Brevet FR2138515A1 — publié le 19730105

L'invention a pour objet un procédé et une installation de freinage à contrôle électronique pour véhicule à roues. L'efficacité du freinage des véhicules à roues, notamment des véhicules automobiles routiers, conditionne la sécurité de circulation : le freinage doit amener le véhicule à l'arrtt sur une distance minimale tout en évitant le blocage des roues pour conserver la possibilité de le diriger. On connaît des systèmes de freinage par lesquels, en vue d'éviter le blocage des roues, on mesure, au cours du freinage, la décélération d'une roue, et on supprime le freinage lorsque la décélération dépasse une valeur prédéterminée. Avec un tel système, lorsque le conducteur commande l'ac tionnement de freinage, par exemple par appui sur une pédale de frein, les roues sont freinées, puis défreinées, ensuite freinées nouveau, etc., ce qui provoque une'succession d'à-coups nettement perceptibles et quelquefois désagréables. En outre, le principe méme de commander le défreinage à partir de la décélération d'une roue rend le système peu efficace lorsque les conditions d'adhérence sont peu satisfaisantes, par exemple dans le cas d'un véhicule automobile routier roulant sur route mouillée. Le procédé de freinage selon l'invention poursuit le double but de l'efficacité maximale, c'est-à-dire d'assurer l'arrtt du véhicule sur la distance minimale et, d'autre part, d'éviter d'une manière absolue le blocage d'une roue quelconque et cela même lorsque sont présentes de mauvaises conditions d'adhérence , par exemple dans le cas d'un véhicule automobile routier se déplaçant sur une route mouillée et glissante. Selon l'invention, l'actionnement de freinage, par exemple l'appui sur une pédale de frein, provoque a mise en mémoire de la vitesse du véhicule à l'instant précédant immédiatement le freinage et des consignes sont données pour faire tourner des roues ou trains de roues à des vitesses qui sont dans un rapport prédéterminé avec la vitesse mise en mémoire. Selon l'invention, également, les consignes données à la ou aux roues ou trains de roues avant et arrière sont différentes entre elles, la vitesse imposée à la ou aux roues avant étant plus petite que la vitesse imposée à la ou aux roues arrière. L'invention prévoit une succession de mises en mémoire de vitesse du véhicule à des instants qui correspondent sensiblement à l'égalité de vitesse entre une roue ou un train de roues et le véhicule et à partir dudit instant c'est par rapport à la nouvelle vitesse mise en mémoire que sont fixées les consignes pour les vitesses des roues ou des trains de roues avant et arrière. La roue ou le train de roues auquel est fixée la consigne de vitesse la plus faible a donc constamment une action de freinage. Le freinage est efficace et l'ensemble du processus se déroule sans que des à-coups soient perçus par les occupants du véhicule. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est un schéma partiel d'une installation de freinage selon l'invention - les figures 2 à 6 sont des diagrammes - la figure 7 est un schéma d'une installation de freinage selon l'invention. Selon l'invention, pour le freinage d'un véhicule à au moins une roue avant et au moins une roue arrière, on prévoit de mettre en mémoire la vitesse du véhicule à un instant préedant immédiatement l'actionnement de freinage, puis de commander le freinage pour qu'une première roue, ou les roues d'un premier train de roues, ait (aient) une valeur de glissement prédéterminée, la seconde roue ou le roues d'un second train de roues étant freinée(s) pour lui (leur) conférer une valeur de glissement prédéterminée plus grande que la première, la vitesse du véhicule étant à nouveau mise en mémoire lorsqu'elle prend la valeur imposée à la première roue ou aux roues du premier train et l'action de freinage étant à nouveau appliquée aux roues ou trains de roues pour leur faire prendre les mimes valeurs de glissement que dans la phase antérieure. Dans la description qui suit, l'invention est illustrée comme appliquée à un véhicule automobile routier à quatre roues, sans que, bien entendu, cette application ait un caractère limitatif, en particulier en ce qui concerne le nombre des roues du véhicule et/ou la nature de ce dernier. Dans la forme de réalisation représentée, des tensions proportionnelles à la vitesse d'une roue arrière RAR et avant RAV d'un véhicule automobile,(figure 7), sont déterminées par des capteurs 124, 126 et appliquées par des circuits 123-123' et 125-125' ainsi que par des circuits 11.1, 112, 113, 114, à diodes 121 - 124, par l'intermédiaire d'un commutateur 13, à un amplificateur opérationnel 14 qui, lorsque le commutateur 13 est fermé, assure la charge