Brevet FR2242273A1 — publié le 19750328

La présente invention a pour objet une installation de freinage dlun véhicule à roues pourvues de freins actionnés hydrauliquement, l'installa- tion comprenant un circuit hydraulique comportant un matre-cylindre actionné par une pédale de freinage- et un agencement de conduites reliant le maStre-cylindre à chacun desdits freins. Deux problèmes principaux se posent lors du freinage d'un véhicule à roues, notamment routier, en mouvement. Lors d'un freinage d'urgence, il convient de raccourcir le plus possible le chemin de freinage, ctest-à-dire la distance nécessaire pour immobiliser le véhicule Etant donné que l'effort de freinage exercé par unie roue diminue considérablement dès qu'elle se met à patiner, il faut à tout prix empêcher qu'un tel patinage prenne naissance, faute de quoi le chemin de freinage s'accroft sensiblement, ce qui augmente le risque d'accident. Dans un freinage d'urgence, il convient donc d'exercer sur les roues du véhicule des efforts de freinage qui placent ces dernières à la limite dtadhérence, et cela pendant tout le temps nécessaire pour immobiliser le véhicule, c' est-à-dire tout le long du chemin de freinage. Lors d'un freinage de ralentissement, où l'effort de freinage exercé est loin de correspondre à la limite d'adhérence des roues, il se peut que le chemin de freinage comprenne un ou des tronçons où les conditions de frottement se trouvent défavorables, nettement plus défavorables que sur la route normale, par exemple un tronçon mouillé, une plaque de verglas, une tache d'huile. Ces 'limprevus" quant à l'état de la chaussée peuvent conduire localement à un patinage, ce qui rend très aléatoire la masse de la trajectoire du véhicule et peut Xetre de ce fait la cause d'accidents graves. Dans un cas comme dans l'autre il convient d'empêcher tout patinage des roues, que l'on se trouve à la limite d'adhérence pendant toute la durée du freinage (freinage d'urgence) ou que l'on se trouve en deça de la limite d'adhérence sauf dans des tronçons glissants rencontrés de manière imprévue.Etant donné que l'on ne peut compter sur l'habileté du conducteur pour apprécier en temps utile l'état plus ou moins glissant de la chaussée et pour réagir en conséquence en adaptant l'effort de freinage à cet état de la route, il faut, pour assurer un freinage sflr, pourvoir l'installation de freinage de moyens empêchant le patinage des roues dans toutes les conditions de glissement de la chaussée, et cela indépendamment de l'effort de freinage imposé par la force que le conducteur exerce sur la pédale de frein. On connaft déjà des installations de freinage de ce genre qui comprennent des capteurs montés au niveau de chacune des roues et qui convertissent la vitesse de la roue en un train d'impulsions dont la fréquence est proportionnelle à cette vitesse. Cette information de vitesse est envoyée à une unité de commande électronique qui convertit la fréquence en tension, cette tension étant, de plus, ensuite différenciée dans l'unité de commande pour engendrer une tension proportionnelle à la décélération de la roue. Cette tension représentative de la décélération est comparée à une tension représentative de la plus grande décélération tolérée à chaque instant et, lorsqu'il y a dépassement, l'unité de commande actionne une électro-vanne intercalée dans le circuit hydraulique et qui libère la roue de l'effort de freinage.Le circuit hydraulique comprend une pompe hydraulique qui met une partie du circuit hydraulique sous pression, la pression agissant sur le frein de la roue étant fonction de la différence entre la pression fournie par le mat:re-cylindre et la pression développée par la pompe hydraulique. L' électro-vanne agit en réduisant plus ou moins l'effet de la pression du maftre-cylindre ce qui renforce l'effet de la pression fournie par la pompe et agit dans le sens du relié chement du frein.Ces agencements connus nécessitent une modification importante du circuit hydraulique des installations de freinage usuelles, de sorte