Brevet FR2088318A1 — publié le 19720107

15*587 1 2088318 L'invention concerne différents procédés et un dispositif régulateur de pression pour freins hydrauliques, en vue du contrôle de la pression dans le cylindre de roue, afin d'obtenir, lors du freinage complet, un maximum de décélération en évitant le 5 blocage des roues. Du fait de l'exclusion du blocage des roues lors du freinage complet, non seulement la distancé de freinage est raccourcie, mais on évite aussi une usure excessive des pneus et un dérapage du véhicule. En outre, le conducteur est débarrassé du souci de 10 régler la pression sur les freins lors du freinage complet. Par rapport aux systèmes de freinage connus, ces avantages se traduisent par un accroissement de la sécurité de la circulation. Conformément à l'invention, ces améliorations sont obtenues par différents 'procédés pour éviter le blocage des roues de véhi-.15 cules pendant le freinage, avec un maximum de décélération, procédés qui sont caractérisés : a) par la conversion des valeurs de décélération concernant la vitesse périphérique et la-vitesse--d'avance des roues en grandeurs pratiquement comparables, avec lesquelles la pression dans le 20 cylindre de roue est contrôlée de sorte que les valeurs de décélération concernant la vitesse périphérique, abstraction faite de . l'influence d'un léger partinage, ne soient jamais supérieures à celles qui concernent la vitesse d'avance des roues. Dans une forme d'exécution possible, les valeurs de décélération relatives-25 à la vitesse périphérique et la vitesse d'avance des roues sont converties en tensions électriques : lors de la décélération croissante de la vitesse d'avance, la tension qui lui correspond s'élève toujours plus fortement que la tension correspondant à la décélération de la vitesse périphérique et le. contrôle de la 50 pression dans le cylindre de roue s'effectue avec ces valeurs de telle sorte que pendant le freinage avec décélération maximale, la différence entre elles ne diminue jamais ; b) par la représentation de la vitesse de variation des décélérations de la vitesse d'avance et de la vitesse périphérique des 55 roues sous forme de grandeurs électriques et le contrôle de la pression dans le cylindre de roue avec ces valeurs, de sorte que la décélération de la vitesse périphérique ne puisse s'élever que s'il s'y rattache en même temps un accroissement de la décéléra 71 15987 2 2088318 tion de la vitesse d'avance, et de sorte qu'en cas d'une réduction de la décélération de la vitesse d'avance, la décélération de la vitesse périphérique diminue également; c) par la représentation de la vitesse de variation de la 5 pression dans le cylindre de roue et de la force de frottement entre la roue et la route sous forme de grandeurs électriques, et le contrôle de la pression dans le cylindre de roue avec ces valeurs de sorte qu'elle ne puisse augmenter que si cela s'accompagne d'une augmentation de la force de frottement entre la roue 10 et la route et de sorte qu'en cas de diminution de la force de frottement entre .la. roue et la route, elle s'abaisse également. Le contrôle de la pression dans le cylindre de roue d'après le procédé ainsi défini peut s'effectuer, dans le cas de freins hydrauliques, par un dispositif régulateur de pression qui est 15 caractérisé par le fait qu'un piston d'arrêt mobile, sollicité par un ressort, sépare le maltre-cylindre et le cylindre de roue et, pendant la tendance au blocage du véhicule, contrecarre la pression dans le maître-cylindre par une force auxiliaire, tout en abaissant la pression dans le .cylindre de roue. 20 La force auxiliaire qui agit sur le piston d'arrêt pendant le réglage de pression dans le cylindre de roue peut être produite au moyen de la pression d'aspiration du moteur ou au moyen d'air comprimé et d'une conversion-en force hydraulique. L'avantage de ce dispositif régulateur de pression pour freins 25 hydrauliques, par rapport aux systèmes connus jusqu'ici, tiênt au fait que le réglage de la pression peut être effectué avec la forme d'énergie déjà existante à bord du véhicule automobile (pression d'aspiration du moteur, air comprimé) et les caractéristiques du support d'énergie permettent un réglage doux de la 30 pression dans le cylindre de roue. Des forme.s d'exécution possibles du procédé de. l'invention pour éviter le blocage de roues de véhicules lors du freinage avec un maximum