Brevet FR2223744A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne un dispositif de commande d'un élément rotatif et plus particulièrement, bien que non ex clusivement, des systèmes de freinage de véhicules. Dans un de ses aspects, l'invention consiste en des moyens de commande d'un élément entratné en rotation et provoquant à son tour le déplacement linéaire d'un corps,comprenant des moyens pour fournir un premier signal qui est fonction de l'accéléra tion de ltélément rotatif, des moyens pour fournir un second signal qui est fonction de la vitesse du changement de l'accélé ration linéaire du corps et un circuit de commande auquel sont envoyés le premier et le second signal et qui modifie les forces exercées sur l'élément en rotation en fonction des valeurs respectives du premier et du second signal. Il va de soi que l'accélération peut être positive ou négative. Lorsqu'il s'agit de commander l'accélération négative ou décélération, le premier et le second signal sont alors fonction respectivement de la décéleration de l'élément rotatif et de la vitesse du changement intervenant dans la décélération linéaire du corps. Dans ce cas, le circuit de commande peut, dans une forme d'exécution préférée, desserrer les freins associés à l'élément en rotation et ne le faire que lorsque le premier et le second signal ont des polarités différentes. Lorsqu'il s'agit de commander l'accélération positive,le premier et le second signal dépendent alors respectivement de l'accélération positive de l'élément rotatif et de la vitesse du changement intervenant dans l'accélération positive linéai re du corps. Dans ce cas, 1 circuit de commande peut,dans une forme d'exécution préférée, féduire l'effort appliqué sur l'élé ment rotatif et ne le faire que lorsque le premier et le second signal ont des polarités différentes. De préférence, l'élément rotatif est la roue d'un véhicule qui constitue le corps, et l'on peut commander l'accélération positive et l'accélération négative ou décélération du véhicule. Dans ce cas, les moyens fournissant le second signal sont asso ciés de préférence à une seule roue et comportent des moyens produisant un signal représentant la vitesse du changement in tervenant dans la force exercée dans la direction du déplacement linéaire du corps, entre la roue et la carrosserie du véhi cule, cette force étant équivalente à la force horizontale exer cée entre la roue et la surface sur laquelle elle se déplace. Comme variante, un seul des moyens fournissant le second signal est associé à deux roues ou davantage, montées sur la carrosserie du véhicule, mais une pluralité de moyens fournissant le premier signal, et dont le nombre est égal à celui des roues, sont associés respectivement à chaque roue. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant,à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce dispositif Fig.1 est un schéma-bloc d'une forme d'exécution du dispositif de commande selon l'invention; Fig.2 est un schéma -bloc d'une autre forme d'exécution de ce dispositif; Fig.3 est un tableau représentant les conditions de fonctionnement du dispositif de fig.1 et 2; Fig.4 est un graphique de la composante de décélération d'un véhicule résultant de l'action d'une roue, en fonction du glissement de la roue sur l'asphaltemouillé d'une route;; Fig.5 est un graphique de la composante de décélération d'un véhicule résultant de l'action d'une roue, en fonction du glissement de la roue sur du sable, du gravillon ou du verglas. Â la fig.1, la référence Il désigne un véhicule routier.Le dispositif de commande selon l'invention est associé à une roue seulement de ce véhicule. Ce dispositif comprend un transducteur 12,cui produit un signal électrique représentant la vitesse du changement intervenant dans la force exercée dans la direction du déplacement linéaire du véhicule entre la roue et la carrosserie, ladite force équivalant à la force horizontale entre la roue et la surface d'une route avec laquelle ladite roue est en contact et représentant donc la vitesse du changement intervenant dans llaccéléra- tion ou la décélération linéaire du véhicule. Le transducteur 12 comporte un élément 23 monté entre un élément de suspension associé à la roue et la carrosserie du véhicule, qui produit un signal électrique représentant la force horizontale entre l'élément de suspension et la carrosserie.Il comporte en outre un circuit différenciateur 22, dont la sortie émet donc un sigxal représentant la vitesse du changement intervenant dans la force horizontale entre la roue et la surface de la route sur laquelle tourne la roue. Un autre transducteur 13 est associé à la même roue et il produit un signal électrique alternatif dont la fréquence est proportionnelle à la vites de rotation de la roue. A cet effet, un élément denté est associé à la roue; il produit des impulsions dans un enroulement récepteur