d'un condensateur de mémoire 15 à une valeur de capacité qui est celle qui correspond à la tension la plus élevée des circuits 11. Le circuit 16 du condensateur 15 ,(figure 1), qui comprend une résistance 17, est relié par l'intermédiaire d'un second commutateur 18 à un potentiomètre 19 qui permet par son organe mobile 20 un ajustement de la tension présente à une entrée 22 d'un régulateur 23 affecté à une roue arrière du véhicule. Sur la seconde entrée 25 dudit régulateur est appliquée une tension dépendant de la vitesse de ladite roue arrière, comme déterminée à l'aide du capteur 124 affecté à ladite roue, les tensions appliquées sur les entrées 22 et 25 étant de signes opposés. Les entrées 22 et 25 sont reliées à l'entrée 26 d'un amplificateur opevrationnel 24 par l'intermédiaire des résistances 27 et 28,respectivement. En dérivation par rapport à l'amplificateur 24 est un dispositif de transfert 29, comme habituel dans les asservissements. La sortie 31 du régulateur 23 contrôle, par sa liaison à la base 32 dtun transistor 33, la circulation du courant dans un enroulement 34 d'un dispositif électro-hydraulique, électropneumatique ou électromécanique placé dans le circuit de freinage de ladite roue et par lequel la pression du fluide de freinage peut autre modulée. La sortie 31 du régulateur 23 est en outre reliée, par l'intermédiaire d'un dispositif à constante de temps 35, à une entrée 37' d'un circuit OU 36, dont l'autre entrée 37 est reliée à un contact 120, (figure 7), qui y établit une tension dès le premier mouvement d'actionnement de freinage, par exemple d'enfoncement d'une pédale de freins 121. La sortie 38 du circuit OU 36 assure, par une branche 39, la commande du commutateur 13 et par une branche 41, la commande du commutateur 18. Dans le cas d'un véhicule à deux roues arrière, comme considéré ici, l'autre roue arrière est équipée d'un régulateur monté de manière analogue à celui qui a été décrit. L'équipement d'une roue avant comprend un régulateur 42 dont une première entrée 43 est reliée au dispositif potentiométrique 19, la tension présente à cette premièreentrée étant appliquée à un amplificateur opérationnel 44 par l'intermédiaire d'une résistance 45. La seconde entrée 46 du régulateur 42, sur laquelle est appliquée une tension dépendant de la vitesse de ladite roue avant, comme déterminée par le capteur 126 affecté à ladite roue avant, est reliée à l'amplificateur opérationnel 44 par l'intermédiaire d'une résistance 47, les tensions sur les entrées 43 et 46 étant de signes opposés. En parallèle à l'amplificateur opérationnel 44 est un dispositif de transfert 48. La sortie de l'amplificateur 44 est appliquée à la base 49 d'un transistor 50 dont le collecteur 51 comprend un enroulement 52 d'un dispositif électro-hydraulique, électro-pneumatique ou électromécanique, par exemple une électrovalve commandant la pression du circuit de freinage de ladite roue avant. Dans l'exemple considéré d'un véhicule à deux roues arrière et deux roues avant, la seconde roue avant est équipée d'un dispositif régulateur identique à celui qu'on vient de décrire. Le fonctionnement d'une installation selon l'invention est le suivant A l'actionnement du freinage, par exemple à l'enfoncement de la pédale de freins 121, les commutateurs 13 et 18 jusque-là fermés s'ouvrent et, par l'intermédiaire du dispositif de recopie de vitesse comprenant la capacité de mémoire 15 et le dispositif potentiométrique 19, une tension est appliquée sur les entrées 22 et 43, proportionnelle à la vitesse du véhicule à l'instant précédant immédiatement le freinage, et que, pour la commodité de l'ex- plication, on suppose autre de 100 km/h. Les dispositifs régulateurs 23 affectés aux roues arrière sont réglés, notamment par les valeurs relatives des résistances 27 et 28, pour imposer auxdites roues arrière, par leurs freins FAR- cpntr6lés à partir des dispositifs électro-hydrauliques, électro-pneumatiques ou électromécaniques comprenant les enroulements 34, une vitesse de rotation de 80 km/h aussi longtemps que la tension présente sur l'entrée 25, - reliée par une voie 123 au capteur de vitesse 124 affecté à la roue arrière RAR -, est en valeur absolue, plus grande que celle présente sur l'entrée 22, compte tenu des résistances 28 et 27. Les dispositifs régulateurs 42 correspondant aux roues avant RAV sont réglés, notamment par les valeurs relatives des résistances 45 et 47, pour imposer aux roues avant une vitesse de rotation qui correspond environ à 70 % de'la valeur de vitesse mise en mémoire, dans l'exemple 70 km/h. Bien entendu, la valeur numérique indiquée ci-dessus l'est à titre d'exemple non limitatif et est choisie, pour un véhicule donné, en fonction des