de décélération et un exemple de réalisation du dispositif régulateur de pression selon 1.'invention pour des 35 freins hydrauliques vont être décrits et expliqués en référence aux: dessins annexés. - La figure 1 représente un montage pour le contrôle de la 71 15987 3 2088318 *.V pression dans le cylindre de roue au moyen des décélérations, converties en tensions électriques, de la vitesse d'avance et de la vitesse périphérique des roues. - La figure 2 représente un montage pour le contrôle de la 5 pression dans le cylindre de roue au moyen de la vitesse de variation, représentée sous forme de tension électrique, soit des décélérations de la vitesse d'avance et de la vitesse périphérique des roues, soit de la pression dans le cylindre de roue et de la force de frottement entre la roue et la route. 10 - La figure 3 représente un dispositif régulateur de pression pour freins hydrauliques. S'agissant d'une roue qui roule sur la route et qui est freinée, il existe, tant qu'elle adhère à la route, entre la décé-k lération de la vitesse d'avance et la décélération de la vitesse 15 périphérique, un certain rapport qui est déterminé par le rayon effectif de la roue et le glissement entre la roue et la route. Dès que l'adhérence de la roue à la route disparaît, la décélération de la vitesse d'avance reste constante ou diminue quelque peu, étant donné que la friction de glissement est inférieure au 20 frottement par adhérence. Par contre, la décélération de la vitesse périphérique augmente jusqu'au blocage de la roue. Pour éviter lin blocage, il faut donc réduire la pression dans le cylindre de roue dès que la décélération de la vitesse périphérique augmente par rapport à la décélération de la vitesse d'avance 25 qui reste constante ou qui décroit. En cas de comparaison de la vitesse de variation de la décélération de la vitesse d'avance avec celle de la vitesse périphérique, il faut donc réduire la pression dans le cylindre de roue dès qu'une augmentation de la décélération de la vitesse périphé-30 rique ne s'accompagne pas d'une augmentation de la décélération de la vitesse d'avance ou dès qu'en cas de diminution de la décélération de la vitesse d'avance, la décélération de la vitesse périphérique ne diminue pas elle aussi. Par ailleurs, il s'exerce au cours du freinage, entre la 35 roue du véhicule et la route, une force de frottement qui peut être augmentée jusqu'à une valeur maximale par élévation de la pression dans le cylindre de roue. Dès que la force de frottement 71 15987 4 2088318 maximale est atteinte, une élévation additionnelle de la pression provoque ie blocage de la roue. Il en va de même lorsque la force de frottement diminue alors que la pression reste constante dans le cylindre de roue. Pour éviter un blocage de la roue frei-5 née, il faut donc empêcher une augmentation de la pression dans le cylindre de roue dès que cette augmentation ne s'accompagne plus d'un accroissement de la force de frottement entre la roue et la route et, si la pression dans le cylindre de roue est constante, il faut provoquer une réduction de pression en cas de diminution 10 de la force de frottement. La commande du dispositif représenté sur la figure 1, qui est alimenté par la batterie 1 et dont le circuit est fermé au moyen de l'interrupteur 2 au début du freinage, s'effectue avec les décélérations, converties en tensions électriques, de la vi-15 tesse d'avance et de la vitesse périphérique de la roue freinée. La conversion de la décélération de la vitesse d'avance en une tension électrique proportionnelle peut s'effectuer au moyen d'une masse montée à ressort dans le sens de la marche et d'un diviseur de tension ou avec des extensomètres à fil d'acier, et 20 la conversion de la décélération de la vitesse périphérique en une tension électrique proportionnelle peut s'effectuer au moyen d'aimants permanents fixés sur le moyeu de roue et d'une bobine montée en position fixe par rapport à ceux-ci, par induction puis différenciation de la tension induite » 25 La tension U^,, qui correspond à la décélération de la vitesse d'avance, est présente aux bornes a, b et la tension ÏJ , qui correspond à la décélération de la vitesse périphérique, est appliquée aux bornes c et b. Une condition requise pour le fonctionnement du dispositif 30 est que, lors d'un freinage avec ralentissement croissant, la tension qui correspond à la décélération de la