Brevet FR2185527A1 — publié le 19740104

L'invention concerne un dispositif de freinage perfectionné pour véhicules automobiles, du type permettant d'éviter le blocage des roues du véhicule quand la force de freinage exercée sur ces roues est trop importante compte tenu des conditions de roulement du véhicule. I1 est bien connu que l'éventualité du blocage d'une ou de plusieurs roues du véhicule, en cas de freinage brutal, pose un grave problème de sécurité, qu'on a déjà cherché à résoudre à l'aide de plusieurs dispositifs plus ou moins compliqués et plus ou moins efficaces. En général, les dispositifs efficaces connus jusqu'à présent metint enceeredes circuits électroniques très élaborés, qui sont d'un prix de revient particulièrement élevé. La présente invention a pour but de résoudre le problème du blocage des roues d'un véhicule automobile et propose cet effet à un dispositif de freinage perfectionné, qui permet précisément d'éviter le blocage des roues quand les forces de freinage appliquées à ces roues par l'intermédiaire de circuitsde freinage dépassent une certaine valeur limite déterminée par les conditions de roulement du véhicule, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement pour chaque roue un disque d'inertie monté élastiquement sur le moyeu de la roue et des moyens, commandés par les variations de position angulaire du disque précité par rapport à ladite roue, pour ramener la force de freinage appliquée à ladite roue en-dessous de la valeur limite précitée. Selon une autre caractéristique de l'invention, ces moyens comprennent des électrovannes reliées à des circuits de commande mise en oeuvre par les variations de position angulaire du disque d'inertie par rapport à la roue, et montées sur les circuits de freinage de chaque roue, par exemple du type hydraulique, de manière à pouvoir faire varier la pression de freinage de part et d'autre d'une certaine valeur limite. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une première électrovanne montée sur le circuit d'amenée de la pression au moteur de frein de la roue, de façon à pouvoir ouvrir ou fermer ce circuit, une seconde électrovanne montée sur le moteur de frein de façon à pouvoir faire tomber la pression dans ledit moteur en-dessous d'une certaine valeur limite, et des moyens permettant de verrouiller la première électrovanne citée en position de fermeture du circuit d'amenée de la pression. te dispositif selon l'invention, qui permet d'éviter le blocage des roues quelles guesoientles forces de freinage appliquéesà ces roues, est donc un système électro-mécanique, dont les éléments composants sont simples et bon marché, et ne demandent en outre aucun réglage particulier. Il suffit en effet de monter correctement les parties mécaniques du dispositif sur chaque roue du véhicule, ces parties mécaniques pouvant etre reproduites en grande série avec une fidélité parfaite. te présent dispositif permet donc d'éviter les inconvénients principaux des circuits électroniques, tels que difficultés de réglage, sensibilité à la température et aux conditions atmosphériques, et vieillissement imprévisible . Il est donc d'une fiabilité supérieure, bien que d'un prix de revient beaucoup plus bas. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue latérale avec arrachement partiel du moyeu d'une roue d'un véhicule automobile, pourvue du dispositif selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue schématique du circuit de freinage associé à une roue selon l'invention - la figure 4 est une vue à plus grande échelle d'un détail du circuit de freinage représenté en figure 3 - la figure 5 est une vue en coupe d'un amortisseur dynamique monté sur le disque d'inertie selon l'invention ; et - la figure 6 est un diagramme des variations des vitesses de la roue et de la pression de freinage appliquée en fonction du temps. On a représenté dans les dessins un dispositif perfectionné de freinage selon l'invention qui est appliqué au cas d'un véhicule automobile dont les roues sont munies de freins à disques. Pour une plus grande simplicoité du dessin, on a représenté uniquement le dispositif associé à une seule roue du véhicule, mais il est bien clair que chaque roue est munie de ce dispositif. La figure 1 représente donc une vue latérale avec arrachement partiel d'une roue comprenant un moyeu désigné globalement par la référence 1, un voile de roue 2 monté sur le moyeu 1 de la façon habituelle par des boulons 3, un disque de frein 4 solidaire du moyeu de la roue et tournant avec lui, et un frein 5 fixe dans lequel passe une partie de la périphérie du disque 4. Sur le frein 5 est par exemple fixé un carter 6 en alliage léger ou de préférence en matériau plastique de forme sensiblement annulaire, et