conditions d'adhérence des roues sur le support matériel sur lequel se déplace le véhicule, route, voie ferrée ou autre, et cela de manière que le point de fonctionnement soit voisin du maximum de la courbe représentative du coefficient de frottement en fonction du glissement, ou courbe d'adhérence, comme explicité ci-après. Dans le diagramme représentatif du coefficient de frottement /u en fonction du glissement S (en %) d'une roue arrière, comme montré sur la figure 2, le point de fonctionnement à l'appli- cation de la pression de freinage sur la roue arrière est le point 1 et, dans le diagramme analogue correspondant à une roue avant, comme montré sur la figure 3, le point de fonctionnement au début de l'application de la pression de freinage sur le frein FAV de la roue avant RAV est alors le point 1', les diagrammes ayant été tracés pour une route sèche. L'application du freinage sur les roues avant et sur les roues arrière fait diminuer la vitesse du véhicule, de sorte que le point de fonctionnement des roues arrière parcourt le diagramme de la figure 2, comme montré~par la flèche Ç2, et le point de fonctionnement des roues avant parcourt le diagramme de la figure 3, comme montré par la flèche F'3. Dans le diagramme de la figure 4, on a porté en abscisses les temps etXordonnées les vitesses. A l'instant initial, c'est-àdire au temps zéro de l'actionnement du freinage, la vitesse du véhicule, la vitesse des roues avant et la vitesse des roues arrière sont représentées par le mtme point à savoir le point 101 d'ordonnée 100 km/h dans l'exemple considéré.La courbe représentative de la vitessedes roues arrière est, sur ce diagramme, la courbe 102 ; elle décrott très rapidement à partir du point 101 jusqu'à prendre la valeur de 80 km/h qu'elle conserve en raison de l'intervention du régulateur 23. La courbe représentative de la vitesse des roues avant est la courbe 103 qui présente une partie commune avec la courbe 102, mais qui se poursuit vers les vitesses inférieures, la vitesse des roues avant prenant rapidement la valeur de 70 km/h'oelle se stabilise, et cela par l'intervention du régulateur 42 dont l'entrée 46 est:reliée par une voie 125 au dispositif capteur de vitesse 126 associé aux roues avant RAV. Au fur et à mesure que le véhicule ralentit, la tension électrique provenant de l'entrée 25 diminue tandis que celle représentative de la vitesse en mémoire, à savoir 100 km/h, ne varie pas sensiblement. La pression de freinage,. commandée par le dispositif DH comprenant l'enroulement 34 relié par un circuit 127 à une source d'alimentation électrique 128, diminue et les roues arrière deviennent de moins en moins freinées. Dans la forme de réalisation représentée, le dispositif DH de commande de pression de freinage est un dispositif hydraulique à tiroir T, canalisation d'alimentation en fluide CA, canalisation d'application de pression CP reliée au frein FAR et canalisation de retour à la biche CB. Dans une variante, le dispositif de commande de la pression de freinage est un dispositif électro-pneumatique,ou électromécanique, ou une combinaison de dispositifs de l'un et/ou l'autre type. Lorsque la vitesse du véhicule devient de 80 km/h, par suite du freinage qui s'exerce, c'est une tension de signe opposé à celui de la phase précédente qui est appliquée à l'entrée 26 du régulateur 23, de sorte que le circuit comprenant l'enroulement 34 est tatalement excité ; dans la forme de réalisation décrite, à dispositif hydraulique de commande de pression de freinage, le tiroir T se déplace vers la droite, sur le dessin, établissant la communication entre le conduit CP relié au frein FAR et le conduit CD relié à la bâche, de sorte que la pression de freinage sur les roues arrière RAR disparaît ; le véhicule se déplace à 80 km/h et les roues arrière tournent à la vitesse qui correspond à 80 km/h, donc sans glissement. Le point de fonctionnement sur le diagramme de la figure 2 est alors le point 0. La présence du courant dans le circuit 61 du transistor 33 provoque un ordre dans le circuit OU 36 qui ferme les interrupteurs 13*et 18, de sorte qu'une nouvelle valeur de la vitesse du véhicule est mise en mémoire, ici 80 km/h. A ce moment, le point de fonctionnement correspondant des roues avant est, sur le diagramme de la figure 3, le point 2' dont l'abscisse est de 10 % puisque, à ce moment, les roues avant tournent à une vitesse qui correspond à 70 km/h, tandis que le véhicule circule à une vitesse de 80 km/h. Les roues ayant exercent donc toujours leur action de freinage et encore dans d'excellentes conditions puisque la partie du diagramme de la figure 3 entre le point 1' et le point 2' est proche des valeurs maximales du coefficient de frottement. Le