vitesse d'avance s'élève plus fortement que la tension TJ correspondant à la décélération de la vitesse périphérique, dans une mesure minimale qui correspond au patinage des pneus et à la variation du rayon 35 effectif de la roue du-fait de la charge de l'essieu et de la compression de l'air dans le pneu, de sorte que la tension différentielle /\U entre U^, et TJ soit de plus en plus élevée. La tension est appliquée à la bobine primaire du trans- 71 15987 5 2088318 formateur 4 et la tension AU à la bobine primaire du transformateur 5, où elles établissent, en cas de décélération croissante, des champs magnétiques qui induisent des tensions dans les bobines secondaires. En cas de diminution des tensions U^ et /VU, les 5 champs magnétiques des bobines primaires sont plus faibles, de sorte qu'il est induit, dans les bobines secondaires, dàs tensions dont les polarités s'inver'sent par rapport à celles qui sont induites en cas d'accroissement de U^ et /\U, d'après la "loi de lenz". 10 A la suite des transformateurs 4 et 5 sont intercalés les amplificateurs 6, 7, 8 et 9, parmi lesquels les amplificateurs 6 et 9 amplifient les tensions secondaires induites par des tensions primaires décroissantes, tandis que les amplificateurs 7 et 8 amplifient les tensions secondaires induites avec des tensions 15 primaires croissantes (ce qui est indiqué par des flèches). Au cours du réglage de la pression du frein, les tensions amplifiées servent à actionner une série de commutateurs magnétiques qui ouvrent ou ferment le circuit de courant vers la bobine 3 d'une soupape électromagnétique à trois voies, laquelle comman-20 de la pression dans le cylindre de roue, directement lorsqu'il s'agit de freins à air comprimé et par l'intermédiaire d'un dispositif régulateur de pression dans le cas de freins hydrauliques. la tendance d'une roue au blocage est caractérisée par une diminution de la tension /VU tandis que la tension U s'élève. • '— u 25 Dans ce cas, les commutateurs magnétiques 10 et 11 se ferment, d'où il résulte que la bobine 3 d'une soupape électromagnétique à trois voies reçoit le couran^ét produit un abaissement de la pression dans le cylindre de roue, lorsque la tendance au blocage a pris fin, les trois états de freinage suivants peuvent s'établir : 30 1) Elévation des tensions U^, et U , ainsi que de leur différence /\U. avec une décélération croissante de la vitesse d'avance ; 2) maintien des tensions Up et U , ainsi que de leur différence /VU, avec une décélération constante de la vitesse d'avance ; 3) Chute des tensions U^ et U ainsi que de leur différence /VU, 35 avec décélération décroissante de la vitesse d'avance. Dans le cas 1), les interrupteurs 11, 12 et 13 se ferment et les interrupteurs 17 et 10 s'ouvrent, d'où il résulte que la 71 15987 6 2088318 bobine 3 d'une soupape électromagnétique à trois voies ne reçoit plus le courant et que la pression dans le cylindre de roue peut s'élever de nouveau. Si c'est l'état de freinage 2) qui s'établit à la fin de la tendance au blocage, l'interrupteur 15 se ferme et 5 les interrupteurs 17 et 10 s'ouvrent, d'où il résulte le déclenchement des mêmes impulsions de commande que sous l'effet de la fermeture de l'interrupteur 13» Dans l'état de freinage 3), les interrupteurs 14 et 16 se ferment et les interrupteurs 17 et 10 s'ouvrent, ce qui permet là encore une élévation de la pression 10 dans le cylindre de roue. La commande du système représenté sur la figure 2, qui est alimenté par une batterie 1 et dont le circuit est fermé au moyen de l'interrupteur 2 au début du freinage, s'effectue au moyen de la vitesse de variation, représentée sous forme de tension élec-15 trique, des décélérations de la vitesse d'avance et de la vitesse périphérique. La tension II qui correspond à la décélération de la vitesse périphérique est présente aux bobines primaires des transformateurs 4 et 6, tandis que la tension U^, correspondant à la décélération de la vitesse d'avance est appliquée aux bobines pri-20 maires des transformateurs 5 et 7, de sorte qu'une tension correspondant à la vitesse de variation. des tensions II et U^, est induite dans les bobines secondaires. A la suite des transformateurs 4, 5, 6 et 7 sont montés les amplificateurs 8, 9, 10 et 11, parmi lesquels les amplificateurs 25 8 et 9 amplifient les tensions induites en cas de tensions II et Up croissantes, tandis que l'amplificateur 10 n'amplifie que la tension induite pour U^, décroissant et que l'amplificateur 11 amplifie toute tension induite par la tension (ce qui est indiqué par des flèches). 