qu'ils ne peuvent pas etre installés sans gros investissements sur des véhicules existants. Mime installés lors de la fabrication des véhicules, ces agencements connus à surveillance electronique sont très coflteux, vu le nombre élevé d'éléments qu'ils comprennent. Un premier but de l'invention est la réalisation d'une installation qui permette d'assurer un freinage d'urgence ou de ralentissement dans les conditions énoncées plus haut. Un autre but de l'invention est la réalisation d'une telle installation de freinage qui soit de fabrication relativement peu conteuse. Encore un autre but de l'invention est l'adaptation d'installations de freinage de véhicules routiers existants, pour permettre à ces installations de satisfaire au premier but, et cela sans grands frais ou difficultés. L'installation selon l'invention est caractériséepar le fait qu'elle comprend au moins une électro-vanne à action par tout ou rien insérée dans ledit agencement de conduites et agencée de manière à interrompre la liaison entre le matcre-cylindre et l'un au moins des dits freins et à relier ledit frein avec un étranglement calibré, et un circuit électronique capable d'actionner ladite électro-vanne à une certaine fréquence, de sorte que lleffort de freinage exercé par ledit frein est diminué par paliers discrets successifs. Dans une forme d'exécution particulière de l'installation, celle-ci comprend un ensemble de capteurs de vitesse installés à raison d'un par dite roue, chacun de ces capteurs étant agencé de manière à délivrer un signal constitué par une suite d'impulsions dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue correspondante, le circuit électronique étant agencé de manière à actionner rélectro-vanne communiquant avec le frein de la roue correspondante lorsque la vitesse de cette roue diffère de celle des autres desdites roues par suite du patinage de cette roue. Avantageusement, cette forme d'exécution particulière de l'installation comprend une première électro-vanne insérée dans une conduite commune alimentant les freins des roues antérieures du véhicule et une seconde électro-vanne insérée dans une conduite commune alimentant les freins des roues postérieures du véhicule, et le circuit électronique est agencé de manière à mesurer la différence entre la moyenne des vitesses des roues an térieures et la moyenne des vitesses des roues postérieures et à agir sur la seconde électro-vanne lorsque cette différence est positive et dépasse une valeur de seuil déterminée et sur la première électro-vanne lorsque cette différence est négative et dépasse, en valeur absolue, une valeur de seuil déterminée. De préférence, le circuit électronique de l'installation comprend un organe snémorisateur élaborant un signal qui varie au cours du temps selon une loi identique à celle de la vitesse du véhicule lors d'un freinage d'urgence, et un organe de mise hors d'action agencé de manière à paralyser ce circuit électronique lorsque ce signal descend au-dessous d'une valeur correspondant à une vitesse déterminée, de sorte que l'installation fonctionne comme une installation de freinage hydraulique normale dès que la vitesse du véhicule est inférieure à cette vitesse déterminée. Ltétranglement calibré est de préférence relié à un réservoir de liquide de frein relié à son tour au maStre-cylindre. Avantageusement, la fréquence à laquelle le circuit électronique est capable d'actionner ladite électro-vanne est d'autant plus haute que la vitesse du véhicule est élevée. Dans le dessin annexé la figure I est une vue schématique d'une installation de freinage de véhicule équipée d'un dispositif de surveillance électronique, conforme à l'invention; la figure 2 est le schéma du dispositif de surveillance électronique de l'installation représentée à la figure 1; et la figure 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement de llinstal- lation représentée à la figure 1. L'installation représentée à la figure 1 est montée sur un véhicule à deux roues avant 10a et 10b et deux roues arrière 10c et 