du transducteur 13.Le signal émis par ce dernier est envoyé à un convertisseur de fréquence en tension 14, dont le signal de sortie représente la vitesse de rotation de la roue du véhicule et est envoyé à un circuit différenciateur 15. Le signal de sortie de ce circuit 15 représente l'accélération ou la décélération de la rotation de la roue. Il est envoyé, par une paire de circuits montés en parallèle, à un solénoïde 16 relié à l'organe d'actionnement 17 du frein. Un des circuits en parallèle comporte un circuit de seuil de décélération 18 relié en série à un circuit logique qui peut prendre la forme d'une porte E 19, tandis que l'autre circuit en parallèle comporte un circuit de seuil d'accélération 20 relié en série à un autre circuit logique qui peut prendre la forme d'une porte ET 21. Lorsque le solénoïde 16 reçoit un signal, il est désexcité et le frein reste serré, mais s'il n'y a pas de signal à l'entrée du solénolde, celui-ci reste excité et, si le frein de la roue est serré, il en provoque le desserrement. Le signal de sortie du transducteur 12 ou plus précisément du circuit différenciateur 22 est envoyé à un circuit de passage par zéro 24, c'est-à-dire un circuit qui détecte le niveau de courant continu du signal sortant du circuit 22 et produit un signal u polarité opposée à celle du signal reçu du circuit différenciateur 22, représentant une vitesse positive ou négative du changement intervenant dans la force,indiquant notamment si la vitesse de ce changement est croissante ou décroissante.Le circuit 24 peut avoir la forme d'un comparateur et son signal de sortie est envoyé, d'une part, à une seconde entrée de la porte E 21 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un inverseur 25, à la seconde entrée de la porte ET 19. Les circuits de seuil de décélération et d'accélération, respectivement 18 et 20, sont prévus pour détecter, l'un si la roue accélère, l'autre si elle décélère, et chacun d'eux est muni d'un seuil de façon que le desserrement du frein associé à la roue ne soit pas provoqué par des composantes du signal de sortie du circuit différenciateur 15j composantes dues à la suspension, à un comportement transitoire, composantes dues aux autres roues du véhicule ou composantes dues au bruit de la route circuit de passage par zéro 24 peut avoir lui aussi des seuils et, en fait, lui et l'inverseur 25 peuvent être remplacés par deux comparateurs séparés munis chacun d'un seuil. Si, par exemple, le conducteur appuie sur la pédale de frein du véhicule et un signal arrive aux deux entrées de la porte ET 19 C situation représentée par l'état 1 au tableau de la fig.3), indiquant à la fois que la vitesse de rotation de la roue diminue et que la vitesse du changement intervenant dans la force entre la rouet la carrosserie augmente, alors le frein associé à ladite roue est maintenu serré. De même, si un signal arrive à chacune des deux entrées de la porte ET 21 ( situation représentée par l'état 4 au tableau de la fig.3),indiquant que la vitesse du changement intervenant dans la force entre la roue et la carrosserie diminue, ou en d'autres termes qu'il n'y a pas décélération de la carrosserie par rapport à la route et que ladite roue accélère, alors le frein associé à la dite roue est serré. En outre, si aucun signal n'arrive aux deux entrées de la porte 19 ou de la porte 21, le frein associé à ladite roue est desserré.Dans la pratique, cette situation se présente lorsque la vitesse de rotation de la roue diminue alors que la vitesse de la carrosserie relativement à la route augmente( état 2 au tableau de la fig.3), c'est-à-dire lorsque la roue commence à patiner, ou lorsque la vitesse de rotation de la roue commence à augmenter alors que la vitesse de décélération du véhicule augmente encore ( état 3 du tableau de la fig.3). Si l'on considère la situation sur une routeayant une faible valeur de crête adhérence ,par exemple, sur de l'asphalte mouil lé, au moment où on commence à freiner de façon à obtenir une valeur de h ( ou composantes de décélération du véhicule dues à la route) dans la partie t a t de la courbe de la fig.4,alors la roue atteint une valeur de glissement donnée.Le comportement pendant cette période est commandé par l'augmentation de la pression es freins et,par conséquent, le couple de freinage et les caractéristiques de la suspension du véhicule.Lorsque le couple de freinage augmente, la vitesse de rotation de la roue diminue pour atteindre la valeur de glissement désirée et le niveau A4 , l'importance de la décélération étant fonction de la vitesse d'augmenttion de la pression des freins. Si on réalise une situation de surfreinage,dans laquelle les freins demandent au véhicule une décélération supérieure à celle permise par les conditions de coopération entre le pneumatique et la route, la roue, après avoir atteint la valeur de crête de la courbe de la