30 Si la décélération de la vitesse périphérique augmente, en cas de décélération décroissante ou constante de la vitesse d'avance, ou si la décélération de la vitesse périphérique est constante pour une décélération décroissante de la vitesse d'avance, il en résulte, au moyen des tensions induites amplifiées et 3? des. interrupteurs 12, 13, 14 et 15, la fermeture du circuit, vers la bobine 3 d'une soupape électromagnétique à trois voies,qui, dans le cas de freins à air comprimé, interrompt l'alimentation en 71 15987 7 2088318 air comprimé du cylindre de roue et abaisse en même temps la pression dans celui-ci et, en cas de freins hydrauliques, réduit la pression dans le cylindre de roue par l'intermédiaire d'un dispositif régulateur de pression. Si, par suite de' la réduction de 5 pression, la décélération de la vitesse périphérique diminue avec une décélération décroissante de la vitesse d'avance, le circuit vers la bobine 3 d'une soupape électromagnétique à trois voies est rouvert, si bien qu'une élévation de pression dans le cylindre de roue peut se produire, jusqu'à ce qu'il apparaisse un nou-10 veau début de blocage, c'est-à-dire jusqu'à ce que la décélération de la vitesse périphérique augmente de nouveau pour une décélération décroissante ou constante de la vitesse d'avance, ou qu'elle reste constante tandis que la décélération de la vitesse d'avance diminue. 15 le système représenté sur la figure 2 peut également servir à la commande de la pression dans le cylindre de roue si la tension Tlg proportionnelle à la pression dans le cylindre de roue, tension qui peut être obtenue par un dispositif piezo-électrique ou avec des extensomètres à fil d'acier, est appliquée aux bobi-20 nés primaires des transformateurs 4 et 6 et si la tension proportionnelle à la force de frottement entre la roue et la route, ou à sa force de réaction qui s'exerce en direction horizontale sur le palier de roue, ou encore le moment de flexion agissant dans un plan horizontal sur le palier de roue, tension qui peut 25 être obtenue également par un dispositif piézoélectrique ou avec des extensomètres à fil d'acier, est appliquée aux bobines primaires des transformateurs 5 et 7. la figure 3 illustre un exemple de réalisation du dispositif régulateur de pression de l'invention pour des freins hydrauliques, 30 exemple qui est ci-après décrit. Le piston d'arrêt 21 , qui est exécuté sous forme de piston à gradins, est repoussé, au début du processus de freinage, contre la force du ressort 23, par le liquide de freinage qui pa-rcourt la conduite 22 en direction du cylindre de roue, et il dégage 35 la conduite 24 vers le cylindre de roue. Le liquide de freinage refoulé à partir de la chambre de cylindre 25 peut s'échapper dans le cylindre de roue en traveesant la soupape de retenue 28, maintenue ouverte par le ressort 26 et le piston de positionnement 71 15987 s 2088318 27. A la fin de l'arrivée de liquide de freinage dans le cylindre de roue, le ressort 23 repousse le piston d'arrêt dans sa position initiale, dans laquelle les conduites 22 et 24 sont séparées l'une de l'autre, mais dans laquelle une élévation ou un abaissement de 5 pression dans le cylindre de roue est possible sans entrave au moyen de la pédale de frein, le liquide de freinage déplacé par le retour du piston d'arrêt 21 dans sa position initiale retourne dans la chambre 25 du cylindre par la soupape de retenue 28. Si la pression dans le_„cylindre de roue doit être réduite, 10 du fait de la tendance au blocage de la roue du véhicule, une soupape électromagnétique à trois voies ouvre le passage de la chambre 29 à la tubulure d'aspiration du moteur, si bien qu'une force de pression est exercée sur le piston de réglage 11 par la membrane 30 et qu'une pression hydraulique est produite. Cette pres-15 sion déplace tout d'abord le piston de positionnement 27, de sorte que la soupape de retenue 28 est fermée. Pendant la fermeture du piston de positionnement 27, l'orifice d'égalisation 32 s'oppose à une variation de pression dans le fluide de freinage et l'orifice d'égalisation 33 empêche la formation d'un coussin d'air compri-20 mé dans le cylindre du piston de positionnement 27. lorsque la pression hydraulique produite par le piston'de