Brevet FR2081790A1 — publié le 19711210

La présente invention concerne un procédé de freinage à effet anti-dérapage de roues pour véhicules. Par dérapage, on entend ici aussi bien un glissement dans le sens de l'avance, que transversalement par rapport à ce sens. - 5 Elle a trait également à un système ou une installation desti né à mettre en oeuvre ce procédé. Des procédés et systèmes pour le freinage à effet anti-dérapage de roues pour véhicules, surtout pour automobiles, ont déjà été proposés, notamment dans d'autres demandes de brevet au nom de la 10 Demanderesse. Dans ces systèmes connus, différents problèmes découlant de la technique du freinage anti-dérapage des roues sont soit résolus, soit amoindris en faisant en sorte que la diminution du couple de freinage appliqué aux freins dépende de la valeur maximale atteinte par 15 ce couple conformément à différents critères qui évitent les inconvénients de la suppression totale de ce couple comme c'était le cas dans l'art antérieur. Ces systèmes ne donnent toutefois pas la certitude que la diminution de pression soit effectivement suffisante jpour sortir la roue de l'état de blocage naissant qui avait oeca-20 .sionné la diminution du couple de freinage. Dans des états extrêmes •„du sol, et surtout dans le cas de brusques variations du coefficient d'adhérence du sol lui-même sur la trajectoire suivie par le véhicule, il peut arriver que la diminution du couple de freinage ne soit pas suffisante pour ré-accélérer la roue afin de réduire le 25 glissement de celle-ci. Dans d'autres procédés et systèmes connus de freinage à effet anti-dérapage, pour obtenir la certitude définie ci-dessus on rétablit le couple de freinage, après, la commande initiale de relâchement ou de desserrage du frein, seulement lorsqu'il a été constaté 20 que le ralentissement de la roue a effectivement cessé. Mais ces systèmes présentent eux aussi l'inconvénient de produire trop lentement l'accélération suivante de la roue, et par conséquent celle-ci peut rester dans des états dynamiques dangereux (c'est-à-dire de dérafa-^'e^essif perdant des périodes beaucoup trop prolongées, ce qui se traduit 35 par une diminution importante de la tenue latérale, du rendement du freinage et par conséquent par un allongement de la distance de freinage. Enfin, les systèmes connus de freinage à effet anti-dérapage de 71 07914 2081790 roues présentent généralement l'inconvénient d'un retard excessif dans le rétablissement du couple de freinage après qu'une commande de desserrage s'est produite, et dans ce cas, on observe aussi une diminution de l'efficacité du freinage. 5 Par conséquent, l'un des buts de l'invention consiste à prévoir un procédé de freinage à effet anti-dérapage des roues pour véhicules, dans lequel, après le début de la diminution du couple de freinage, la roue est soumise à des couples d'accélération d'une valeur suffisante pour sortir rapidement la roue de l'état de blocage 10 naissant, afin de réduire au strict minimum le temps pendant lequel la roue reste dans un état dynamique dangereux. Un autre but de l'invention consiste à prévoir une installation de freinage à effet anti-dérapage pour véhicules,'laquelle met en oeuvre le procédé anti-dérapage du type évoqué ci-dessus. 15 Ces différents buts et d'autres'encore sont réalisés confor mément à l'invention grâce à un procédé de freinage d'un véhicule, qui évite le dérapage des roues et qui est caractérisé en ce qu'on s'assure de la valeur de l'accélération d'au moins une roue du véhicule au cours du freinage, en ce qu'on envoie un signal de com-20 mande pour réduire l'effort de freinage lorsque cette accélération atteint une valeur de seuil négative déterminée, en ce qù'on s'assure du moment auquel l'accélération est éliminée par cette diminution de l'effort de freinage, en ce q*ue l'effort de freinage est maintenu, constant à la valeur qp-'il atteint au terme -d'une période • 25 de temps prédéterminée qui commence au moment précité où se produit l'élimination de l'accélération, et en ce qu'on autorise l'effort de freinage à récommencer à augmenter de nouveau après l'instant à partir duquel l'accélération de la roue commence de nouveau à diminuer. 