Brevet FR2106546A1 — publié le 19720505

26Ô44 1 2106546 la présente invention concerne un système de freinage de freinage anti—patinage pour des véhicules automobiles, et, plus particulièrement , un tel système muni d'une commande d'équilibre de couple de freinage adaptatif . 5 Avant la présente invention, de nombreuses méthodes différentes pour obtenir un freinage anti-patinage pour les véhicules automobiles ont été proposées, la plupart de ces systèmes consistent à utiliser un capteur magnétique pour détecter la vitesse de rotation des roues du véhicule . La sortie du capteur magnétique est un signal proportion-10 nel à la vitesse de rotation de la roue. En prenant la dérivée du signal vitesse, un signal accélération est obtenu. Si l'accélération ou la décélération de roue du véhicule dépasse une valeur prédéterminée, la pression appliquée aux freins du véhicule est supprimée ou réappliquée par un modulateur de pression suivant les cas . 15 Une autre caractéristique des méthodes antérieures est représen tée par l'utilisation d'un dispositif répondant à l'accélération pour faire varier le fonctionnement du modulateur de pression en fonction de l'état de/surface de la route. Sur une surface à coefficient de frottement élevé, la vitesse angulaire de roue du véhicule peut dimi-20 nuer plus rapidement et correspondre encore à la vitesse du véhicule. Inversement, la vitesse angulaire de roue du véhicule, sur une surface à faible coefficient de frottement, peut ne pas diminuer aussi rapidement que sur la surface à coefficient de frottement élevé, et maintenir encore une vitesse approximativement égale à la vitesse du 25 véhicule . Des méthodes ont également été proposées antérieurement pour maintenir un pourcentage de glissement entre la vitesse de roue du véhicule et la vitesse de celui-ci. Etant donné qu'il faut faire varier le pourcentage de glissement suivant l'état de/%urface de la route, 30 un dispositif répondant à l'accélération est également nécessaire ici. Un autre système qui a été proposé mais qui n'a pas été fabriqué sur une base commerciale jusqu'à maintenant consiste à utiliser un dispositif de radar pour détecter la vitesse par rapport au sol du véhicule et un capteur pour détecter la vitesse de rotation de roue 35 du véhicule, la vitesse de rotation est alors comparée à la vitesse du véhicule pour maintenir une vitesse de roue qiii soit proportionnelle à la vitesse du véhicule, et obtenir ainsi un effet de freinage maximum. Cependant, les roues du véhicule doivent encore conserver un pourcentage de glissement entre le pneumatique' et la surface de la lit route pour obtenir un effet de freinage maximum. Il faut faire varier t COPY 71 26044 210 6 S 4 6 ce pourcentage de glissement lorsque l'état de la surface de la route et l'état des pneumatiques varient. la présente invention est différente des méthodes antérieures en ce que le couple exercé par la surface de la route est obtenu par un 5 capteur de vitesse de roue et un transducteur de pression utilisé pour mesurer le pression de freinage. En calculant indépendamment la dynamique d'un' système de freinage donné par entrées de pression de freina ge, un couple de freinage peut être obtenu. En soustrayant le produit du moment d'inertie polaire de roue du véhicule et de la décélération 10 de roue du couple de freinage, on obtient ainsi le couple de route. La dérivée du couple de route donnera la valeur maximum du couple de route comme étant le point pour lequel la dérivée passe par l'axe zéro. L'axe zéro ou référence peut être utilisé pour faire fonctionner des valves à solénoïde d'un modulateur de pression afin de maintenir 15 la pression de freinage à une valeur qui donnera le couple de route maximum. La pression pour laquelle le couple de route passe par zéro est mise en mémoire. Un moyen est prévu pour faire varier la pression mise en mémoire en fonction de l'hystérésis du système de freinage. Lors desoycles suivants du modulateur de pression de freinage, l'hys-20 térésis de pression fera varier le point pour lequel l'une des valves à solénoïde est actionnée. On peut faire varier le point de référence d'accélération en fonction du coefficient de frottement de la surface de la route. Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à utiliser un transducteur de pression pour obtenir le couple maxi-25 mum de route entre la roue du véhicule et la surface de la route . Un autre objet de la présente/Invention consiste à faire varier un signal de pression en fonction de la dynamique de freinage et à soustraire un couple de décélération de roue pour obtenir le couple de route. Le couple maximum de route est obtenu en prenant la dérivée 30 et en maintenant la pression légèrement au-dessous de la pression de frein^ap procurant un couple maximum de route . Un autre objet de l'invention consiste à mettre en mémoire la pression pour laquelle on obtient un couple maximum de route et à ajus ter cette pression mise en mémoire en fonction de l'hystérésis du sys-35 tème de freinage. Un autre objet encore de la présente invention consiste à fermer une valve- d'entrée d'un modulateur de pression lorsqu'un couple maximum de route a été obtenu, et à assurer l'ouverture- précoce d'une valve de réduction de pression après qu'une hystérésis-de ..pression a été ko incluse* Un point de référence d'accélération est utilisé pour provo- COPY 71 26044 3 2106546 quer l'ouverture de la valve d'entrée. Ces objets et caractéristiques et d'autres encore de la présente invention apparaîtront plus clairement de la description détaillée qui suit ainsi que des dessins annexés, étant "bien entendu que ceux-ci ne 5 sont donnés qu'à titre d'exemples nullement limitatifs. Sur les dessins : lia figure 1 est un schéma synoptique fonctionnel de la partie commande d'un système de freinage adaptatif. La figure 2 est un diagramme théorique de la pression de frein-10 âge et du coefficient de frottement de surface sur une même échelle de temps. En se reportant maintenant à la figure 1, on y voit la partie de commande, indiquée d'une manière générale par le numéro de référence 10, d'un système de freinage adaptatif. La partie de commande comprend 15 un transducteur de pression 12 pour detecter la pression de freinage pendant une application des freins. Le transducteur de pression 12 peut être relié au cylindre de roue ou à la canalisation directement raccordée au cylindre de roue. La sortie du transducteur de pression 12 est donnée sous forme d'une tension qui est directement proportion-20 nelle à la pression de freinage. Le transducteur de pression 12 peut être par exemple du type à transistor sensible à la pression. En raison de la faible tension de sortie de la plupart des transducteurs de pression, un amplificateur 14 est nécessaire pour amplifier linéairement la sortie du transducteur de pression 12 . 25 La sortie de l'amplificateorl4 alimente un dispositif 1 6 de fonc tion de la dynamique de freinage qui donne une sortie qui représente un couple exercé par les freins du véhicule pour cette pression de freinage. Le dispositif 16 est essentiellement un dispositif de fonction de transfert qui est lié au gain statique et au temps de réponse 30 du système de freinage. Une entrée secondaire du dispositif 16 pourrait inclure le température d'usure des garnitures de freins pour modifier la sortie de couple de freinage Qb en fonction des variations de température. La fonction de transfert de la dynamique de freinage du dispositif 16 est calculée indépendamment pour un système donné de frei-35 nage afin de déterminer le couple Qrg qui serait exercé lorsque la pression de freinage est appliquée. Si des systèmes de freins différents sont utilisés, la fonction de transfert de la dynamique de freinage du dispositif 16 doit être calculée pour les différents systèmes. 