Brevet FR2484938A1 — publié le 19811224

La présente invention concerne de façon générale les dispositifs de commande, et elle porte plus particulière- ment sur les dispositifs de commande anti-blocage pour freins, du. type utilisé à l'heure actuelle dans l'industrie aéronautique. On a constaté que sur certains freins d'aéronefs, le coefficent de friction des disques de frein eux-m8mes peut varier sur une plage de 5 à 1. Les sytèmes anti- blocage connus à l'heure actuelle ne peuvent-pas procurer un freinage efficace sur toute cette plage. Le problème inhérent aux dispositifs antiblocage qui existent à l'heure actuelle consiste en ce que ces dispositifs réagissent à l'importance du blocage en commandant la pression de freinage et non le couple de freinage, alors que c'est le couple de freinage qu'on désire réellement commanderdans ces dispositifs. Dans les dispositifs de freinage pour aéronefs, la relation entre le couple et la pression de freinage peut varier considérablement pour différentes conditions de freinage. Par exemple, dans une condition à faible énergie, le couple de freinage désiré, en m.N, peut être obtenu pour une pression de freinage de 28 bars, mais dans une condition à énergie élevée, comme en cas de décollage interrompu, le même couple de freina- ge peut nécessiter une pression de freinage de 140 bars. Par conséquent, il y a un changement considérable du gain du dispositif entre les conditions à énergie faible et à énergie élevée. On a constaté dans le passé qu'il était extrême- ment difficile d'obtenir une bonne efficacité de freinage sur la plage complète des gains possibles du dispositif. Le problème pourrait être résolu si on disposait d'un transducteur de couple et d'une structure de montage qui soient fiables et si l'on faisait en sorte que le dispo- sitif anti-blocage réagisse au signal du transducteur, mais tel n'est pas le cas. On se trouve donc confronté au fait qui consiste en ce que dans de nombreuses applica- tionsla relation entre le couple de freinage et la pression de freinage est représentée par une famille de courbes qui dépendent essentiellement de l'énergie de frei- nage ou de l'énergie du corps qui est amené à l'arrêt. Il est donc avantageux de réaliser un système anti-blocage dans lequel on puisse modifier le gain de la fonction anti-blocage en fonction du couple de freinage et de la pression de freinage. De cette manière, le dispositif anti-blocage aura la même sensibilité et la même réaction dans les conditions à énergie faible et à énergie élevée, ainsi que pour des degrés d'énergie variables. Compte tenu de ce qui précède, un aspect de l'invention a pour but de réaliser un dispositif anti- blocage pour aéronef dans lequel le gain du dispositif change conformément aux variations qui se manifestent dans le couple de freinage. Un aspect de l'invention a également pour but de réaliser un dispositif anti-blocage dont le gain change conformément à la décélération du véhicule. Un aspect de l'invention a également pour but de réaliser un dispositif anti-blocage dont le gain change en fonction de la combinaison du couple de freinage et de la pression de freinage. Un aspect de l'invention a également pour but de réaliser un dispositif anti-blocage dont le gain soit variable de façon à parvenir à un freinage sûr et effi- cace, assurant le confort des passagers, et ceci d'une manière relativement économique. Un aspect de l'invention a également pour but de réaliser un dispositif anti-blocage à gain variable qui puisse être construit aisément avec les dispositifs anti-blocage qui existent à l'heure actuelle. Les buts précédents de l'invention, ainsi que d'autres, qui ressortiront à la lecture de la description détaillée, sont atteints grâce à un dispositif de commande anti-blocage pour un véhicule à roues freinées qui com- prend un frein sur une roue, une valve de commande qui régule la pression au niveau du frein et un circuit de commande qui est branché à la valve de commande et qui lui applique un signal de commande anti-blocage. Le perfec- tionnement apporté par l'invention comprend un premier élé- ment qui est branché au frein afin de produire un signal de sortie correspondant à la pression de freinage au niveau du frein; un second élément qui est lié au véhicule de façon à produire un signal de sortie analogue au couple instanta- né du frein; un élément de sommation qui est branché entre les premier et second éléments de façon à recevoir les signaux de sortie de ceux-ci et à en faire la somme; et un élément de modification desti*né à recevoir à la fois le signal de commande antiblocage et la somme des signaux de sortie qui provient de l'élément de sommation, cet élément de modification modifiant le signal de commande anti-blocage en fonction de ladite somme, et appliquant ensuite le signal de commande anti-blocage modifié à la valve de commande. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un schéma synoptique fonctionnel d'un dispositif anti-blocage réalisé conformément à. l'invention; La figure 2 est un schéma détaillé de la structure de la figure 1 qui représente un mode de réalisation pré- féré de celle-ci; - La figure 3 est un graphique montrant la réponse du circuit de la figure 2 en fonction des variations de la pression de freinage; et La figure 4 est un graphique qui montre la réponse du circuit de la figure 2 en fonction des variations du couple de freinage. On va maintenant considérer les dessins et plus particulièrement la figure 1 sur laquelle on voit un dispo- sitif anti-blocage correspondant à l'invention qui est désigné globalement par la référence 10. De façon classi- que, le dispositif comprend un transducteur de vitesse de roue 15 qui est associé aux roues freinées de l'aéronef et qui présente un signal de sortie variable qui correspond à la vitesse de rotation instantanée des roues. Un circuit de commande anti-blocage 12 reçoit les signaux de sortie des transducteurs 15 et, en fonction de sa nature, le cir- cuit 12 reconnaît à partir de ces signaux une amorce de blocage ou un blocage prononcé des roues. Le circuit de commande anti-blocage 12 régule une valve de commande anti- blocage 14 qui est associée à chaque roue freinée ou à chaque paire de roues freinées. Lorsque le circuit 12 détecte un blocage, il présente un signal de sortie à la valve anti-blocage 14 pour relâcher de façon appropriée la pression de freinage qui est appliquée au frein 16, de manière classique. Un transducteur de pression 18 est associé au frein 16 et il présente un signal électrique de sortie qui correspond à la pression appliquée au frein. L'homme de l'art notera qu'on pourrait également obtenir à partir de la tension de modulation du circuit de commande anti- blocage 12 un signal analogue au signal de pression de freinage. Cependant, du fait que le transducteur de pression 18 présente une mesure absolue-de la pression de freinage, le mode de réalisation préféré de l'invention utilise une telle structure. Dans tous les cas, un signal de pression est appliqué à un générateur de signal de pression 20, par exemple à partir du transducteur de pression 18, et ce générateur convertit le signal de sor- tie du transducteur 18 en un signal non linéaire qui est adapté à l'aéronef particulier qui utilise le dispositif. En considérant toujours la figure 1, on voit qu'un accéléromètre 22 présente un signal électrique de sortie qui correspond à la décélération instantanée de l'aéronef. L'homme de l'art sait parfaitement qu'il exis- te une relation étroite entre la décélération d'un véhi- cule et le couple de freinage. Par conséquent, le signal de sortie de l'accéléromètre 22 est représentatif du cou- ple de freinage et ce signal est appliqué au générateur de signal de décélération 24 qui est lui aussi adapté aux caractéristiques de l'aéronef particulier. Les signaux de sortie des générateurs de signal , 24 sont sommés au point de sommation 26 et ils sont ensuite appliqués au circuit de commande antiblocage 12 pour modifier le gain de la fonction anti-blocage. Du fait que les signaux de sortie des circuits 20, 24 s'addition- nent pour donner le gain désiré, on voit que les caractéris- tiques de ces deux circuits doivent être déterminées en portant l'attention qui convient à leur interaction mutuelle. A titre d'exemple, il est nécessaire.de comprendre certains paramètres de fonctionnement d'un dispositif anti- blocage, pour comprendre le fonctionnement du circuit de la figure 1, avant d'envisager le