30 l'invention a également pour objet une installation de freina ge pour véhicule, pour la mise en oeuvre du procédé de freinage énoncé ci-dessus, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de détection qui coopère avec au moins une roue du véhicule afin de fournir un signal indiquant l'état d'accélération 35 de cette roue ; un premier circuit à seuil qui reçoit ledit signal d'accélération et qui, lorsque ce signal dépasse un seuil négatif déterminé, envoie un signal de commande de fermeture au; circuit d'excitation d'une première électro-valve, normalement ouverte, dis 71 07914 3 2081790 posée entre une source de fluide sous pression et un cylindre de frein, tandis qu'il envoie un signal de commande d'ouverture au circuit d'excitation d'une seconde électro-valve, normalement fermée, interposée entre le cylindre de frein et un orifice de décharge ; 5 un second circuit à seuil destiné à recevoir le signal d'accélération et qui, lorsque la valeur de ce signal passe par zéro, envoie un signal de commande de fermeture au circuit d'excitation de la seconde électro-valve précitée par l'intermédiaire d'un circuit à action différée comportant un temps de retard prédéterminé ; et un 10 circuit sensible au changement de pente, qui reçoit le signal d'accélération et qui, dès que le signe de la pente de ce signal change, envoie ion signal de commande d'ouverture au circuit d'excitation de la première électro-valve. D'autres buts et avantages de l'invention ressortir ont au cours 15 de la description ci-après du procédé "de l'invention, ainsi que d1un mode préféré de réalisation d'une installation de freinage basée sur ce procédé, en se référant au dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 montre la variation du couple d'adhérence et du couple ou effort de freinage agissant sur une roue de véhicule en 20 fonction du pourcentage de glissement de celle-ci par rapport au sol, dans une installation de freinage classique ne comportant aucun moyen pour éviter le patinage des roues. - la figure 2 montre la variation du couple d'adhérence et du couple ou effort de freinage agissant sur une roue de véhicule en 25 fonction du pourcentage de glissement de celle-ci, conformément au procédé de freinage à effet anti-dérapage suivant l'invention. - la figure 3 montre la variation de la vitesse du véhicule et de la vitesse de rotation de la roue en fonction du temps, lorsqu'on utilise le procédé de freinage anti-dérapage suivant l'in- 30 vention. - la figure 4 montre la variation de l'accélération de la roue en fonction du temps, lorsqu'on utilise le procédé de freinage anti-dérapage suivant l'invention. - ' - la figure 5 montre la variation du couple de freinage d'une 35 roue en fonction du temps, lorsqu'on utilise le procédé de freinage anti-dérapage suivant l'invention. - la figure 6 montre la variation des'signaux; de commande appliqués aux solénoïdes d'une première et d'une seconde électro-valves 71 07914 2081790 qui font partie de l'installation de freinage à effet anti-dérapage suivant l'invention.; et - la figure 7 montre le schéma général d'une installation de freinage à effet anti-dérapage de roues pour véhicules suivant 5 l'invention. Si l'on se reporte tout d'abord au diagramme de la figure 1, on y voit la courbe continue définissant la loi qui régit la relation entre le couple d'adhérence, suivant l'axe des ordonnées, et le pourcentage de glissement de la roue, suivant l'axe des abscisses. 10 L'expression "couple d'adhérence" doit être prise ici dans le sens du couple échangé entre la bande de roulement du pneu et le • sol, tandis que l'expression "pourcentage de glissement" indique la différence relative entre la vitesse du véhicule et la 'vitesse instantanée de la roue, soit l'expression 15 • où v désigne la vitesse instantanée du véhicule et 2.0 est la vitesse instantanée de la roue. La courbe indiquant la relation entre le couple d'adhérence C et le patinage s peut prendre différentes formes, car elle dépend SL - de l'état du pneu, de l'état du sol et de la vitesse de la roue. Cependant-, bien que ses proportions puissent varier, 'sa forme gé-25 nérale reste sensiblement la même dans les conditions les plus diverses. la courbe présente une