réglage 1.1 atteint le niveau de pression du liquide de freinage, tout accroissement additionnel de la pression agit aussi sur le piston d'arrêt 21 par l'intermédiaire de la soupape de retenue 25 34. De la sorte, une élévation de la pression dans le cylindre de roue au moyen de la pédale de frein est empêchée et, en même temps, la pression dans le cylindre de roue est abaissée du fait que le piston d'arrêt 1 est exécuté sous forme de piston à gradins, le grand diamètre du piston d'arrêt 21 est dimensionné de manière à 30 pouvoir s'insérer de manière étanche dans la conduite 22. la pression dans le cylindre de roue peut être réglée par le contrôle de l'air comprimé dans la chambre 29. . A la fin de la tendance au blocage, le piston de réglage 11 est relâché et le ressort 26 repousse le piston de positionnement 35 27 contre la soupape de retenue 28 et l'ouvre ; à la fin du processus de freinage, le liquide de freinage comprimé dans le cylindre de roue retourne dans le maître-cylindre en traversant la soupape de retenue 35. 71 15987 9 2088318 REVENDICATIONS 1Procédé pour éviter le blocage de roues de véhicules au cours du freinage avec décélération maximale, caractérisé par la conversion des valeurs de décélération concernant la vitesse périphérique et la vitesse d'avance des roues en grandeurs prati-5 quement comparables, avec lesquelles la pression dans le cylindre de roue est contrôlée de sorte que les valeurs de décélération concernant la vitesse périphérique, abstraction faite de l'influence d'un léger patinage, ne soient jamais supérieures à celles qui concernent la vitesse d'avance des roues. 10 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la conversion des valeurs de décélération relatives à la vitesse périphérique et à la vitesse d'avance des roues en tensions électriques, de sorte qu'en cas de décélération croissante de la vitesse d'avance, la tension qui lui correspond s'élève toujours 15 plus fortement que la tension correspondant à la décélération de la vitesse périphérique et le contrôle de la pression dans le cylindre de roue s'effectue avec ces valeurs de telle sorte que pendant le freinage avec ralentissement maximal, la différence entre elles ne diminue jamais. 20 3.- Procédé pour éviter le blocage de roues de véhicules au cours du freinage avec décélération maximale, caractérisé par la représentation de la vitesse de variation des décélérations de la vitesse d'avance et de la vitesse périphérique des roues, sous forme de grandeurs électriques et le contrôle de la pression dans 25 le cylindre de roue avec ces valeurs de sorte que la décélération de la vitesse périphérique ne puisse s'élever que si cela s'accompagne d'un accroissement de la décélération de la vitesse d'avance, et de sorte qu'en cas de réduction de la décélération de la vitesse d'avance, la décélération de la vitesse périphérique dimi-30 nue également. 4.- Procédé pour éviter le blocage de roues de véhicules au cours du freinage avec décélération maximale, caractérisé par la représentation de la vitesse de variation de la pression dans le cylindre de roue et de la force de frottement entre la roue et 35 la route sous forme de grandeurs électriques, et le contrôle de 71 15-987 10 2088318 la pression dans le cylindre de roue avec ces valeurs de sorte qu'elle'ne puisse augmenter que si cela s'accompagne d'une augmentation de la force de frottement entre la roue et la route et de sorte qu'en cas de diminution de la force de frottement entre la 5 roue et la' route, elle s'abaisse également. 5.- Dispositif régulateur de pression de frein pour freins hydrauliques, caractérisé par le fait qu'un piston d'arrêt mobile, sollicité par un ressort, sépare le maître-cylindre et le cylindre de roue et, pendant la tendance au blocage du véhicule, 10 contrecarre la pression dans le maître-cylindre par une force auxiliaire, tout en abaissant la pression dans le cylindre de roue. ■6.- Dispositif régulateur de pression de frein selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la force auxiliaire, nécessaire pour le réglage de pression dans le cylindre de roue, 15 est produite au moyen de la force d'aspiration du moteur. 7.- Dispositif régulateur de pression de frein selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la force auxiliaire, nécessaire pour le réglage de pression dans le cylindre de roue, est obtenue au moyen d'air comprimé. 20