circuit de la figure 2. Si le transducteur 18 indique une pression de freinage élevée et si l'accéléromètre 22 indique une décélération faible, on est en présence d'une situation à faible coefficient de friction au niveau des disques de frein. Par conséquent, le gain du circuit 12, qui affecte la valve de commande 14, doit être élevé. De façon similaire, si une pression de freinage élevée entraîne une décélération élevée, ceci indique un coefficient normal de friction des freins, et indique donc qu'il est souhaitable d'avoir un gain moyen pour le circuit de commande 12 et la valve 14. Lorsqu'il y a une faible pression de freinage et une faible décéléra- tion, la situation est caractéristique d'un coefficient normal de friction des freins, mais sur une piste humide. Le gain de la commande anti-blocage doit être dans une plage allant d'une valeur moyenne à une valeur basse. Enfin, lorsque la pression de freinage est faible et que la décélération est élevée, c'est que le coefficient de friction des freins est élevé et il est souhaitable que le gain du dispositif soit le plus faible. On utilise ces considérations pour définir la structure des générateurs , 24, comme la figure 2 le montre avec certains détails. En considérant la figure 2, on peut voir que le transducteur de pression 18 est branché à un amplificateur 28 ayant pour but d'amener le signal de pression de frein dans une plage appropriée. Le signal de sortie de l'ampli- ficateur est appliqué à un amplificateur opérationnel 30 qui comporte une résistance de réaction 34 et une résis- tance d'entrée 32 qui sont réglées de façon à fixer le gain de l'amplificateur. Un condensateur 36 est incorporé dans un but de filtrage. Un point particulièrement important consis- te en ce qu'une branche du réseau de réaction de l'amplifi- cateur 30 comporte une diode zener 38 branchée en série avec la résistance 40. Dans le mode de réalisation qui est représenté, la diode zener 38 a une tension de seuil de 6,2 V, si bien que le circuit de l'amplificateur opération- nel 30 présente une variation de gain pour un signal de sortie de 6,2 V. Le graphique de la figure 3 montre la caractéris- tique de gain à deux parties du circuit 20. Comme on le voit, le gain change pour la tension zener de 6,2 V, ce qui correspond à une pression de freinage de 105 bars pour l'exemple représenté. Le graphique de la figure 3 montre la relation entre le signal de sortie de l'amplificateur , en volts, et la pression qui est appliquée au frein, en bars, telle que la détecte le transducteur 18. On notera que l'amplificateur 28 a été choisi avec un gain approprié de façon que son signal de sortie présente une relation linéaire entre la tension et la pression de freinage, avec une tension de 10 V pour une pression de 210 bars. Le signal de sortie de l'accéléromètre 22 est appliqué à un amplificateur 42, destiné à amener ce signal dans une plage appropriée. L'amplificateur 42 présente un gain linéaire qui est réglé de façon qu'une décélération de 4,8 m/s2 corresponde à 10 V. Le signal de sortie de l'amplificateur 42 est appliqué à un amplificateur opéra- tionnel 44, comme il est représenté. Une résistance de réaction 46 est associée à une résistance d'entrée 48 de façon à définir un premier gain pour l'amplificateur 44. L'amplificateur présente un second gain lorsque le signal de sortie de l'amplificateur 42 dépasse la tension de cla- quage de la diode zener 50, c'est-à-dire 5 V, ce qui place la résistance 52 en parallèle sur la résistance d'entrée 48 et modifie ainsi le gain de l'amplificateur 44. On note- ra que l'amplificateur 44 reçoit sur son entrée positive un niveau de polarisation qui est fixé par le diviseur de ten- sion 54. Ce niveau de polarisation agit de manière classi- que de façon à décaler de 1,5 V le signal de sortie de l'amplificateur 44. La figure 4 montre la relation entre le signal de sortie de l'amplificateur 44 et le signal de décélération qui est reçu à partir du circuit 24 et qui correspond au couple de freinage. Comme on le voit, le gain de l'amplifi- cateur 44 change à 5 V, ce qui correspond à une décéléra- tion de 2,4 m/s 2. Le graphique de la figure 4 montre le fonctionnement de l'amplificateur 44 en l'absence de signal d'entrée provenant