10d. Les roues 10a à 10d sont munies de freins île, llb, île et lld commandés par un circuit hydraulique comprenant un maitre-cylindre 13 qui est actionné par une pédale 12 et qui transmet la pression de freinage aux freins lia à lld par l'intermédiaire d'une électro-vanne 16 et d'une conduite 14 pour les roues avant, et par l'intermédiaire d'une électro-vanne 17 et d'une conduite 15, pour les roues arrière.Ces électro-vannes comprennent des enroulements 18 et 19 qui sont commandés par deux conducteurs de sortie 20 et 21 d'un circuit électronique 22 alimenté-par quatre capteurs 23a, 23b, 23c et 23d coopérant respectivement avec Ies roues 10a à 10d et engendrant des impulsions dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation des roues correspondantes. Le circuit hydraulique comprend encore un réservoir de liquide de frein 24 auquel les électro-vannes 16 et 17 sont reliées par l'intermédiaire d'étranglements calibrés 25 et 26 et des conduites 27 et 28. Le réservoir 24 est relié, par une conduite 29, au maitre-cylindre 13, lequel est relié à son tour aux électro-vannes par des conduites 30 et 31. Le circuit électronique 22 représenté- à la figure 2 comprend quatre entrées 32a, 32b, 32c et 32d reliées aux capteurs correspondants 23a à 23d. Le signal émis par le capteur 23a est transmis par l'intermédiaire d'un condensateur 33a à labase d'un transistor 34a qui est monté en émetteur commun et qui coopère avec deux résistances 35a et 36a de manière à former un amplificateur. Le signal de sortie de cet amplificateur, qui est prélevé sur le collecteur du transistor 34a, est appliqué à l'entrée d'une bascule de Schmitt formée de deux transistors 37a et 38a et de quatre résistances 39a, 40a, 41a et 42a et destinée à donner aux impulsions une forme rectangulaire. Ces impulsions rectangulaires sont appliquées à une pompe à diodes 43a 44a-45a, jouant le ràle de convertisseur fréquence-tension, en l'occurrence de convertisseur digital-analogique, cette pompe fournissant une tension proportionnelle à la vitesse de la roue 10a. Cette partie du circuit électro nique est identique pour les quatre canaux a, b, c et d. Les signaux de sortie des pompes à diodes correspondant aux deux roues avant 10a et lOb sont appliqués à un condensateur 46 monté en parallèle avec un potentiomètre 47. La différence de potentiel entre la borne du potentiomètre reliée à la masse et son curseur mobile est appliquée à l'entrée d'une bascule de Schmitt for mée de deux transistors 48 et 49 et de quatre résistances 50, 51, 52 et 53, cette bascule basculant quand ladite différence de potentiel du potentiomètre 47 tombe au-dessous d'un certain seuil. Ce basculement, qui se traduit par le blocage du transistor 48 et le déblocage du transistor 49, provoque le dé blocage des deux transistors 54 et 55 formant un circuit ou etage Darlington qui alimente, par la borne de sortie 56, lrélectro-vanne 16 commandant les freins lia et llb des roues avant 10a et 10b.De meme les canaux 32c - 45c et 32d - 45d correspondant aux roues arrière 10c et 10d, et identiques aux canaux 32a - 45a et 32b - 45b, alimentent un circuit 57 - 67 identique au cir cuit 46 - 56 qui vient d'entre décrit, la borne 67 alimentant l'enroulement 18 de I'électro-vanne 16 commandant les freins lic et ild des roues arrière 10c et l0d. Les différences de potentiel aux bornes des condensateurs 46 et 57 sont appliquées, par l'intermédiaire de diodes 68 et 69, à un condensateur 70 monté en parallèle avec un potentiomètre 71.Les caractéristiques des com posants sont choisies de manière que la constante de temps du circuit 70 - 71 soit plus grande que la constante de temps des circuits 46 - 47 d'une part, et 57 - 58 d'autre part et, en outre, nettement plus grande que les durées que mettent les condensateurs 46 - 57 à se charger et à se décharger lorsque se produit un blocage des roues, de sorte que la différence de potentiel appa raissant au curseur du potentiomètre 71 est proportionnelle à la somme des intensités des courants provenant des quatre canaux et