premièrè partie d'allure sensiblement linéaire ; puis, elle passe par un maximum correspondant à s = 10 à 25 i°, pour redescendre ensuite lentement et finalement tomber 30 brusquement à des valeurs de patinage approchant les 100 fo. La première partie de la courbe, dans laquelle le glissement se situe entre 0 et la valeur Sq correspondant à la valeur maximale du couple d'adhérence, est- appelée "partie de pseudo-glissement" en raison de la flexion des éléments de la bande de roulement 35 (sculptures) qui sont soumis à des efforts de cisaillement. La valeur maximale du couple d'adhérence C est atteinte lorsque les a. éléments de la bande de roulement du pneu, parvenus à la limite, d'adhérence, cessent de tenir et glissent sur le sol. 71 07914 / 5 2081790 la partie de la courbe qui se trouve entre la valeur de glissement Sq qui correspond à la valeur maximale du couple d'adhérence et la valeur unitaire de glissement est appelée "partie de glissement ou dérapage", lorsque £ = 100 $,la roue est bloquée et le glis-5 sement est total. Egalement sur la figure 1, la courbe en traits interrompus indique la variation du couple ou effort de freinage appliqué à la roue dans un système de freinage de type conventionnel ne comportant aucune caractéristique propre à éviter le dérapage des 10 roues, l'expression "couple de freinage" s'applique ici au couple échangé entre les mâchoires ou plaquettes de frein et la roue. ' le couple de freinage augmente progressivement avec le glissement, et le "point de travail" se déplace, à partir de zéro, le long de la partie de pseudo-glissement jusqu'à la valeur maximale du couple 15 d'adhérence, et au-delà de cette valeur si l'on continue d'augmenter le couple de freinage. la différence entre le couple de freinage et le couple d'adhérence représente le couple d'inertie auquel la roue est soumise selon la relation : - - -20 C „ - C = k a fa r où désigne le couple de freinage, Ca = couple d'adhérence, a = accélération de la roue, et r 25 k = une constante de proportionnalité, fonction du moment d'inertie de la roue. Il est évident que, lorsqu'on dépasse le point de travail dont l'abscisse est Sq, le couple d'inertie atteint des valeurs inadmissibles, ce qui occasionne un ralentissement accru de la roue et 30 finalement un blocage total de celle-ci. le rôle du système de freinage à effet anti-dérapage consiste à déceler l'état de dérapage, c'est-à-dire à constater que le point de travail s'est déplacé vers la droite de l'abscisse sQ, afin de diminuer le couple de freinage appliqué à la roue, dans le but de 35 ramener ce point de travail dans une zone plus sûre. Suivant une technique qui s'est désormais imposée dans le domaine du freinage à effet anti-dérapage, on fait agir la commande destinée à réduire le couple de freinage lorsqu'il y a dépasse 71 07914 6 2081790 ment d'un seuil déterminé de ralentissement de la roue. Sur la figure 2, on a indiqué en A la valeur du couple de freinage à laquelle cette commande de desserrage agit sur le système de freinage. A partir de ce point, le couple de freinage continue d'augmenter 5 pendant une courte période en raison des temps morts ou retards qui se produisent au début du fonctionnement et qui sont inhérents au système, puis ce couple de freinage décroit de plus en plus rapidement pour se rapprocher de la courbe du couple d'adhérence et finalement croiser cette dernière courbe. 10 Ainsi qu'il a été dit dans le préambule de la présente des cription, les systèmes proposés jusqu'ici suivent différents critères pour déterminer quel sera le comportement du système une fois que la commande a été déclenchée» Dans certains cas, le couple de freinage est diminué d'une quantité fixe ou d'une-quantité propor-15 tionnelle à la valeur que possédait le couple de freinage au point A. Cette diminution, soit absolue, soit proportionnelle, est bien entendu fixée d'avance, afin d'avoir la quasi-certitude que la courbe du couple de freinage croisera effectivement la courbe du couple d'adhérence, ce qui permet de supprimer le couple d'inertie 20 au ralentissement. Cependant, avec ces critères, une telle certitude ne peut être que d'ordre stastistique. Des états inhabituels du sol, notamment