Brevet FR2532602A1 — publié le 19840309

La présente invention concerne un dispositif antiblocage pour les freins de roue d'un vehicule, avec commande de la pression de freinage dans au moins deux cylindres de frein du vehicule et une unite de commande pneumatique realisant la fonction de système. antiblocage (Ci-après ABS). Des dispositifs antiblocages sont connus (demandes de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiées sous les numéros 2 212 566 et 2 753 992); selon la logique de régulation, un sousfreinage ou un surfreinage de certaines roues risquent toutefois de poser des problèmes sur des revêtements de chaussée asymétriques ou dans le cas de freins dissymétriques.Le dispositif antiblocage selon la demande de brevet n" 2 753 992 par exemple est constitué de façon que la modulation des freins de roue hydrauliques soit commandée pneumatiquement, un groupe convertisseur étant affecté à chaque cylindre de frein de roue, monté immédiatement en.amont de ce cylindre et convertissant la charge commandée pneumatiquement en une pression hydraulique correspondante. le dispositif antiblocage connu est réalisé comme suit : un distributeur 3/2 commun est d'abord inséré dans la canalisation-de freinage aboutissant à deux cylindres de frein d'un véhicule, puis un second distributeur 2/2 est disposé en aval du précédent, dans une canalisation aboutissant à chaque cylindre de frein; tous ces distributeurs sont commandés pneumatiquement et produisent la modulation de la pression dans le frein de roue hydraulique, ce qui présentel'avantage de pouvoir utiliser pour les distributeurs les memes éléments ABS que pour un frein pneumatique pur. Un inconvénient de ce dispositif antiblocage connu réside toutefois dans le fait qu'un groupe de pression de freinage, constitué par un maitre-cylindre et un cylindre oléopneumatique, doit être utilisé dans chaque canal de régulation pour convertir la charge pneumatique en une pression hydraulique. Il en résulte un doublement des groupes de freinage par rapport a' un équipement de freinage normal de série; des problèmes résultent aussi du fait que par suite de l'utilisation de chaque groupe de pression de freinage dans la régulation ABS (système antiblocage), il est naturellement soumis à un nombre d'alternances de charge beaucoup plus élevé que dans le cas d'un frein normal, ce qui risque d'imposer un remplacement prématuré afin d'éviter une défaillance. L'imbrication des éléments de frein normaux et rl'k!éments ABS interdit enfin de conserver sans modification l'équipement de freinage normal d'un véhicule de série pouvant recevoir 'ABS en option et de prévoir simplement un équipement additionnel ABS, ce qui serait souhaitable dans le cas des séries parfois faibles de véhicules équipés d'un système antiblocage. Indépendamment de l'imbrication des divers éléments de freinage et ABS, un équipement spécial ABS impose en outre des groupes de freinage, de sorte que l'exigence d'un simple équipement additionnel ABS avec conservation de l'équipement de freinage normal ne peut pas être satisfaite. Il existe donc une demande pour un dispositif antiblocage de véhicules, comprenant un frein de roue hydraulique à commande pneumatique et réalisé de façon à pouvoir conserver le frein normal pratiquement sans modification et en évitant des alternances de charge supplémentaires du groupe de pression de freinage, résultant de l'effet ABS. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, une unité de modulation de pression est insérée dans la canalisation hydraulique de liaison directe entre le groupe de freinage et les cylindres de frein de roue, et commandée par l'unité de commande pneumatique de façon que l'unité de modulation de pression fonctionne en groupe convertisseur air comprimé-fluide de pression hydraulique. te dispositif antiblocage selon l'invention présente l'avantage suivant l'action beaucoup plus importante des alternances de charge, résultant de la régulation ABS, peut être éliminée du groupe de pression de freinage existant pour le frein normal, sorte que son usure est notablement réduite et qu'il n'est plus nécessaire d'éviter une défaillance éventuelle par un remplacement prématuré. Un autre avantage réside dans le fait que l'invention permet de conserver sans modification l'équipement de freinage normal d'un véhicule de série par exemple et de le compléter selon besoin par un système antiblocage en option. Des groupes de freinage supplémentaires sont inutiles dans ce cas; il suffit d'ouvrir les canalisations de liaison hydrauliques, reliant le groupe de freinage aux cylindres de frein habituels, disposés au voisinage des roues, en un point approprié et d'y insérer une unité de modulation de pression. te dispositif antiblocage selon l'invention peut pratiquement être constitué avec les mêmes éléments ABS que ceux d'un système antiblocage pour