qui est monté sur la périphérie du moyeu 1 par l'intermédiaire de joints 7 et 8 formant joints d'étanchéité. le carter 6 est donc fixe et le moyeu 1 de la roue tourne librement au centre du carter. Selon l'invention, le dispositif permettant d'éviter le blocage des roues comprend, disposés à l'intérieur du carter 6, un disque d'inertie 9 qui est monté libre en rotation sur une portée du moyeu 1 par l'intermédiaire d'un coussinet 10, deux tiges de flexion 11 et 12 solidaires d'une part du disque et d'autre part du moyeu 1, un dispositif oscillant 13 monté solidaire d'une part du disque d'inertie 9 et d'autre part du moyeu 1 de la roue, et un deuxième disque 14 monté fixé sur le carter 6 et présentant une ouverture axiale dans laquelle tourne librement le moyeu 1. Le disque d'inertie 9 est donc monté solidaire élastiquement du moyeu 1 par l'intermédiaire du coussinet 10, qui peut être en une matière quelconque habituelle auto-lubri- fiante, ou qui peut également être remplacé par un roulement à aiguille, et par l'intermédiaire des tiges de flexions 11 et 12, qui sont disposées parallèlement au disque 9, et qui sont fixées par une extrémité par exemple vissée dans un artifice fileté du moyeu 1, et par leur autre extrémité disposéesà l'intérieur d'une chape 15 fixée par un boulon 16 sur la périphérie du disque 9. te disque 9 ayant un moment d'inertie supérieur à celui du moyeu 1 de la roue, a tendance à prendre une avance ou un retard angulaire par rapport à ce moyeu en fonction des accélérations négatives ou positives auxquelles est soumis le moyeu de la roue, les tiges de flexions 11 et 12 jouant le rôle de ressort de rappel et limitant la rotation du disque 9 par rapport au moyeu 1. Un dispositif oscillant 19 est associé au disque d'inertie 9, et est particulièrement visible en figure 2. Il comprend notamment une tige 17 s'étendant parallèlement au disque dtinertie 9 précité, une extrémité de cette tige 17 étant montée par exemple visséesur le moyeu 1 de la roue, et l'autre extrémité étant coiffée d'un manchon 18 coulissant sur ladite tige. Le manchon 18 est monté solidaire du disque d'inertie 9 au moyen d'une tige 19 dont les extrémités sont vissées l'une sur la périphérie du disque 9, et l'autre sur le manchon 18. Entre le manchon 18 et le moyeu 1 de la roue, est interposé un ressort 20 qui pousse le manchon 18 contre la tête 21 de la tige 17. Sur le manchon 18 sont fixé deux bras 22 et 23 disposés 'parallèlement au disque d'inertie 9 et décalés radialement l'un par rapport à l'autre en direction perpendiculaire à l'axe de la roue.Chacun des bras 22,23 porte un plot de contact 24 qui est situé en regard d'un chemin de contact correspondant 25, 26 formé sur le disque 14 précité. Bes chemins de contact 25, 26 sont annulaires concentriques, et espacés l'un de l'autre de la même distance que les bras 22 et 23 portant les plots de contact 24 du dispositif oscillant, de manière que la rotation du manchon 18 autour de la tige 17 provoque la fermeture de l'un ou l'autre des contacts 24-25, ou 24-26. On remarquera que deux dispositifs oscillants 13 ont été montés sur le moyeu 1 de B roue et sur le disque d'inertie 9 en étant symétriquespar rapport à l'axe de la roue, et que de la même façon les tiges 11 et 12 formant ressort de rappel du disque d'inertie 9 sont disposées symétriquement sur le moyeu de la roue par rapport à l'axe de cette roue, ceci dans le but d'assurer l'équilibrage de la roue. Il est bien évident que, sans cette exigence, le dispositif selon l'invention fonctionnerait parfaitement avec une seule tige de rappel il et un seul dispositif oscillant 13. La fermeture ou l'ouverture des contacts de ce dispositif oscillant commanderltl'alimentation ou le repos de différentes électrovannes agissant sur le circuit de freinage associé à la roue. On se reportera notamment aux figures 3 et 4, ou ce dispositif a été représenté eidétail. Le disque de freins 4 est donc serré au freinage entre les garnitures de freins 31 montées sur les pistons 30 logés dans l'étrier 32 du frein 5. Ce frein 5 est alimenté en fluide sous pression par une conduite 33 reliée au maître cylindre 48, sur le piston duquel agit la pédale de freins 49. Sur la conduite 33 d'amenée du fluide sous pression est monté une première électrovanne 34 dont la tige 35 vient fermer complètement la conduite 33 avant son arrivée au moteur de frein , quand l'électrovanne est excitée. La fermeture de la conduite 33 par la tige 35 de l'électrovanne 34 provoque la fermeture d'un contact - fin dé course 36 qui commande l'excitation d'une seconde électrovanne 37 montée directement sur l'étrier 32 du frein à disque.La tige 38 de cette électrovanne 37 pénètre dans un alésage 39 de l'étrier 32, cet alésage débouchant