fig.3, décélère conformment à la partie 'b' de la courbe.Lorsqu'on commence à freiner de façon à obtenir de nouveau une valeur située sur la partie 'a ' de la courbe de la fig.4, l'état 1 du tableau de la fig.3 prévaut et le serrage des freins est maintenu. En outre, si la roue commence à patiner au-delà de la valeur de glissement correspondant au sommet de la courbe de la fig.4, c'est l'état 2 du tableau de la fig.3 qui prévaut;;en d'autres termesbien que le signal de sortie sur le circuit différenciateur li soit encore positif à ce momentlà, la vitesse à laquelle la décélération du véhicule diminue et,par conséquent,le signal de sortie du transducteur 12 devient négatif et les freins sont desserrés.Par suite de l'augmentation de l'adhérence de la roue sur la route résultant du desserrement des freins, on atteint un point où la décélération du véhicule commence à augmenter de nouveau bien que la vitesse de rotation de la roue elle-m8me cesse de diminuer, et on se trouve alors dans la situation 3 du tableau de la fig.3, où les freins sont maintenus desserrés.On arrive toutefois à un moment où la vitesse de décélération du véhicule cesse d'augmenter et on se trouve dans la situation 4 du tableau, dans laquelle un signal arrive aux deux entrées de la porte ET 21, provoquant un nouveau serrage des freins. Sur une route asphaltée sèche, la courbe de la valeur t en fonction du glissement de la roue sera sensiblement la meme qu?à la fig.4, sauf que la valeur de crête de t sera beaucoup plus élevée. il sera donc beaucoup plus difficile d'atteindre cette valeur de crête et,dans des conditions normales de freinage, le conducteur en freinant n'obtiendra qu'une valeur de située sur la partie 'a ' de la courbe. Si l'on considère la situation sur une route rendue glissante par la présence de sable, de gravillons ou la formation de verglas, la courbe de /A en fonction du glissement a l'allure de celle représentoe à la fig.5. Dans ce cas, seul l'état 1 du tableau de la fig.3 prévaut du fait que sur une telle route,il est mieux de maintenir les freins serrés, même si la roueblo- que ", car c'est ainsi qu'on arrête le véhicule sur la distance minimale sur de telles routes. Le dispositif selon l'invention réduit les distances de freinage sur tous les types de chaussées et il diffère nettement de tous les systèmes de freinage connus munis de moyens pour empocher le patinage des roues, en ce que dans certains cas les freins sont maintenus serrés même si la roue patine.Ceci est le résultat de recherches fort poussées, qui ont démontré que bien que les systèmes contre le patinage en cours de freinage soient extrêmement utiles sur un grand nombre de types de chaussées et réduisent considérablement la distance de freinage,il existe des types ou des états de chaussée pour lesquels l'intervention du système anti-patinage augmente en fait la distance de freinage.Comme il a été expliqué plus haut,sur ce type de chaussée,les freins sont maintenus serrés parce que non seulement il n'y a pas décélération de la roue,mais encore la vitesse de décélération du véhicule lui-même diminue. La description ci-dessus concerne une seulement des roues du véhicule et le dispositif de commande décrit devrait être associé à chaque roue du véhicule ou,comme variante, on pourrait prévoir un dispositif pour chaque roue avant et un troisième dispositif pour les deux roues arrière. On comprendra que le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne indépendamment de la vitesse du véhicule et fournit donc la solution à un problème qui se présente dans un grand nombre de systèmes inventés contre le patinage des roues lors du freinage :la modification du fonctionnement du système par la vitesse du véhicule. De même, dans ces systèmes contre le patinage, il est désirable et parfois indispensable d'incorporer des moyens pour empêcher leur fonctionnement lorsque le véhicule roule sur une chaussée revêtue de pavés ronds,par exemple.Avec le dispositif selon l'invention, cela n'est pas nécessaire. Si la roue vient heurter un obstacle alors que les freins sont serrés, elle et la suspension du véhicule sont toutes deux déviées relativement vers l'arrière. Il en résulte une décélération de la roue et une augmentation de la décélé ration du véhicule. En conséquence, les freins resteront serrés. Lorsque la roue atteindra le sommet de l'obstacle,elle accélèrera en le descendant et la suspension reprendra sa position,c'est-à-dire se déplacera vers l'avant. La décélération du véhicule diminuera et les freins resteront encore serrés.Si la roue quitte complètement la surface de la chaussée,elle décélère rapidement, mais la décélération du véhicule diminue de sorte que les freins sont desserrés,conservant à ladite roue sa vitesse de rotation et permettant un rapide retour aux conditions normales lorsqu'elle touche de nouveau le sol. La fig.2 représente une