frein pneumatique pur; aucun problème n'est à redouter en cas de défaillance éventuelle du système ABS, car la constitution et l'action de l'équipemene de freinage normal sont conservées; il est possible de freiner et de conduire le véhiculé de la façon habituelle. Particulièrement avantageuses sont la charge de l'unité de commande pneumatique produlsant l'effet ABS et du groupe de freinage par le même air de commande provenant de la soupape du frein principal, ainsi que la possibilité conservée de surveiller et commander individuellement chaque cylindre de frein de roue. Un autre avantage-réside dans la possibilité de réaliser des fonctions de tenue de la pression par une commande électrique appropriée, une fonction de tenue de la pression permettant de provoquer un élévation ou une diminution de pression par un cadencement approprié avec le gradient de pression souhaité. 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 le schéma de disposition deséléments supplémentaires d'antiblocage nécessaires pour un essieu à freinage hydraulique et un groupe de freinage à commande pneumatique; la figure 2 est la coupe des éléments ABS supplémentaires selon figure 1, les organes du véhicule et l'équipement de freinage normal étant simplement esquissés; la figure 3 est la coupe d'une solution intégrée des éléments ABS; et la figure 4 représente la réalisation d'une unité de commande de pression monocanal avec utilisation de deux distributeurs électromagnétiques par canal. Le principe de l'invention consiste à réaliser la régulation ABS d'un frein de véhicule hydraulique à commande pneumatique en montant en aval du groupe de freinage nécessaire pour l'équipement de freinage normal, et réalisant åimultanément la conversion commande pneumatiquepression hydraulique, une unité de modulation d'air comprimé, qui permet de surveiller dans le sens de la régulation ABS les canalisations de liaison directe entre le matre-Çylindre du groupe de freinage et les divers cylindres de frein de roue, et dont la variation de pression peut être influencée par uPe unité de commande pneumatique appropriée. La figure 1 représente uniquement deux roues 6a, 6b d'un essieu 7 du véhicule, avec leurs cylindres de frein de roue 5a, 5b respectifs. La soupape 1 du frein principal reçoit par les canalisations la, lb d'une source d'air comprimé non représentée les quantités d'air comprimé nécessaires pour actionner les cylindres de frein de roue 5a, 5b et atteignant directement le groupe de freinage 2, qui dispose d'un mattre-cylindre 2' et réalise ainsi simultanément la transition entre la commande pneumatique et le domaine hydraulique. Le maîtrecylindre hydraulique 2' dirige le fluide de pression hydraulique vers les cylindres de frein de roue 5a, 5b par l'intermédiaire d'une unité de modulation de pression 3 faisant partie de la régulation ABS.Sur le trajet des canalisations hydrauliques, l'unité de modulation de pression 3 est ainsi en série avec les eylindres de frein de roue, en aval du mattre-cylindre hydraulique .2' du groupe de freinage 2, et est commandée par une unité de commande de pression 4, qui reçoit de l'air de commande d'un point de dérivation 8 en amont du groupe de freinage 2 et en aval de la soupape 1 du frein principal; comme l'indique la flèche 9, l'unité de commande de pression reçoit également les instructions de commande ABS que les éléments ABS 3 et 4 convertissént en une variation de pression appropriée, avec le gradient requis du fluide de pression hydraulique alimentant les cylindres de frein de roue.On voit que le dispositif antiblocage selon l'invention pour un équipement de freinage hydraulique normal à commande pneumatique n'exige pratiquement aucune modification dudit équipement et contourne son groupe åe pression de freinage. L'unité de modulation de pression 3 et l'unité de commande de pression 4 sont représentées en détail à la figure 2; dans l'exemple de réalisation représenté, l'unité de commande de pression 4 comprend trois distributeurs électromagnétiques de pilotage 11, 12, 13, qui surveillent chacun une canalisation de raccordement à une soupape principale 14, 15, 16 d'air comprimé. La soupape principale 15 centrale est reliée directement à la canalisation 17 d'entrée d'air comprimé; elle est par suite reliée directement à la soupape de frein 1 et réalisée sous forme de distributeur 3/2. Les deux sorties de la soupape principale 15 centrale sont reliées par des canalisations 18a, 18b aux entres des deux autres soupapes principales 14 et 16, qui sont ainsi simplement des distributeurs 2/2. On voit que les canalisations 18a, 18b de la soupape principale 15 centrale présentent, avec interposition des deux soupapes principales 14 et 16 extérieures, une liaison bicanal avec l'unité de modulation de pression 3, dont les sorties sont reliées chacune à un cylindre de frein de roue 5a, 