de l'amplificateur 30. Cependant, comme il est représenté, l'amplificateur 30 est connecté à l'entrée négative de l'amplificateur 44 par l'intermédiaire de la résistance d'entrée 56. Par conséquent, les résis- tances 46, 56 déterminent le gain pour les signaux de pression de freinage qui proviennent de l"amplificateur 30. Le signal de sortie combiné de l'amplificateur 44 corres- pond donc à la sommation du signal de pression représenté sur la figure 3 et du signal de couple correspondant repré- senté sur la figure 4, chacun de ces signaux étant multi- plié par le gain approprié. Le gain pour le signal de pression est déterminé par la relation entre les résistan- ces 46, 56, tandis que le gain pour le signal de couple est déterminé par les résistances 46, 48, 52, en prenant en considération la tension de claquage de la diode zener 50. Le signal de sortie de l'amplificateur 44 est appliqué à un multiplicateur 58 qui reçoit en tant qu'autre signal d'entrée le signal de sortie du circuit de commande anti-blocage 12. Le signal de sortie du multi- plicateur 58 est donc un signal de commande anti-blocage modifié qui est adapté aux conditions existantes par un facteur multiplicatif qui est fonction à la fois de la pression de freinage et du couple de freinage. Ce signal est appliqué au circuit d'attaque de valve 14 pour comman- der de façon classique les bobines 14a de la valve. Le facteur que l'amplificateur 44 applique au multiplicateur 58 est ainsi utilisé pour régler le gain du circuit de commande anti-blocage. A titre d'exemple, pour les éléments particuliers qui sont présentés sur la figure 2, le tableau ci-dessous illustre la manière selon laquelle le gain du dispositif est modifié. PRESSION DECELERATION SOMMATION FACTEUR MUL- (bars) (M/s2) TIPLICATIF (X) 210 2,4 1,5 + 1,8 - 0,3 = 3 210 4,8 1,5 + 1,8 - 1,0 = 2,3 1,2 1,5 + 0,35 - 0,15 = 1,7 4,8 1,5 + 0,35 - 1,0 = 0,85 Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent ttre apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande anti-blocage pour un véhicule à roues freinées, ce dispositif comprenant un frein (16) sur une roue, une valve de commande (14) qui régule la pression au niveau du frein, et un circuit de commande (12) qui est branché à la valve de commande et qui lui applique un signal de commande anti-blocage, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier élément (18, ) qui est branché au frein de façon à produire un signal de sortie qui correspond à la pression de freinage au niveau du frein; un second élément (22, 24) qui est lié au véhicule de façon à produire un signal de sortie analogue au couple instantané du frein; un élément de sommation (26) qui est branché entre les premier et second éléments de façon à recevoir les signaux de sortie de ceux-ci et à en faire la somme; et un élément de modifi- cation (58) qui est destiné à recevoir à la fois le signal de commande anti-blocage et la somme des signaux de sortie provenant de l'élément de sommation, et cet élément de modification modifie le signal de commande anti-blocage en fonction de ladite somme puis il applique à la valve de commande le signal de commande anti-blocage modifié. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le premier élément comporte un premier amplificateur (20) ayant un gain variable. 3. Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le second élément comporte un second amplificateur (24) ayant un gain variable. 4. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que chacun des premier et second amplifica- teurs comprend une diode zener (38, 50) qui est branchée en série avec une résistance (40, 52) pour changer le gain de l'amplificateur associé. 5. Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que l'élément de sommation consiste en une interconnexion (56) entre les premier et second amplifica- teurs (20, 24). 6. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que le premier élément comprend un transducteur de pression (18) et le second élément comprend un accéléro- mètre (22). 7. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément de modification comprend un multiplicateur (58) qui reçoit sur ses entrées le signal de commande anti-blocage et ladite somme des signaux de sortie.