dispositif à constante de temps 35 donne l'assurance que c'est la vitesse effective de circulation du véhicule qui est bien mise en mémoire, les roues arrière étant laissées libres un temps suffisant pour qu'il en soit ainsi. Au cours de cette phase, la vitesse du véhicule a diminué progressivement, comme montré par la courbe 104 du diagramme de la figure 4 représentative de la vitesse du véhicule. A la vitesse de 80 0oiVh, la courbe 102 et la courbe 104 ont un point commun montré en 105,d'abscisse t1,et il y correspond pour les roues avant le point 106 de la courbe 103. Dès la mise en mémoire de la nouvelle valeur de la vitesse de circulation du véhicule, à savoir 80 km/h, le processus recommence : les roues arrière sont à nouveau freinées, le transistor 33 étant redevenu moins conducteur avec, pour conséquence, l'absence de courant dans la bobine 34 provoquant, dans le cas du dispositif hydraulique représenté, le déplacement du tiroir T vers la gauche, sur le dessin, ce qui réalise la communication entre la conduite CA d'alimentation en fluide hydraulique et la conduite CP reliée au frein FAR, de sorte qu'est établie une pression modulée de freinage et que les roues arrière RAR exercent elles aussi une action de freinage sur le véhicule. Pour les roues arrière, la courbe de la figure 2 est parcourure d'abord suivant l'arc 0-1 ; les roues arrière, par l'in- tervention des régulateurs 23 qui leur sont affectés, tournent à une vitesse de 20 % de 80 km/h soit 64 km/h, comme montré par la courbe 112 du diagramme de la figure 4. Les roues avant, par l'intervention de leurs régulateurs 42, tournent à une vitesse de 30 % de 80 km/h, soit 56 km/h, comme montré par la courbe 113 du diagramme de la figure 4. La vitesse du véhicule diminue progressivement sous ces actions de freinage, comme montré par la partie 114 de la courbe 104 du diagramme de la figure 4. Lorsque la vitesse du véhicule atteint la valeur de 64 km/h, comme montré par le point 115, d'abscisse t2, les roues arrière sont défreinées et le processus recommence : c'est une nouvelle valeur de la vitesse du véhicule qui est mise en mémoire, à savoir 64 $ h, etc. Pendant toute la phase de freinage, le véhicule est freiné par ses roues avant et les conditions de freinage de celles-ci sont optimales, la courbe du diagramme de la figure 3 étant constamment parcourue dans sa partie pour laquelle les valeurs du coefficient de frottement sont élevées. Le véhicule est également freiné par ses roues arrière avec des périodes de défreinage qui peut être progressif, la courbe du diagramme de la figure 2 étant cependant parcourue dans ses régions à fortes valeurs du coefficient de frottement. Si, pour une raison quelconque, le glissement d'une roue devient supérieur à la valeur prédéterminée, qui est de 30 % pour les roues avant dans l'exemple, et de 20 % pour les roues arrière, ce qui peut se produire si une roue rencontre une partie glissante de la route, la roue est immédiatement défreinée par l'action d'un régulateur, soit 23 pour une roue arrière, soit 42 pour une roue avant : aucun blocage ne peut se produire, l'installation donnant la certitude qu'à aucun moment le glissement d'une roue ne dépassera la valeur prédéterminée. Le fonctionnement est analogue quel que soit l'état de la route et le freinage reste optimal compte tenu des possibilités qu'offre le revêtement. Les diagrammes des figures 5 et 6 sont analogues aux diagrammes des figures 2 et 3, mais sont relatifs à une route mouillée et on a schématisé les cycles de fonctionnement suivant lesquels sont parcourus lesdites courbes au cours d'un freinage. Dans ce cas, également, ce sont les parties des courbes correspondant.aux valeurs relativement élevées du coefficient de frottement qui sont parcourues, d'une manière exclusive pour les roues avant et d'une manière importante pour les roues arrière. REV!XDICATIONS 7 - Procédé pour le contrôle du freinage d'un véhicule à au moins une roue avant et au moins une roue arrière, caractérisé en ce que, au début d'une période de freinage, on met en mémoire la vitesse du véhicule, en ce qu'on commande le freinage d'une première roue ou des roues d'un premier train de roues pour que la roue ou les roues du train ait (aient) une valeur de glissement prédéterminée et le freinage d'une seconde roue ou des roues du second train de roues pour que la roue ou les roues de ce train ait (aient) une valeur de glissement prédéterminée plus grande que la première, en ce qu'on remet en mémoire la vitesse du véhicule lorsque celle-ci prend la valeur imposée à la première roue ou au premier train de roues et en ce qu'on applique aux roues ou aux trains de roues des actions de freinage leur faisant prendre les mêmes valeurs de glissement que dans la phase antérieure. 