dans la chambre 40 du piston de frein 30. L'extrémité de la tige 38 est munie sur sa périphérie de deux joints annulaires d'étanchéité 41, et forme ainsi piston se déplaçant dans l'alésage 39 selon que l'électrovanne 37 est excitée ou non. A la sortie de l'alésage 39, la tige 38 passe dans une cloche étanche 42 disposée entre l'étrier 32 et le corps de l'électrovanne 37, et sur le fond de laquelle un ressort 43 prend appui par une de ses extrémités. L'extrémité opposée de ce ressort s'appuie sur une bride 44 montée fixée sur la périphérie de la tige 38, de telle sorte que le ressort 43 tend normalement à pousser la tige 38 vers le fond de l'alésage 39 de l'étrier 32.Lorsque l'électrovanne 37 est excitée, la tige 38 à tendance à sortir de l'alésage 39, à l'encontre de l'action exercée par le ressort 43 sur la bride 44. Ce dispositif comprend encore un moyen de verrouillage de la tige 35 de l'électrovanne 34 quand celle-ci est excitée, donc quand la conduite 33 est coupée, ce moyen étant dans le cas présent une troisième électrovanne 45 dont la tige 46 vient normalement quand l'électrovanne n'est pas excitée, s'appuyer sur la tige 35. A cet effet, la tige 35 comprend une partie en creux 47 qui se trouve en regard de la tige 46 de l'électrovanne 45 quand l'électrovanne 34 est excitée. te dispositif comprend encore des moyens permettant déviter l'entrée en résonance du disque d'inertie 9 monté sur le moyeu 1 de roue. Ces moyens peuvent être par exemple un amortisseur mécanique dynamique, qui se compose d'un cylindre 50 qui a été représenté en coupe axiale en figure 5, et qui est fixé sur la surface du disque 9 au moyen de deux oreilles 51. te cylindre 50 est rempli d'un fluide visqueux, tel par exemple que l'huile, et contient un piston libre 52 disposé entre deux ressorts antagonistes 53 et 54 qui sont donc placés de part et d'autre du piston et appuyés sur un fond du cylindre 50. te piston libre 52 est également pourvu d'un orifice axial 55 permettant le passage du fluide visqueux d'un coté à l'autre du piston. tes dimensions du cylindre 50, celles du piston 52 et de l'orifice 55, ainsi que les caractéristiques des ressorts 53 et 54, ont été choisies de telle façon que l'amortisseur dynamique ainsi formé ait une fréquence propre sensiblement égale à celle du disque d'inertie 9. Ainsi, lorsque le disque 9 devrait normalement entreren résonance, c'est le dispositif amortisseur qui vient d'etre décrit qui résone à sa place, dans une faible mesure, du fait de son amortissement dynamique visqueux très important. La résonance du disque ne peut donc se produire. te fonctionnement du dispositif selon l'invention qui vient d'être décrit est le suivant Comme ont'a vu, le disque d'inertie 9 est monté solidaire élastiquement du moyeu 1 de la roue. Donc, lorsque la roue est soumise à une accélération, le disque d'inertie 9 tend à prendre uicertain retard angulaire, ou une avance angulaire, par rapport au moyeu 1 de la roue, selon que l'accélération à laquelle la roue est soumise est positive ou négative. te retard angulaire du disque 9 par rapport au moyeu 1 entraîne, par l'intermédiaire de la barre 19 précitée, la rotation du manchon 18 autour de la tige 17 et donc la fermeture du contact 24 du bras 22 dès que le retard angulaire du disque atteind une certaine valeur limite. De la même façon, l'avance angulaire du disque par rapport au moyeu 1 entraSne la fermeture du contact 24 du bras 23 sur le chemin de contact 25 correspondant du disque 14.La fermeture du contact portée par le bras 23 entraîne l'excitation de la vanne 34, donc la fermeture du circuit d'amenée de fluide sous pression au moteur de frein par la tige 75, puis l'excitation de la seconde électrovanne 37 par le contact fin de course 36, et le retrait de la tige 38 hors de l'alésage 39 de l'étrier 32, ce qui provoque une détente du fluide sous pression enfermé dans la chambre 40 des pistons de freins 30. À ce moment, la tige 35 de l'électrovanne 34 est bloquée en position de fermeture de la conduite d'amenée 33 du fluide sous pression par la tige 46 de l'électrovanne 45. Lorsque cette électrovanne est excitée, par la fermeture du contact 24 du bras 22 du dispositif oscillant 13, la tige 46 est rappelée à l'extérieur de la partie en creux 47 de la tige 35, qui est ainsi libérée et libre de revenir à sa position de repos. En résumé, l'avance angulaire du disque d'inertie 9 par rapport au moyeu 1 de la roue provoque la fermeture des conduites d'alimentationen fluide sous pression du frein 5 et la détente du fluide sous pression qu'il contient déjà, tandis que le retard angulaire de ce disque par rapport au moyeu 1 entraîne le rétablissement du circuit normal d'alimentation du frein en liquide sous pression. te fonctionnement