5b, d'une façon décrite ultérieurement. Les trois distributeurs électromagnétiques de pilotage 11, 12, 13 sont réunis avec les trois soupapes principales 14, 15, 16 en une unité de commande de pression 4 dans un corps commun; dans l'exemple de réalisation représenté, l'unité de commande de pression comprend donc quatre sièges 20 (soupape principale 14), 21 et 22 (soupape principale 15 centrale) et 23- (soupape principale 16) pour l'air comprimé; les passages des sièges sont surveillés par des membranes constituant des clapets. La soupape principale centrale 15 dispose d'un clapet 24 qui, au choix, relie l'entrée d'air comprimé de la canalisation 17 aux canalisations 18a, 18b ou purge ces dernières en les reliant à un orifice de sortie A. Les distributeurs électromagnétiques de pilotage 11, 12, 13 comportent des électroaimants de commande 5, 26, 27.On voit que la commande sélective des distributeurs électromagnétiques 11 et/ou 12 et/ou 13, avec un cadencement permet de réaliser les variations souhaitées de la commande de pression de la régulation ABS, y compris la tenue de pression et l'élé- vation ou la baisse de pression, de la façon décrite ultérieurement. Dans la position représentée et non coliumandée des clapets des distributeurs de pilotage 11, 12, 13, ces derniers interrompent l'alimentation en air comprimé par les canalisations lia, 12a, 13a, de l'entrée 17 vers la face arrière des membranes de soupape principale, de sorte que ces dernières se trouvent dans la position repr4sentée et dégagent l'alimentation en air comprimé de la soupape de frein 1 vers l'unité de modulation de pression 3, par les sièges ouvertes 20, 22 et 23. La réalisation de l'unité de modulation de pression 3 est bicanal ,de sorte que la pression est réglable individuellement dans les cylindres de frein de roue 5a, 5b, selon la fonction ABS souhaitée, la dérivation de la canalisation 28 de sortie de pression hydraulique entre le groupre de freinage 2 et les cylindres de frein de roue Sa, 5b s'effectuant dans l'unité de modulation de pression avec des canalisations 28a et 28b correspondantes de raccordement aux cylindres de frein de roue. L'unité de modulation de pression comprend une zone de commande pneumatique 29a, 29b et une zone de surveillance hydraulique 30a, 30b; chaque canal de l'unité de modulation de pression est ainsi constitué par une partie pneumatique et une partie hydraulique, de sorte que ladite unité représente la jonction entre la commande pneumatique et l'influence sur le fluide de pression hydraulique. L'unité de modulation de pression est constituée comme suit, la description détaillée d'un canal étant suffisante par suite de la réalisation symétrique par canal. L'unité comprend un piston pneumatique 31, coulissant sous l'action d'un ressort de prétension 33 dans un vérin pneumatique 32 fermés muni d'un orifice 34 d'entrée d'air comprimé. Le corps du vérin pneumatique présente une partie centrale 35 plus étroite, dans laquelle un piston hydraulique 36 coulisse, une tige 37 reliant le piston pneumatique 31 et le piston hydraulique 36. Ce dernier est muni d'un poussoir 38, qui traverse sans contact l'ouverture d'un siège de soupape 39 et entraxe un obturateur 40 (bille de soupape). Les billes de soupape 40 (des deux canaux) sont guidées par des moyens de fixation 41, annulaires ou en forme de chapeau à ouverturè centrale, coulissant dans le corps rétréci 35 du vérin hydraulique ou dans un manchon fixe dans ce dernier et constituant simultanément les sièges. Les moyens de fixation ou de guidage 41 des billes de soupape 40 sont soumis en direction du piston hydraulique 4k correspondant à l'action d'un ressort de prétension 42 à double effet et maintiennent ainsi les billes de soupape 40 sur les poussoires 38 de piston. Les dimensions du piston pneumatique 31 et de son corps cylindrique fermé 32 de vérin pneumatique, ainsi que du piston hydraulique 31 dans son corps cylindrique 35 de vérin hydraulique sont délibérément choisies si différentes qu fil en résulte, entre la partie pneumatique et la partie hydraulique de l'unité de modulation de pression 3, un rapport de multiplication approprié, supérieur ou au moins égal à celui du groupe de freinage 2, de sorte que pendant le freinage normal, les soupapes de surveillance 39, 40 des deux canaux de l'unité de modulation de pression sont toujours ouvertes et la liaison directe est établie entre le groupe de freinage et les cylindres de frein de roue 5a, 5b. Ce résultat est en outre assuré par la meme pression de commande (pneumatique) dans le groupe de freinage 2 et l'unité de modulation de pression 3. Le ressort de rappel 33, agissant sur le piston pneumatique 31 dans chaque canal de l'unité de modulation de pression, assure enfin que les soupapes de surveillance demeurent ouvertes meme en l'absence de freinage. Une représentation habituelle de