40 ' La "vitesse de rotation d'une roue 18 est détectée par un capteur 71 26Ô44 2106546 20. Celui-ci peut se eomposer d'une bobine dans laquelle le courant est modifié du fait d'un champ magnétique variable. la sortie du capteur 20 est de forme impulsionnelle. Par conséquent, un compteur 22 est nécessaire pour convertir les impulsions en une tension liné-5 aire qui est représentative de la vitesse de rotation de la roue 18. Un circuit de différentiation 24 convertit le signal vitesse sortant du compteur 22 en un signal accélération . le signal accélération est envoyé dans un amplificateur opérationnel 26 pour donner une sortie qui est en relation directe avec le moment d'inertie polaire de la 10 roue 18 multiplié par un signal accélération. L'inertie qui est représentée d'une manière générale par la lettre I a une valeur constante pour une roue donnée du véhicule. La seule variable est le terme d' accélération . Un comparateur 28 soustrait la sortie I^ de l'amplificateur opérationnel 26 du couple de freinage Qb pour obtenir le cou-15 pie de route Qg . Le couple de route Qr est envoyé dans un circuit de différentiation 30 pour obtenir la valeur maximum du couple de route Qjj qui peut exister entre la roue 18 et la surface de la route. Lorsque le couple de route Qr passe par sa valeur maximum, une sortie zéro est réalisée par le circuit de différentiation 30 et le comparateur 20 de référence zéro 32 délivre un signal de sortie . Le signal de sortie du comparateur de référence zéro 32 est utilisé pour caler une bascule bistable 34 qui excite la valve d'entrée à solénoïde 36, normalement ouverte, d'un modulateur de pression du système de freinage adaptatif, pour faire cesser d'augmenter la*pree-25 sion du fluide dans le cylindre de frein. Simultanément, la sortie du comparateur de référence zéro 32 déclenche une mémoire de pression 38, qui a suivi de manière continue la sortie de l'amplificateur 14, pour mettre en mémoire la pression envoyée par le transducteur de pression 12 lorsque le couple maximum de route Qr a été obtenu. De 30 même, le comparateur de référence zéro 32 déclenche le dispositif d' hystérésis de pression 40 pour recevoir la sortie de la mémoire de pression 38 comme il sera décrit par la suite. Pendant le premier cycle de fonctionnement , la mémoire de pression 38 donne une sortie qui est égale à la pression envoyée par le transducteur de pression 35 12 lorsque le couple maximum de route Qr est obtenu . Cette sortie est envoyée diredtement à une porte ET 44 qui possède une autre entrée venant d'une bascule bistable 42. Cependant, l'autre entrée venant de la bascule 42 est à un potentiel élevé puisque la bascule 42 est dans son état de réarmement, et que la tension est prélevée du coté réar-itg mement de la sortie. Par conséquent, la sortie de la mémoire de près- 71 26044 2106546 sion 38 et celle de l'amplificateur 14 alimentent toutes deux directement un comparateur 46, qui donne une sortie si la sortie de l'amplificateur 14 est égale ou supérieure à l'autre entrée du comparateur, la sortie du comparateur 46 est envoyée à une porte ET 48 pour action-5 ner la valve de sortie à solénoïde 50, normalement fermée, d'un modulateur de pression du système de freinage adaptatif. La porte ET 48 possède également une entrée provenant du commutateur de freins de sorte qu'aucune pointe erronée ne peut exciter la valve de sortie à solénoïde 50 . Lors du relâchement du commutateur de freins, la bas-10 eule 42 et le dispositif d'hystérésis de pression 40 sont tous deux réarmés. Pour revenir à la commande de la valve d'entrée à solénoïde 36, un signal d'accélération de référence est comparé dans le comparateur 52 de sorte que lorsque la sortie de l'amplificateur opérationnel 26 15 dépasse une accélération de référence prédéterminée, une sortie du comparateur 52 réarme la bascule bistable 34. Le réarmement de la bascule 34 désexcite la valve d'entrée à solénoïde 36 pour la ramener à sa position normalement ouverte. Le point de référence d'accélération sera supérieur à la référence zéro utilisée pour déterminer le couple 20 maximum de route. De ce fait, la sortie du comparateur de référence 52 sera utilisée pour caler la bascule bistable 42 et, après le premier cycle, pour empêcher la porte ET 44 de laisser passer directement la sortie provenant de la mémoire de pression 38 Le dispositif d'hystérésis de pression 40 développe une sortie 25 qui est continuellement un demi-cycle derrière la mémoire de pression 38. Dans le dispositif d'hystérésis de pression 40, un certain pourcentage de la sortie de la mémoire de pression est mis en mémoire. 