de ce dispositif en cas de blocage d'une roue du véhicule dû à une pression de freinage trop élevée est maintenant expliqué à l'aide du diagramme de la figure 6, sur lequel la courbe en traits pleins représente les variations de la vitesse périphérique de la roue en fonction du temps,tandis que la courbe en traits pointillés représente les variations de la pression de freinage appliquée en fonction du temps. En supposant que les conditions initiales soient une vitesse Vo de la roue et une pression de freinage nulle, c'est-à-dire que le véhicule se déplace normalement sur une route, le conducteur commence à exercer une pression sur la pédale de freins au temps to. Si la pression de freinage transmise à la roue atteint au temps t2 une valeur Pf maximum supérieure à la valeur limite P1 pour laquelle il y a blocage des roues, la vitesse V de la roue diminue très vite et tend à devenir nulle.Par suite de l'accélération négative très forte à laquelle est soumise la roue, le disque d'inertie 9 prend une certaine avance angulaire par rapport à ladite roue, il y a fermeture au temps t1 du contact 24 des bras 23 excitation des électrovannes34 et 37, fermeture du circuit d'alimentation en fluide sous pression du frein 5 et détente du fluide qu'il contient. La pression de freinage P diminue alors, et l'écart t1 -t2 correspond au temps de réponse du dispositif selon l'invention.Dès que la pression de freinage en diminuant atteint la valeur pî au temps t3, la roue nta plus tendance a être bloquée et la vitesse V de cette roue augmente donc à nouveau. Etant donné que la tige 35 de l'électrovanne 34 reste bloquée en position de fermeture du circuit d'alimentation 33 du frein. La pression de freinage diminue jusqu'à une valeur minimum Pm à laquelle elle se stabilise. Etant donné que à partir du temps t3, la roue à tendance à augmenter sa vitesse, le disque d'inertie 9 prend un certain retard angulaire par rapport au moyeu 1 de la rouev et il y a au temps t4 fermeture du deuxième contact 24 du dispositif oscillant 13. t'électrovanne 45 est alors alimentée, ce qui a pour effet de libérer la tige 35 de ltélectrovanne 34 qui n'est plus excitée, et donc de rétablir l'alimentation du frein en fluide sous pression. ta pression de freinage appliquée à la roue augmente donc à partir du temps t6, l'intervalle t -t correspondant à nouveau au temps de réponse du dispositif.Pendant ce temps, la roue a retrouvé une vitesse correspondant à celle de lakoiture au temps t5, et commence aussitôt à diminuer du fait de la pression de freinage Pm qui lui est appliquée pendant l'intervalle de temps t5-t6, puis de la pression de freinage croissante qui lui est appliquée à partir du temps t6. Si après le temps t6, la roueaà nouveau tendance à se bloquer, le cycle qui vient d'entre décrit recommence, il y a à nouveau fermeture du premier contact du dispositif oscillant 13, fermeture de l'alimentation du moteur de frein en fluide sous pression, diminution de la pression de freinage appliquée jusqu'à un palier, etc... Afin que le dispositif qui vient d'hêtre décrit ait un temps de réponse suffisamment court pour éviter que la roue se bloque vraiment, c'est-à-dire qu'elle ait une vitesse nulle à un moment, l'invention a prévu de monter les électrovannes 34, 37, 45 aussi près que possible de l'étrier 32 et de la chambre 40 des pistons de frein 30. En outre, il est possible de régler le dispositif oscillant 13 de telle façon que la fermeture de ses contacts ait lieu lorsque l'accélération angulaire positive ou négative de la roue atteint une certaine valeur limite déterminée expérimentalement. Si l'on choisit des valeurs dtaccélération angulaire différentes, on aura naturellement des temps de réponse du circuit différents. Il est bien évident qu'on peut réaliser de nombreuses variantes du dispositif selon l'invention, autres que celle qui vient du être décrite. En particulier, le dispositif oscillant commandé par les variations de position angulaire du disque d'inertie par rapport au moyeu de la roue peut être réalisé sous de nombreuses formes. Il est donc bien entendu que l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que bures combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage perfectionné pour véhicule automobile , permettant d'éviter le blocage des roues du véhicule quand les forces de freinage appliquées auxdites roues par l'intermédiaire de circuits de freinage dépassent une certaine valeur limite déterminée par les conditions de roulement du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement pour chaque roue un disque d'inertie monté élastiquement sur le moyeu de la roue, et des moyens,commandés par les variations de position angulaire du disque précité par rapport à ladite roue, pour ramener la force de freinage appliquée à ladite roue en dessous de la valeur limite précitée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens précités comprennent des electrovannes qui sont reliéosà des circuits de commande mis en oeuvre par les variations de position angulaire du disque d'inertie par rapport à la roue, et sont montées sur les circuits de freinage, par exemple du type hydraulique, de chaque roue, de manière à pouvoir faire varier la pression de freinage de part et d'autre d'une certaine valeur limite. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une première électrovanne montée sur le circuit d'amenée de la pression au moteur de frein de la roue, de façon à pouvoir ouvrir ou fermer ce circuit, une seconde électrovanne montée sur le moteur de frein: de façon à pouvoir faire tomber la pression dans ledit moteur en-dessous d'une certaine valeur limite, et des moyens permettant de verrouiller la première électrovanne citée en position de fermeture du circuit d'amenée de la pression. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage précités sont constitués essentiellement par une troisième électrovanne, commandée également par les variations de position angulaire du disque précité par rapport à la roue, et qui tend au repos à verrouiller la première électrovanne en position de fermeture, et à la libérer quand elle est excitée. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de commande des électrovannes précitées comprennent deux contacts électriques qui sont l'un fermé et l'autre ouvert au moyen d'un dispositif oscillant sensible à l'avance ou au retard angulaire du disque d'inertie par rapport à la roue. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif oscillant précité comprend une première tige solidaire par une extrémité du disque d'inertie et montée pivotante sur une deuxième tige parallèle au disque et solidaire du moyeu de la roue, ladite première tige étant solidaire par son extrémité libre du milieu d'un balancier qui est disposé orthogonalement aux deux tiges précitées et qui porte à chacune de ses extrémités un plot de contact disposé en face d'un autre plot de contact correspondant, de manière que les variations de position angulaire du disque d'inertie par rapport à la roue provoquent le pivotement dudit balancier autour de la deuxième tige citée et la fermeture de l'un ou l'autre des contacts de ses extrémités. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le balancier précité est monté en face d'un disque fixe non solidaire en rotation de la roue etun porte deux chemins de contact annulairesconcentriquesdisposés en face de chacun des plots de contact des extrémités dudit balancier qui sont décalées à cet effet l'une par rapport à l'autre en direction perpendiculaire à l'axe de la roue. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'un des contacts précités correspondant à l'avance angulaire du disque d'inertie par rapport à la roue commande par sa fermeture l'excitation de la première électrovanne citée qui commande à son tour par un contact fin de course l'excitation de la seconde électrovanne, tandis que la fermeture de l'autre contact commande l'excitation de la troisième électrovanne qui entraîne le déverrouillage de la première électrovanne citée. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque d'inertie est monté libre en rotation sur le moyeu de la roue par l'intermédiaire d'un coussinet, et est monté solidaire élastiquement de ladite roue au moyen d'une tige de flexion formant ressort de rappel parallèle audit disque et solidaire par ses extrémités du disque d'inertie et du moyeu de la roue. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les divers éléments précités solidaires en rotation du moyeu de la roue sont montés en double symétriquement par rapport à l'axe du moyeu pour assurer l'équilibrage en rotation de ladite roue. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments précités sont montés sur le moyeu de la roue à l'intérieur d'un carter étanche porté par une pièce fixe et monté sur un moyeu de la roue par l'intermédiaire de joints tournants formant joints d'étanchéité. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque d'inertie précité porte sur sa surface un amortisseur dynamique ayant une fréquence de résonance identique à celle du disque, et permettant ainsi d'éviter l'entrée en résonance du disque, ledit amortisseur comprenant essentiellement un cylindre rempli de fluide visqueux dans lequel se déplace entre deux ressorts antagonistes un piston libre pourvu d'orifices axiaux de passage du fluide. 13. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que les électrovannes citées sont montées au voisinage immédiat du moteur de frein de la roue.