véhicule anti-dérapant comire revendique dsns la revendication 3S caractérisé en ce que le mécanisme de commande comprend au moins une valve solénoïde 10 est coiEâune aux deux dispositifs modulants, les systèmes découplants étant équipés pour éviter que les deux dispositifs modulants interéagissent l'un sur l'autre. bad original