par conséquent à lal vitesse instantanée du véhicule.Cette différence de potentiel est appliquée à la base d'un transistor 72 qui shunte plus ou moins la résistance 73 d'un multivibrateur comprenant deux transistors 74 et 75, quatre autres résis tances 76 à 79 et deux condensateurs 80 et 81. Ce montage a pour résultat d'une part de faire varier le rapport cyclique du multivibrateur, la durée de conduction du transistor 75 diminuant lorsque la tension aux bornes du potentiomètre 71 croit, d'autre part de maintenir ce transistor 75 bloqué en permanence lorsque cette tension aux bornes de 71 devient inférieure à une valeur déterminée. Le potentiel du collecteur du transistor 75 est appliqué au condensateur drentrée 82 d'un amplificateur comprenant des transistors 83 et 84 et des résistances 85 - 87.Le transistor 84, qui travaille en interrupteur est monté en série avec les circuits alimentant les étages Darlington 54 - 55 et 65 .- 66, de sorte qu'aucun courant ne peut betre fourni aux bornes 56 et 67 lorsque le transistor 84 est bloqué. Le circuit électronique comprend encore un dispositif de test formé de deux contacteurs 88 et 89, d'une lampe témoin 90, de quatre diodes 91 à 94 et d'une résistance 95. Ce dispositif de test permet de mettre l'un ou l'autre des potentiomètres 47 et 58 à la masse en meme temps qu'on shunte le transistor 83. Le fonctionnement de l'installation est le suivant : Lorsque le véhicule est immobile ou roule à tres faible vitesse lemu1t1vibrateur 74 - 81 est à l'arrét, les transistors 83 et 84 étant bloqués. Par conséquent les étages Darlington 54 - 55 d'une part et 65 - 66 d'autre part ne sont pas alimentés; il en est de même pour les enroulements 18 et 19. Dans ce cas, le circuit hydraulique fonctionne normalement, les conduites 30 et 31 n'étant pas reliées au réservoir 24. A partir d'une certaine vitesse, le multivibrateur 74 - 81 oscille, la durée de conduction du transistor 75 allant en diminuant lorsque la tension aux bornes du potentiomètre 71 augmente, c'est-à-dire lorsque la vitesse du véhicule augmente.Ainsi la base du transistor 83 reçoit des impulsions négatives qui bloquent ce dernier, impulsions dont la durée va en diminuant lorsque la vitesse croît; en d'autres termes, à mesure que la vitesse du véhicule augmente, la durée moyenne de laconduction du transistor 83 augmente. En cas de freinage sans blocage des roues le fait que le transistor 84 soit "passant" de manière intermittente est sans effet sur les Xlectro- vannes 16 et 17 car les étages Darlington 54 - 55 et 65 - 66 ne sont pas conducteurs. Supposons maintenant que la roue 10a se bloque lors de ce freinage; sa vitesse diminue immédiatement et le potentiomètre correspondant 47 fait basculer la bascule 48 - 53 ce qui a pour effet de rendre conducteur 1' étage Darlington 54, 55. Un courant intermittent est donc appliqué à la borne 56, laquelle actionne llélectro-vanne 16. Cette dernière à son tour relie par intermittence la conduite 14 au réservoir 24 à travers l'étranglement calibré 25. Ainsi l'effort de freinage exercé sur les deux roues avant 10a et 10b va se relâcher et la roue 10a va se réaccélérer rapidement et provoquer à nouveau le blocage de l'étage Darlington 54 - 55. Lors de ce blocage, la tension aux bornes du potentiomètre 71 demeure égale à la valeur correspondant à la vitesse du véhicule et non pas à la vitesse de rotation moyenne des roues, étant donné- la constante de temps élevée des éléments 70 et 71 qui font office de mémoire de la vitesse du véhicule. La figure 3 illustre le fonctionnement de l'installation décrite. La courbe a-b représente la diminution de la vitesse en fonction du temps lors d'un freinage sans blocage des roues, ce freinage débutant au temps to et se terminant au temps t3. Au temps tl toutefois une roue se bloque et la vitesse du véhicule diminue beaucoup moins rapidement. Sans déblocage de la roue par l'installa- tion décrite la vitesse du véhicule évoluerait selon la courbe c. Toutefois le circuit électronique décèle la diminution de vitesse