une brusque transition entre des valeurs très différentes du coefficient d'adhérence du sol, peuvent en fait provoquer une brusque diminution de la courbe du couple d'adhérence, 25 ce qui rend l'action anti-dérapage du système de freinage inopérante et empêche la courbe du couple de freinage d'atteindre la courbe du couple d'adhérence avant que le freinage ait été rétabli. Pour éviter cet inconvénient, d'autres systèmes de freinage à effet anti-dérapage assurent l'élimination du couple d'inertie, 30 correspondant à un point d1 intersection des courbes du couple de freinage et du couple d'adhérence, et maintiennent le couple de freinage à la valeur correspondant à ce point jusqu'à l'instant où le point de travail.s'est déplacé vers la gauche de l'abscisse Sq. Toutefois, il est indispensable non seulement d'éloigner le 35 point de travail de la zone du point B mais aussi de rendre cet éloignement extrêmement rapide. Par conséquent, il est nécessaire, non seulement de supprimer le couple d'inértie de ralentissement appliqué à la roue pendant- le freinage, mais aussi d'imprimer à la 71 07914 7 2081790 roue elle-même un couple d'accélération propre à l'amener rapidement dans une zone plus sûre de fonctionnement, c'est-à-dire vers la gauche de l'abscisse Sq. Par conséquent, suivant l'invention, en partant du point B où 5 l'accélération de la roue devient nulle, en même temps que l'élimination du couple d'inertie auquel la roue est soumise, il s'établit une commande destinée à stabiliser le couple de freinage à une valeur constante, avec un temps de retard tel qu'il produit l'application d'une différence de couple d'accélération C - C 3. I* 10 qui renvoie rapidement la rous dans la zone de fonctionnement qui se trouve à gauche de l'abscisse Sq. L'introduction d'un temps, de retard fixe dans la stabilisation ou ï'"écrêtage" du couple de freinage à partir du point B et au-delà est dicté par des considérations d'ordre pratique. Ce que l'on 15 désire obtenir en fait est un couple d'inertie d'accélération correspondant à la différence d'ordonnées entre la courbe d'adhérence et la courbe du couple de freinage, dont la valeur soit satisfaisante. Toutefois, la valeur de ce couple d'inertie d'accélération n'est pas critique et peut varier entre des limites 20 relativement importantes, à condition qu'elle soit maintenue au-dessus d'une valeur minimale. Cependant, il est raisonnable, pour des raisons d'économie et de réalisation pratique, de se rapporter à un temps de retard plutôt qu'à 'une différence de couple ; le ré-■ sultat final sera l'obtention d'un couple d'accélération supérieur 25 à une valeur fixée d'avance. A ce moment, il est indispensable de s'assurer que le freinage a repris, autrement dit, que le rétablissement du couple de freinage appliqué par le conducteur du véhicule à l'aide de la pédale de frein soit autorisé, et cela d'une façon extrêmement ra-30 pide. Le point- de travail ne doit en effet pas trop s'éloigner vers la gauche de l'abscisse Sq, car cette zone, bien qu'exempte de conditions propres à produire le patinage de la roue, reste néanmoins inefficace quant au freinage proprement dit. Il est donc es-35 sentiel de commander le rétablissement.du freinage dès que le glissement de la roue devient inférieur à la valeur Sq correspondant à la valeur maximale du couple d'adhérence. Il s'ensuit que, confor- v / mément à la présente invention, cette commande qui assure le reta 71 07914 2081790 blissement du freinage dès que l'accélération de la roue, qui est proportionnelle à la valeur du couple d'inertie, autrement dit, à la différence momentanée entre le couple d'adhérence et le couple - de freinage, commence à décroître après avoir franchi un maximum. 