2 - Installation pour le freinage d'un véhicule à au moins une roue avant et au moins une roue arrière dont chacune comprend un circuit de freinage commandé par un dispositif électro-hydraulique, électro-pneumatique ou électromécanique, caractérisée en ce que le dispositif associé à la roue ou aux roues du train arrière est commandé par un premier régulateur et le dispositif associé à la roue ou aux roues du train avant est commandé par un second régulateur, le régulateur de la ou des roues arrière imposant à celle(s)-ci une vitesse dans un premier rapport constant avec la vitesse du véhicule et le second régulateur imposant à la ou aux roues avant une vitesse dans un second rapport constant en relation à la vitesse du véhicule, plus petit que le premier rapport, les régulateurs commandant le défreinage dès que les rapports deviennent inférieurs aux valeurs déterminées respectives. 3 - Installation de freinage selon la revendication 2, caractérisée en ce que la valeur du rapport imposé par le régulateur associé à la roue ou aux roues arrière est plus grande que la valeur du rapport imposé par le régulateur associé à la roue ou aux roues avant. 4 - Installation de freinage selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque régulateur compare la vitesse de la roue ou du train de roues auquel il est affecté à une valeur de vitesse antérieurement mise en mémoire. 5 - InsEllation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour la mise en mémoire d'une vitesse du véhicule lorsque celle-ci est égale à la vitesse de la ou des roues arrière. 6 - Installation selon la revendication 5, caractériste en ce que la mise en mémoire de la vitesse du véhicule est commandée à partir du circuit électrique de commande de freinage d'une roue arrière ou à partir de l'actionnement de freinage, comme l'enfoncement d'une pédale de frein. 7 - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les régulateurs sont réglés pour que la vitesse de la ou des roues.arrière corresponde sensiblement au maximum de la courbe d'adhérence etc pour que la vitesse de la ou des roues avant corresponde sensiblement au maximum de la courbe d'adhérence augmenté de 10 %. 8 - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les régulateurs sont réglés pour que la vitesse de la ou des roues arrière soit environ 80 % de la vitesse du véhicule et la vitesse de la ou des roues avant soit environ 70 % de ladite vitesse. 9 - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque régulateur comprend un-amplificateur opérationnel. 10 - Installation de freinage d'un véhicule à au moins une roue avant et au moins une roue arrière, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens contrôlés par la ou les roues arrière pour déterminer la'vitesse du véhicule et des moyens de régulation du freinage de la ou des roues avant qui imposent à celle(s)-ci une vitesse qui est une fraction sensiblement constante de celle du véhicule. 11 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que cette fraction correspond au maximum dQta courbe d'adhérence augmenté d'environ 10 %. 12 - Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que cette fraction est de l'ordre de 70 %. 13 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la roue ou les roues arrière comprennent des moyens de freinage de celle(s)-ci qui deviennent inopératoires à la fin d'une phase de freinage au cours de laquelle la vitesse du véhicule a diminué dans un rapport déterminé. 14 - Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que ce rapport correspond sensiblement au maximum de la courbe d'adhérence. 15 - Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que ce rapport est de tordre de 80 %. 16 - Installation selon la revendication 10, caractérisée par des moyens pour la détermination de la vitesse du véhicule au défreinage des roues arrière. 17 - Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce que cette détermination est une mise en mémoire. 18 - Installation pour le freinage d'un véhicule à au moins une roue avant et au moins une roue arrière, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour freiner la ou les roues arrière d'une manière dosée jusqu'à ce que le véhicule circule à la même vitesse que la ou lesdites roues et des moyens pour freiner pendant cette phase la ou les roues avant pour qu'elle(s) circule(nt) moins vite que la ou les roues arrière, puis après cette premièrephase pour freiner la ou les roues arrière à nouveau d'une manière dosée jusqu'à ce qu'elle(s) circule(nt) à la même vitesse que le véhicule et pour freiner dans cette seconde phase la ou les roues avant pour qu'elle(s) tourne(nt) moins vite que les roues arrière, etc.