de la roue bloquée, et la débloque, la vitesse évoluant alors selon le segment d.La vitesse évolue ainsi jusqu'au temps t2, ou le véhicule, après avoir éprouvé quelques blocages et déblocages successifs (trois dans le cas présent), sort définitivement de la zone glissante de la route. On remarquera que l'installation de freinage contrôle d'une part la paire de roues avant, d'autre part la paire de roues arrière, ce qui a llavantage dlé- viter des embardées provoquées par un freinage non uniforme des deux cotés de-la voiture. En cas de blocage d'une ou de plusieurs roues, la tension aux bornes du potentiomètre 71, engendrée par la déclarge du condensateur 70, évolue en fonction du temps comme la vitesse du véhicule lors d'un freinage normal. On voit qu'ainsi le potentiomètre 71 engendre une tension qui correspond bien à la vitesse du véhicule et non à celle de rotation des roues. Les capteurs sont construits de manière à pouvoir être montés sur un véhicule existant. REVENDICATIONS 1. Installation de freinage d'un véhicule à roues pourvues de freins actionnés hydrauliquement, l'installation comprenant un circuit hydraulique comportant un maitre-cylindre actionné par une pédale de freinage et un agencement de conduites reliant le maitre-cylindre à chacun desdits freins et étant caractéris8epar le fait qu'elle comprend au moins une électro-vanne à action par tout ou rien insérée dans ledit agencement de conduites et agencée de manière à interrompre la liaison entre le maitre-cylindre et l'un au moins desdits freins et à relier ledit frein avec un étranglement calibré, et un circuit électronique capable d'actionner ladite électro-vanne à une certaine fréquence, de sorte que l'effort de freinage exercé par ledit frein est diminué par paliers discrets successifs. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisipar le fait qu'elle comprend un ensemble de capteurs de vitesse installés à raison d'un par dite roue, chacun de ces capteurs étant agencé de manière à délivrer un signal constitué par une suite d'impulsions dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse dé rotation de la roue correspondante, le circuit électronique étant agencé de manière à actionner l'électro-vanne communiquant avec le frein de la roue correspondante lorsque la vitesse de cette roue diffère de celle des autres desdites roues par suite du patinage de cette roue. 3. Installation selon la revendication 2, caractériséepar le fait qu'elle comprend une première électro-vanne insérée dans une conduite commune alimentant les freins des roues antérieures du véhicule et une seconde électro-vanne insérée dans une conduite commune alimentant les freins des roues postérieures du v éhicule, et par le fait que le circuit électronique est agencé de manière à mesurer la différence entre la moyenne des vitesses des roues antérieures et la moyenne des vitesses des roues postérieures et à agir sur la seconde électro-vanne lorsque cette différence est positive et.dépasse une valeur de seuil déterminée et sur la première électro-vanne lorsque cette différence est négative et dépasse, en valeur absolue, une valeur de seuil déterminée. 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le circuit électronique comprend un organe mémorisateur élaborant un signal qui varie au cours du temps selon une loi identique à celle de la vitesse du véhicule lors d'un freinage d'urgence, et un organe de mise hors d'action agence de manière à paralyser ce circuit électronique lorsque ce signal descend au-dessous d'une valeur correspondant à une vitesse déterminée, de sorte que l'installation fonctionne comme une installation de freinage hydraulique normale dès que la vitesse du véhicule est inférieure à cette vitesse determmée. 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit étranglement calibré est relié à un réservoir de liquide de frein relié à son tour au maitre-cylindre 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que ladite fréquence varie et est dtautant plus élevée que la vitesse du véhicule est élevée.