Brevet FR2535269A1 — publié le 19840504

La présente invention concerne un dispositif de régulation d'effort de freinage avec au moins un capteur, déterminant la charge par exemple, et un circuit de commande traitant le signal de sortie du capteur. Il est connu d'obtenir, à l'aide d'un capteur d'essieu approprié, un signal qui est interprété comme mesure ou indication de l'état de charge d'un véhicule muni d'un équipement de freinage, de façon que des valeurs de commande de la pression tenant compte de l'état de charge sont transmises aux cylindres de frein. On évite par exemple ainsi un surfreinage du véhicule par blocage des roues; cet état est très dangereux quand il se produit sur les roues arrière par exemple, car le véhicule risque alors de présenter des tendances non maîtrisables au survirage.Sur de tels véhicules comportant une régulation de l'effort de freinage en fonction de la charge, le signal de fluide de pression transmis à chaque frein de roue est par suite constitué par la combinaison du signal de sortie du capteur d'essieu et d'un signal d'un générateur de valeur de freinage, soumis à l'influence arbitraire du conducteur du véhicule. Des problèmes de réponse insuffisamment rapide du frein risquent de se poser avec une telle régulation connue de l'effort de freinage en fonction de la charge (ALB), car la combinaison des divers signaux exige un certain temps de calcul avant que la pression ne puisse s'établir jusqu'aulx cylindres de frein. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le signal de sortie du circuit de commande, après combinaison avec le signal de sortie d'un générateur de valeur de freinage, est transmis à un distributeur électromagnétique proportionnel pour application d'une pression de sortie chargeant au moins indirectement le ou les cylindres de frein, ledit distributeur électromagnétique étant ouvert en l'absence de courant afin d'assurer la disponibilité permanente.Le dispositif selon l'invention présente ainsi l'avantage suivant : en cas d'utilisation d'un distributeur électromagnétique proportionnel, déterminant en dernière analyse la pression de sortie transmise aux cylindres de frein, ce distributeur est réalisé de façon à être ouvert en l'absence de courant, de sorte que le frein est immédiatement utilisable, dès qu'un signal de pression approprié est délivré par le générateur de valeur de freinage. La pression s'établit ainsi déjà dans les cylindres de frein à un instant où le signal combiné du capteur de charge et du générateur de valeur de freinage est calculé et appliqué au distributeur électromagnétique. La réaction commence si tôt que l'élévation de pression est décelée de façon à déterminer la régulation de l'effort de freinage en fonction de la charge, puis transformée en une variation de pression réglée. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le distributeur électromagnétique utilisé ne présente qutun point d'étanchéité par membrane, ce qui assure une bonne possibilité de commande du distributeur avec de très faibles pertes d'effort seulement. Toute autre forme de caractéristique de la régulation de l'effort de freinage en fonction de la charge ou d'autres grandeurs déterminant la pression de freinage (exemples : décélération, ABS) peut être obtenue par application au distributeur électromagnétique d'un algorithme de régulation approprié, sous forme d'un courant de commande électrique, le distributeur commandant alors une variation appropriée de la pression de sortie par suite de ses propriétés proportionnelles. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, un signal de pression, transmis directement au distributeur électromagnétique proportionnel, évite le circuit de calcul, de préférence électronique, combinant le signal de charge et le signal arbitraire du générateur de valeur de freinage; ledit signal de pression est appliqué à l'orifice d'entrée du fluide de pression du distributeur électromagnétique et, en l'absence d'un signal combiné ou en présence d'un tel signal provoquant juste une réaction du distributeur, est transmis directement aux cylindres de frein par le distributeur ouvert. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente très schématiquement une boucle de régulation électrique de l'effort de freinage en fonction de la charge (ALB), ainsi que le distributeur électromagnétique proportionnel utilisé; la figure 2 est un diagramme multiple représentant les diverses relations de régulation; et la figure 3 est la coupe d'un exemple de réalisation pratique d'un distributeur électromagnétique proportionnel utilisé pour la régulation décrite de l'effort de freinage en fonction de la charge. Le schéma selon figure 1 d'une régulation de l'effort de freinage en fonction de la charge repose sur les hypothèses suivantes le générateur de valeur de freinage 2 chargé par la pédale de frein 1 est réalisé sous forme d'une soupape de frein ou d'une valve de commande de la pression et délivre directement une pression d'entrée P1 correspondante, puis la transmet au distributeur électromagnétique proportionnel 3.La pression d'entrée p1 est de préférence un signal de pression pneumatique, et l'invention comprend également la variante dans laquelle le générateur de valeur de freinage 2 délivre uniquement un signal électrique, qui est ensuite converti en une pression d'entrée p1 par la valve de commande de pression 2a comprenant un distributeur électromagnétique pilote et simplement représentée en tireté sur la figure 1, car elle n'est montée en aval que dans cette variante.Dans ce cas, la valve de commande de pression 2a est reliée à une source de fluide de pression et le capteur de pression, désigné par 40a sur la figure 1 et délivrant à sa sortie un signal électrique correspondant à la pression d'entrée p1, peut être supprimé. il est également possible, en cas de suppression du capteur ou convertisseur de pression 40a, de produire séparément sur le générateur de valeur de freinage le signal électrique proportionnel à la pression d'entrée p1, à l'aide d'un composant électrique approprié, tel qu'un potentiomètre, puis de le transmettre au circuit de commande électrique ou circuit de calcul 40 pour combinaison avec le signal de charge électrique, délivré par un capteur de charge 50. Le circuit de commande électronique commande alors le distributeur électromagnétique proportionnel en aval par le signal électrique combiné charge-pression, qui est un signal en courant I. Pour la régulation de l'effort de freinage, une pression d'entrée P1 commande ainsi la pression de sortie p2 à l'aide d'un signal de charge délivré par le capteur 50 ou d'autres signaux appliqués à 50a et du signal électrique dérivé de la pression d'entrée p1 ou délivré directement par le générateur de valeur de freinage. Le signal de la pression d'entrée p1 et le signal électrique combiné charge-pression sont appliqués en parallèle au distributeur électromagnétique proportionnel 3. La pression de sortie p2 peut être transmise directement au ou aux cylindres de frein 60, ou à une soupape relais 70 séparée, disposée en amont de ces derniers.La soupape relais commande, entre l'orifice d'alimentation 70a et le ou les cylindres de frein 6, une pression proportionnelle à la pression de sortie p2. La constitution et le fonctionnement du distributeur électromagnétique proportionnel sont décrits à l'aide de la figure 3. Le distributeur électromagnétique proportionnel comporte un orifice 3a d'entrée du fluide de pression, un orifice 3b de sortie du fluide de pression et un orifice de purge 3c. Un alésage 5 du corps 4 du distributeur électromagnétique 3, prolongeant l'orifice d'entrée 3a, contient un obturateur mobile 6, soumis à la pression exercée par un ressort bandé 7, qui prend appui sur une bague d'ar rêt 8, fixée de façon appropriée dans l'alésage 5 et présentant un orifice de passage central. Les obturateurs et éléments de commutation constituant le distributeur électromagnétique sont représentés dans la position correspondant à la position en l'absence de courant de l'armature 9 de l'électroaimant 10, qui est complété par l'enroulement électromagnétique 11 dans un support lia approprié. L'enroulement 11 entoure concentriquement l'armature montée en translation dans un guide 12. Sur l'armature est fixé un piston ou poussoir 13 de soupape, présentant un alésage de passage central 13a, une bride annulaire 13b médiane, s'évasant radialement vers l'extérieur, une partie de fixation supérieure 13c, par laquelle il est fixé et par exemple serti sur des prolongements 14 de l'armature vers le bas, et une saillie cylindrique 13d, s'étendant vers le bas en direction de l'obturateur 6. Cette saillie 13d constitue par son alésage intérieur un premier siège correspondant à l'obturateur 6. Un second siège est constitué par l'obturateur 6 en liaison avec une saillie annulaire 15 intérieure de la base de l'alésage 5, dirigée vers le bas mais maintenue à distance du diamètre extérieur de la saillie cylindrique 13d du poussoir 13. La bride radiale 13b du poussoir 13 présente en outre des saillies 16 dirigées vers le bas et délimitant entre elles des espaces libres, de façon à former une première butée pour le mouvement de l'armature dirigé vers le bas dans le plan du dessin et les obturateurs reliés à l'armature ou entraînés par elle. Une seconde butée est obtenue quand la rondelle élastique 20 s'applique sur le guide fixe 12 de l'armature. La constitution du distributeur électromagnétique proportionnel 3 représenté à la figure 3 est complété par un ressort bandé 19, qui s'applique sur une rondelle élastique 20, fixée de façon appropriée dans un évidement à la base de l'armature et prend appui