5 En fait, on peut voir qu'à partir du point de glissement maximal, qui correspond au point B, et au-delà, la différence C - C„ augmen- a. x te, ou tout au moins reste constante, jusqu'au point dont l'abscisse est Sq, après quoi ce couple commence à diminuer. Lorsque la commande destinée à rétablir le freinage devient effective au point 10 C, le couple de freinage commence à augmenter de nouveau,, selon les retards propres au système, la courbe atteint un glissement - minimal s . et rejoint ensuite la courbe ascendante antérieure mm 0 pour revenir au point A. où le cycle recommence. Le cours du cycle de freinage à effet anti-dérapage sera mieux 15 compris d'après les figures 3 et 4. Sur la figure 3, la courbe en trait épais indique la vitesse de la roue en fonction du temps, tandis que la figure 4 montre la variation d'accélération de la roue, également.en fonction du temps, autrement dit, la dérivée de la courbe de là figure 3. La vitesse v^ du véhicule est également 20 indiquée par la courbe en trait fin de la figure 3. Les points* critiques du cycle sont indiqués sur les figures 3 et 4. Le point A est celui où l'on s'assure de l'état de retard excessif de la roue. Après un temps de retard propre au système, il se produit une . diminution de la vitesse v^ de la roue, qui correspond à un point 25 d'accélération minimale. Le point B correspond à une accélération nulle. Après un retardqui est introduit délibérément, ainsi qu'il a été expliqué plus haut, le couple de freinage est bloqué à une* valeur constante qui détermine une réduction progressive de l'accélération de la roue, jusqu'à ce que cette accélération 30 atteigne un point maximal et commence ensuite à diminuer. Le commencement de cette diminution de l'accélération est décelé au point C, afin d'établir la commande pour la reprise du freinage, ce qui augmente le couple de freinage. La variation du couple de freinage peut être suivie sur le 35 diagramme de la figure 5 qui montre le retard ^ introduit dans l'application de la commande pour produire l'"écrêtage" du couple de freinage. Une installation de- freinage à effet anti-dérapage, pour la / 71 07914 2081790 mise en oeuvre du procédé de freinage à effet anti-dérapage suivant l'invention, sera maintenant décrite en se référant à la figure 7. Un tachymètre 10 mesure constamment la vitesse d'une roue 11 d'un véhicule et applique.le signal correspondant à cette vitesse 5 à un circuit de différentiation 12 dont la sortie produit un signal représentatif de l'accélération de la roue. Oe signl d'accélération est transmis à un premier circuit de seuil 14 qui délivre un signal de sortie lorsque le signal d'entrée dépasse un seuil négatif prédéterminé, afin d'enclencher à 10 l'état 1 un circuit bistable 24 et un circuit bistable 26. les .deux échelons de tension fournis par la sortie des deux t * circuits bistables 24 et 26 par suite de cet enclenchement assurent l'excitation des solénoïdes respectifs 27 et 29 de deux élec-tro-valves 30 et 28. 1'électro-valve 28, normalement ouverte est 15 insérée entre une source de fluide sous, pression 25 et le cylindre de frein 32 pour assurer le freinage de la roue 11 ; elle se ferme et fait cesser l'admission de fluide sous pression dans le cylindre de frein 32. L'autre électro-valve 30, normalement fermée, s'ouvre sous l'effet du signal provenant du circuit bistable 24, afin de "^20 permettre la détente de la pression dans le cylindre de frein 32. Les échelons de tension des circuits bistables 24 et 26 sont indiqués respectivement par les courbes a et b de.la figure 6. Lorsque!le signal d'accélération fourni par l'ensemble 12 passe par zéro (point B) -, un second circuit à seuil 16, qui reçoit 25 le signal de sortie du circuit de différentiation 12, délivre un signal de sortie ; ce dernier, par l'intermédiaire d'un circuit 18 à action différée assurant un retard de valeur pré-établie, remet à zéro le circuit bistable 24, en réduisant sa sortie à une tension faible et assurant ainsi la désexcitation du solénoïde de la val-30 ve 30, laquelle se referme et empêche la détente de la pression toujours présente dans le cyclindre de frein 32. La pression dans le cylindre de frein 32 est ainsi maintenue à peu près constamment à la valeur atteinte. Le signal d'accélération fourni par l'ensemble 12 est égale-35 ment transmis à un ensemble 20 qui se compose d'un circuit détecteur de pente, c'est-à-dire un circuit sensible au changement de pente de la courbe d'accélération et qui donne un signal de sortie lorsque la valeur de l'accélération, après passage par un maximum. 