0e pourcentage est choisi de manière que la pression dans le cylindre de roue puisse être réduite par la valve de sortie à solénoïde 50 lé-30 gèrement avant que le couple maximum de route Qg ait été obtenu. La raison pour empêcher le couple de route Qr d'atteindre sa valeur maximum est qu'une fois que la valeur maximum a été obtenue, il se produira une avalanche qui diminuera de manière continue le couple effectif de route Qr jusqu'à ce que la pression des freins ait été 35 substantiellement réduite pour empêcher un. état de patinage et pour ramener le couple de route Qg à sa valeur maximum. En réduisant la pression de freinage légèrement avant que le couple maximum.de route Or ait été obtenu, on peut obtenir une valeur beaucoup plus élevée du couple total effectif de route Qr pendant une application des ho freins, avec pour résultat une diminution substantielle de la distance 71 26044 6 - 2106546 de freinage. j Comme il a été précédemment décrit, pendant un premier cycle de { fonctionnement lorsqu'un état de patinage a été détecté, la sortie de la mémoire de pression 38 est envoyée à travers la porte ET 44 vers 5 le comparateur 46 pour donner une sortie par l'intermédiaire de la porte ET 48 vers la valve de sortie à. solénoïde 50". Cependant, lors des cycles- suivants, le dispositif d'hystérésis de pression 40 aura | l mis en mémoire la valeur précédente de la mémoire-de pression s et • aura pris' un certain pourcentage de celle-ci pour donner une sortie 10 au comparateur 46. Maintenant le comparateur 46, qui reçoit la sortie de l'amplificateur 14 qui est en relation directe avec la sortie du transducteur de pression 12, donnera une sortie avant que le couple de route Qjj ait atteint sa valeur maximum précédemment déterminée. Cette sortie du comparateur 46 qui passe à travers la porte ET 48 réduit la 15 pression dans le modulateur de pression en ouvrant la valve de sortie à solénoïde 50 légèrement avant que le couple maximum de route ait ■ été atteint. En utilisant le dispositif d'hystérésis de pression 40, on obtiendra des valeurs accrues du couple de route. Ce couple de route accru diminuera la distance d'arrêt et diminuera également le nombre 20 de fois que le système anti-patinage modulera pendant une application sévère des freins. En se reportant maintenant à la figure 2, on y voit un diagramme de la pression de freinage et du coefficient de frottement de surface en fonction de la même échelle de temps. Les deux diagrammes sont 25 théoriques et sont, par conséquent, représentés par des fonctions dont les lignes sont essentiellement rectilignes. Il est a remarquer que la partie 54 du diagramme de pression de freinage représente un taux d' augmentation de la pression dans le cylindre de frein, déterminé par la force exercée par le conducteur sur la pédale de freins. La pointe 30 du diagramme de la pression de freinage représente le point pour lequel la dérivée du couple de route Qr est égale à zéro. A ce moment, la valve d'entrée à solénoïde 36 est fermée et la valve de sortie à solénoïde 50 est ouverte pour diminuer la pression de freinage effective le long de la partie 56 de la courbe de pression de freinage. La par-35 tie horizontale 58 représente la pression désirée de freinage pour maintenir le couple de route Qr légèrement au-dessous de sa valeur maximum. Pour une surface à coefficient de frottement uniforme, ce serait une ligne horizontale. En se reportant à la courbe du coefficient de frottement de surface en fonction du temps; conjointement 40avec la courbe de pression de freinage, on notera qu'il a été supposé 71 26044 7 2106546 que le véhicule roulait sur une surface à coefficient de frottement moyen, comme indiqué par la ligne horizontale 60. Cependant, au point ti, le véhicule est passé d'une surface à coefficient de frottement moyen à une surface à coefficient de frottement faible, ce qui a eu 5 pour résultat que la dérivée du couple de route Qr a été égale à zéro. Par conséquent, la pression de freinage a été à nouveau diminuée comme indiquée par la partie 62 de la courbe. la surface à faible coefficient de frottement est indiquée par la ligne 64. De ce fait, la pression de freinage opérera maintenant le long de la ligne horizontale 66. 