de l'autre côté sur la partie fixe 21 du corps. Le ressort bandé 19 étant un ressort de compression, l'armature et par suite les obturateurs qu'elle entralne occupent, en l'absence de courant dans ltélectro- aimant, la position inférieure représentée sur la figure 3. Une membrane 23 est en outre encastrée entre la zone annulaire de fixation du poussoir 13 sur la saillie 14 de l'armature d'une part et dans un évidement annulaire 22 du corps d'autre part, ou fixée de tout autre façon avec étanchéité à la pression.De sorte que les évidements et alésages du corps 4 sont divisés en deux chambres de pression, à savoir une première chambre de pression supérieure 25, reliée à l'orifice de purge 3c comportant un clapet de non-retour 26, et une chambre de pression inférieure 27, reliée par un canal 28 du corps à l'orifice 3b de la pression de sortie p2. Le fonctionnement du distributeur électromagnétique proportionnel 3 selon figure 3 est le suivant. Le ressort de compression 19 agit sur l'armature 9 de l'électroaimant, qui déplace le poussoir 13 ou piston. Dans la position représentée des obturateurs (en l'absence de courant) l'orifice d'entrée de pression 3a est relié à l'orifice de sortie de pression 3b par l'obturateur 6, soulevé de son siège 15 par le piston 13, et la chambre de pression 27; la chambre de pression supérieure 25 est fermée par rapport à l'orifice d'entrée 3a et à l'orifice de sortie 3b par suite de l'application de l'obturateur 6 sur le piston, sous l'action du ressort, et de l'obturation résultante de l'alésage central du piston. Lorsque l'alimentation de l'électroaimant est telle que l'armature 9 atteint sa butée supérieure, seules les deux positions extrêmes étant d'abord considérées pour la compréhension du fonctionnement de ce distributeur électromagnétique proportionnel, l'obturateur 6 s'applique sur son siège 15 et ferme l'orifice d'entrée 3a, tandis que l'alésage central du piston 13 continuant à reculer relie les chambres de pression 27 et 25 isolées par la membrane 23; orifice de sortie de pression 3b est ainsi purgé à l'atmosphère par le clapet de non-retour 26. La suite du fonctionnement et en particulier les équilibres de pression atteints dans chaque cas sont examinés ci-dessous à l'aide de la figure 2, qui représente sur quatre quadrants les relations fonctionnelles entre les grandeurs variables et le s signaux participant à l'ensemble du processus de commande. Le distributeur électromagnétique 3 est proportionnel à la force, la force F de manoeuvre du piston résultant de la force du ressort F F et de la force magnétique FM. On obtient ainsi la fonction suivante F = f(FF, FN) (I) La force du ressort FF est par hypothèse pratiquement constante sur la course maximale de l'armature et peut maintenir le distributeur ouvert jusqu'aux pressions de freinage maximales usuelles. La force magnétique, sensiblement proportionnelle au courant circulant dans l'enroulement et agissant sur l'armature, est directement opposée à la force du ressort, de sorte que la droite I dans le troisième quadrant du diagramme représente la variation de la force totale F de manoeuvre s'exerçant sur le piston, en fonction du courant I dans l'électroaimant. Lorsque le courant circulant dans l'enroulement diminue, la force s'exerçant sur le piston augmente et provient essentiellement du ressort. Par suite de l'étanchéité du piston 13 par la membrane 23, la force de manoeuvre du piston et la pression commandée par le distributeur sur le piston sont équilibrées, car la pression de sortie p2 est simultanément la pression s'exerçant sur la surface annulaire de la membrane et produisant la position instantanée d'équilibre avec la force de manoeuvre du piston. Dans la position d'équilibre, le piston 13 portant l'obturateur 6 a reculé au point que l'obturateur 6 s'applique sur le siège (saillie annulaire 15) et qu'il n'existe aucune liaison entre 3a et 27, et entre 27 et 25. La caractéristique de la figure 2 (cf. second quadrant, caractéristique II) montre que le courant dans l'électroaimant est nul (I = 0) pour une pression d'entrée p1 = O. L'électroaimant est branché dès qu'une certaine pression est atteinte, le courant qui y circule dépendant de nouveau de la charge et de la pression p1, comme le montre la division de la courbe II en une famille de courbes IIa, IIb, IIc à partir de la pression pO, illustrant l'influence de la charge. A chaque paire de valeurs correspond une pression de sortie p2. Il est en outre possible de tenir compte aussi de variations dynamiques de la charge d'essieu quand l'électronique est réalisée conformément à l'algorithme de régulation du circuit électronique de commande ou de combinaison 4; une telle variation dynamique de la charge partielle d'essieu est représentée par les courbes en points et tirets dans le premier et le second quadrant de la