71 07914 10 2081790 commence à diminuer (point C). Par l'intermédiaire d'un circuit porte 22 alimenté par les sorties des circuits bistables 24 et 26, le, signal de. sortie de l'ensemble 20 remet à zéro le cir'cuit bistable 26, ce qui coupe l'excitation de 1'électro-valve 28, laquelle 5 s'ouvre de nouveau et rétablit la pression dans le cylindre de frein 32. Le rôle de ce circuit porte 22 est d'empêcher une remise à zéro erronée du circuit bistable 26, par suite d'erreurs possibles dans la détection du changement de pente dans l'ensemble 20 dues éventuellement à des bruits dans le signal, à de faibles variations 10 parasites de l'accélération, et à autres causes analogues. L'installation de freinage décrite peut être réalisée avec -transmission soit hydraulique, soit pneumatique, en y apportant les modifications adéquates bien connues des spécialistes. Il est également possible d'apporter divers changements dans les circuits 15 logiques, à condition qu'ils assurent les fonctions indiquées plus haut. Il y a lieu de noter en outre qu'en pratique les signaux de sortie des circuits bistables 24 et 26 seront amplifiés, à l'aide d'amplificateurs appropriés, jusqu'à un niveau de puissance suffisant pour assurer l'excitation des électro-valves 28 et 30. Le ta-£0 chymètre 10 et le circuit de différentiation 12 peuvent également être remplacés tous deux par un accéléromètre lorsqu'une telle solution s'avérera plus pratique. 71 07914 n 2081790 REVENDICATIONS 1.- Procédé de freinage à effet anti-dérapage de roues pour véhicule, comportant les phases qui consistent à commencer à relâcher le freinage, à permettre à la roue de décélérer sous 5 l'action des forces d'inertie, puis d'accélérer sous l'effet du frottement avec la surface du sol, pour ensuite rétablir le freinage, caractérisé en ce que, après l'amorce du relâchement du freinage, on décèle l'instant ou l'accélération de la roue devient nulle et, après cela, on maintient constant le couple de freinage 10 de la roue à la valeur qu'il atteint après qu'une période de temps prédéterminée s'est écoulée à partir dudit instant, le rétablissement du freinage étant effectué lorsque l'accélération de la roue commence à nouveau à diminuer. 2.- Un appareil pour le freinage anti-dérapage d'une roue 15 de véhicule, lequel comprend un cylindre de frein pour actionner un frein de ladite roue, une source de pression pour envoyer un fluide sous pression audit cylindre de frein par l'intermédiaire d'une première valve normalement ouverte et commandée-par solé-^ noïde, une seconde valve normalement fermée, commandée par solé-20 noïde et branchée entre le cylindre de frein et un échappement, et des moyens pour fermer ladite première valve et ouvrir la seconde, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un accéléromètre coopérant avec la roue pour produire un signal d'accélération; un premier circuit à seuil qui reçoit le signal d'accéléra-25 tion et, dès que ce signal dépasse un seuil négatif prédéterminé, envoie un signal de commande de fermeture à un circuit bistable dont la sortie est reliée au solénoïde de la première valve, et un signal de commande de commande d'ouverture à un circuit bistable dont la sortie est reliée au solénoïde de la seconde valve; un 5D second circuit à seuil qui reçoit le signal d'accélération et, dès que ce signal passe par zéro, envoie un signal de commande de fermeture au circuit bistable dont la sortie est reliée au solénoïde de laseconde valve par l'intermédiaire d'un circuit à action différée assurant un temps de retard prédéterminé; et un circuit 35 sensible au changement de pente, qui reçoit le signal d'accélération et, dès que le signe de pente de signal change, envoie un signal de commande d'ouverture au circuit bistable relié à la première valve. 71 07914 7 12 2081790 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal de commande fourni par le circuit sensible au changement de pente est appliqué au circuit "bistable relié au solénoïde de la première valve par l'intermédiaire d'un circuit porte qui est préparée par les signaux de sortie des premier et' second circuits de seuil qui se produisent simultanément. 4.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 et 3» caractérisé en ce que 1'accéléromètre comprend un tachymètre et un circuit de différentiation, reliés en cascade.