10 aussi longtemps que le véhicule restera sur une surface à faible coefficient de frottement. On pourrait également supposer que le véhicule est passé d'une surface à coefficient de frottement moyen, indiquée par la ligne 60, à une; surface à coefficient de frottement élevé, indiquée par la ligne 15 tiretée 68, au moment to« lorsque ce point a été atteint, la pression de freinage commence à augmenter comme indiqué par la ligne tiretée?! Il faut souligner que le signal de référence d'accélération n'a pas une valeur constante, Il peut, comme indiqué par la figure 2, avoir une multiplicité de valeurs, c'est à dire, pour des surfaces à coeffi-20 cient de frottement faible, moyen et élevé, ou bien ce pourrait être un signal linéaire avec un nombre infini de sorties possibles. Ce signal de référence d'accélération commande le point pour lequel la valve d'entrée à solénoïde 36 commence à repressuriser. Il faut souligner que, bien que le circuit ne soit représenté 25 que ppur des valves à solénoïde à positions "ouverte - fermée", des valves proportionnelles à solénoïde pourraient être utilisées moyennant un léger changement dans la logique du calculateur. Un changement pourrait consister à remplacer les amplificateurs linéaires par un circuit numérique pour commander une valve proportionnelle à trois 3ovoies. De nombreux autres changements sont également possibles pour procurer un agencement à valves proportionnelles . en sv 71 26044 8 2106546 BEVEEDICATIONS 1. Système de freinage adaptatif pour un véhicule à roues, lequel système possède un moyen pour détecter la vitesse de rotation d'une roue et pour développer une tension vitesse, caractérisé en ce que le 5 système comprend : un moyen transducteur pour convertir une pression de freinage en un signal de pression; un moyen de transfert incorporant la dynamique de freinage pour changer le signal de pression en une tension représentant le couple exercé par le système de freinage à la dite pression de freinage ; un moyen pour convertir la tension 10 vitesse en une tension représentant une fonction du produit de la décélération angulaire de roue et du moment d'inertie de roue ; un premier moyen pour comparer cette dernière tension à la tension de couple de freinage et délivrer une tension représentant le couple exercé sur la roue par une surface de roulement ; un moyen de diffé-15 rentiation sensible à la tension de couple de surface pour déterminer une valeur maximale du couple de surface ; et un moyen de commande sensible à la sortie du moyen de différentiation pour actionner une valve d'entrée et une valve de sortie d'un modulateur de pression de freinage du système adaptatif de freinage lorsque le couple de surface 20 maximal a été obtenu et pour maintenir ce couple de surface maximal en faisant varier la pression de freinage . 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande comprend : un second moyen pour comparer la sortie du moyen de différentiation à -une référence de zéro et délivrer un 25 signal de commande lorsque le couple de surface maximal a été obtenu; un moyen de commutation sensible au signal de commande pour fermer la valve d'entrée qui est normalement ouverte ; et un moyen pour mettre en mémoire le signal de pression de freinage lors de la réception du signal de commande, ce dernier moyen ouvrant la valve de sortie qui 30 est normalement fermée. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen mémoire comprend un moyen pour faire varier le signal de pression mis en mémoire eç. fonction de l'hystérésis de pression afin de maintenir ce couple de surface maximal, et en ce qu'il est prévu un moyen 35 sensible à l'accélération pour ouvrir la valve d'entrée si la roue vient à accélérer au-dessus d'une valeur prédéterminée. 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de porte destiné à empêcher le fonctionnement de la valve de sortie à moins qu'une commande de freins ait été reçue.