figure 2. Pour suivre un cycle de commande résultant des relations considérées, il est possible de partir sur le premier quadrant en (1) d'une pression d'entrée p1 donnée, résultant par exemple de la manoeuvre arbitraire du générateur de valeur de freinage. Cette pression d'entrée conduit à un courant de sortie 1o prédéterminé en (2) sur le second quadrant pour un véhicule chargé partiellement, et ce courant conduit au point (3) de la caractéristique I à un niveau donné de la force totale s'exerçant sur le piston et par suite à une pression de sortie p2 en (5), selon la caractéristique sur le quatrième quadrant, qui représente la pression de sortie pi en fonction de la force F de manoeuvre du piston et de la surface A de la membrane soumise à la pression. Le cycle se boucle en (6) sur la caractéristique de p2 en fonction de p1 sur le premier quadrant, pour un véhicule partielle ment chargé. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif de régulation de l'effort de freinage avec au moins un capteur, déterminant la charge par exemple; et un circuit de commande traitant le signal du capteur, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le signal de sortie (I) du circuit de commande, après combinaison avec le signal de sortie d'un générateur de valeur de freinage, est transmis à un distributeur électromagnétique proportionnel (3) pour application d'une pression de sortie (P2) chargeant au moins indirectement le ou les cylindres de frein, le distributeur électromagnétique (3) étant ouvert en l'absence de courant afin d'assurer la disponibilité permanente. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce qu'un trajet direct du fluide de pression est prévu entre le générateur de valeur de freinage et le distributeur électromagnétique proportionnel (3), en parallèle avec le circuit de commande (40) électrique ou électronique combinant les signaux de charge et de pression, de sorte que la pression d'entrée (P1) variable du fluide, délivrée par le générateur de valeur de freinage (2), correspond à la pression de sortie (P2) avec commande sur le distributeur électromagnétique pro portiolmel (3), immédiatement après ou simultanément, en fonction du signal combiné de charge-pression p1. 3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le distributeur électromagnétique proportionnel est maintenu ouvert par des moyens mécaniques, et de préférence par un ressort bandé (19). 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le signal pneumatique de pression d'entrée (P1), délivré par le générateur de valeur de freinage, est appliqué à un convertisseur pression-tension 40a, dont le signal de sortie est transmis avec le signal électrique d'un capteur de charge (50), proportionnel à la charge par exemple, au circuit de commande électronique (40) pour production du courant de commande (I) de l'électro- aimant du distributeur électromagnétique proportionnel (3). 5. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le distributeur électromagnétique proportionnel (3) comprend une liaison directe au choix entre l'orifice d'entrée de pression (3a) et l'orifice de sortie de pression (3b) ou entre ce dernier et un orifice de purge (3c), toujours sur une position limite, ainsi qu'une position médiane sans liaison entre l'orifice d'entrée de pression (3a) et l'orifice de sortie de pression (3b) ou entre ce dernier et l'orifice de purge (3c). 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'armature (9) du distributeur électromagnétique proportionnel (3) est soumise au ressort bandé (FF), dans le sens opposé à celui de la force magnétique exercée (fi), afin de maintenir ouvert le passage de liaison entre les orifices d'entrée (3a) et de sortie (3b) de la pression; et une membrane (23), fixée avec étanchéité sur un piston (-13) entraîné par l'armature (9), est soumise à l'action de la pression de sortie (P2) commandée par la soupape (6/15), de façon que la force de manoeuvre agissant sur le piston (13), et constituée par la force du ressort et la force magnétique, atteint un état d'équilibre avec la force de la pression de sortie (P2) qui s' exerce essentiellement sur la membrane. 7. Dispositif selon revendication 6, caractérisé en ce que la soupape constituant le passage de liaison entre les orifices d'entrée (3a) et de sortie (3b) de la pression est formée par un obturateur (6), soumis à un ressort bandé et à la pression exercée par le piston, et un siège annulaire (15) fixe, de façon à réduire la section de passage quand augmente la force magnétique fonction de la pression d'entrée -(p1) et de la charge. 8. Dispositif selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'en position de butée limite, et pour un courant total dans l'électroaimant, un alésage central (13a) du piston (13) ouvre un passage de fluide de pression vers l'orifice de purge (3c).