seconde forme d'exécution du dispositif selon l'invention, comportant un seul transducteur 12a associé à un seul circuit de passage par zéro 24a et un seul inverseur 25a pour deux ou trois transducteurs 13a et circuits correspondants ( composants similaires à ceux représentés à la fig.1 et désignés par la même référence , affectée de la lettre ' a '),chaque transducteur 13a étant associé à une ou plusieurs roues du véhicule 11.Le transducteur 13a peut avoir un certain nombre de formes connues et utilisées pour d'autres applications, il peut comporter un ou plusieurs détecteurs de contraintes, cellules de charge ou, dans une forme d'exécution particulière, il peut comporter un dispositif piézoélectrique monté en porte-à-faux, qui est fortement amorti et produit directement un signal représentant la vitesse du changement intervenant dans l'accélération linéaire du véhicule sans nécessiter de circuit différenciateur. On comprendra évidemment que cette forme d'exécution donne seulement une indication de ce qui arrive à l'ensemble de la carrosserie du véhicule et ne fournit pas un signal représentant exactement la vitesse du changement intervenant dans la force exercée dans la direction du mouvement linéaire de la carrosserie pour chaque roue du véhicule. Si on désire commander l'accélération positive de la carrosserie, l'organe d'actionnement 18 ou 18a des freins est remplacé par un organe d'actionnement de l'admission du combustible. On comprendra enfin que le dispositif selon l'invention peut être utilisé au si pour commander l'accélération ou la décélération, entre autres, d'une embarcation rapide (pour diminuer la cavitation), d'un avion ou d'une bande transporteuse dans laquelle on utilise un mécanisme d'entrainement par friction. -REVENDICAUIONS I.- Dispositif de commande d'un élément rotatif entraîné en rotation et provoquant à son tour le déplacement linéaire d'un corps, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour fournir un premier signal qui est fonction de l'accélération de l'élément rotatif, des moyens pour fournir un second signal qui est fonction de la vitesse du changement intervenant dans l'accélération linéaire du corps et un circuit de commande auquel sont envoyés le premier et le second signal et qui modifie les forces exercées sur l'élément en rotation en fonction des valeurs respectives du premier et du second signal. 2.- Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que lorsqu'il sert à commander la décélération d'un élément rotatif auquel sont associés des moyens de freinage, le premier signal est fonction de la décélération de la rotation dudit élément, le second signal est fonction de la vitesse du changement intervenant dans la décélération linéaire du corps et le circuit de commande sert à modifier la force de freinage exercée sur l'élément rotatif. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de commande ne desserre les moyens de freinage que lorsque le premier et le second signal ont des polarités différentes. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsqu'il sert à commander l'accélération positive, le premier signal est fonction de l'accélération positive de l'élé- ment rotatif et le second signal est fonction de la vitesse du changement intervenant dans l'accélération positive linéaire du corps. 5.- Dispositif selon la revendication 4,caractérisé en ce que le circuit de commande sert à diminuer la puissance appliquée à l'élément rotatif lorsque le premier et le second signal ont des polarités différentes. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisé en ce que l'élément rotatif est une roue et le corps est la carrosserie d'un véhicule. ?.-Pispositif selon la revendication 6,caractérisé en ce que les moyens qui produisent le second signal sont associés à une seule roue et comportent des moyens produisant un signal représentant la vitesse du changement intervenant dans la force exercée dans la direction du déplacement linéaire de la carrosserie,entre celle-ci et la roue. 8.- Dispositif selon la revendication 8,caractérisé en ce qu'un seul des moyens fournissant le second signal est associé à deux roues ou davantage, mais en ce qu'une pluralité de moyens fournissant le premier signal et dont le nombre est égal à celui des roues sont associés respectivement à chaque roue. 9.- Dispositif selon la revendication 2,caractérisé en ce que,lorsqu'il est utilisé pour empêcher le patinage des roues d'un véhicule lors du freinage, il comprend des moyens actionnés par le circuit de commande qui desserre les freins lorsque le premier et le second signal ont des polarités différentes. 10.- Dispositif selon l'ensemble des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens actionnés par le circuit de commande pour diminuer la puissance appliquée à la roue du véhicule lorsque le premier et le second signal ont des polarités différentes.