l'opération de freinage à tout instant est ainsi garantie. On obtient ainsi la fonction globale suivante. Le freinage normal s'effectue de la façon précédemment décrite; les éléments ABS 3 et 4 n'interviennent pas et la liaison hydraulique 28 avec les canalisations 28a, 28b de cylindre de frein est ouverte. Lors d'un surfreinage, l'électronique (non représentée) décèle le risque de blocage résultant par le comportement en rotation de la roue considérée, puis délivre des instructions de réglage appropriées, corrigeant la pression de freinage, aux distributeurs électromagnétiques de pilotage 11, 12, 13 de l'unité de commande de pression 4. La commande électrique de l'électroaimant de sortie du distributeur de pilotage 12 produit par suite une diminution de pression, de sorte que la pression de commande dans les chambres pneumatiques et les canalisations de liaison de l'unité de modulation de pression s'échappe par la soupape principale centrale 15, pilotée par ledit électroaimant de sortie, le clapet se soulevant du siège 21 et ouvrant le trajet vers l'orifice de sortie A. L'équilibre des forces est ainsi supprimé entre la parte hydraulique et la partie pneumatique, et la. pression peut diminuer dans les cylindres de frein de roue 5a, 5b par augnentation du volume du piston hydraulique 36 reculant.La soupape de surveillance 39, 40 correspondante se rapproche simultanément de sa position de fermeture et interrompt l'ali tentation du groupe de freinage en fluide de pression hydraulique. La charge sélective d'un seul cylindre de frein de roue s'effectue comme suit quand ie surfreinage instantané n'apparaît que sur une roue et que la diminution de pression n'est donc nécessaire que sur ladite roue : l'électroaimant de sortie du distributeur de pilotage 12 est commandé comme précédemment décrit, mais la commande électrique de l'électroaimant de maintien correspondant de la roue opposée, c 'est-à-dire de l'électroaimarst du distributeur de pilotage 11 ou 13, est effectuée simultanément. La pression dans ce canal (de la roue sans surfrein2ge) est ainsi accumulée pendant la durée de la diminution de pression dans l'autre canal, c'est-à-dire qu'il y a tenue de pression. La fonction de tenue de pression est d'une façon générale obtenue par la commande électrique de l'électroaimant de maintien correspondant dans le distributeur de pilotage Il ou 13, la tenue de pression pouvant résulter d'une phase d'élévation ou de diminution de pression selon la nature de la commande électronique. Une commande cadencée peut en outre transformer la phase de tenue en une nase d'élévation ou de diminution de pression à faible pente; un cadencement differest permet aussi de commander un. niveau de pression différent dans les divers canaux. La soupape principat centrale 15 étant fernée par rapport à l'orifice de sortie, l'élévation de prassion s'effectue soit par cadencement des électrcainants de maintien dans les distributeurs de pilotage il et 13, avec un faible radent de pression, soit par un gradient de pression élevé, les distributeurs de maintien étant ouverts. Les soupapes de surveillance 39, 40 dans l'unité de modulation de pression étant réalisées sous forme de clapets de non-retour, on voit que le conducteur peut desserrer les freins pendant chaque phase, même quand l'unité de commande de pression spécifie des fonctions de tenue pour la régulation ABS. La fonction précédemment décrite est obtenue de la même façon dans les exemples de réalisation selon figures 3 et 4, dont les pièces identiques à celles de la figure 2 portent les mêmes références. Dans exemple de réalisation selon figure 3, l'unité de commande de pression 4' est modifiée de façon que les organes électromagnétiques 11', 12' et 13', appelés distributeurs de pilotage sur la figure 2, dirigent directement par leur fermeture l'air comprimé de commande dans les chambrés pneumatiques de l'unité de modulation de pression 3 non modifiée. Au repos, les armatures 25', 26', 27' effectuant les fonctions de distributeur sont par suite chargées dans le sens opposé par des ressorts de prétension, de sorte quedans la position initiale normale, on obtient, sans action de la régulation ABS des soupapes de surveillance ouvertes dans l'unité de modulation de pression.La figure 3 représente un dispositif compact, dans lequel l'unité de commande pneumatique 4', constituée uniquement par les trois distributeurs électromagnétiques 11', 12', 13' dans ce cas, est intégrée dans le corps du modulateur de pression. L'unité de commande de pression 4" de la figure 4, dont le fonctionnement est identique à celui précédemment décrit) comprend pour chaque canal deux distributeurs électromagnétiques 48a, 48b et 49a, 49b, qui sont des distributeurs 2/2. Dans la position des distributeurs électromagnétiques représentée sur la figure 4, la liaison entre le maître-cylindre 2' et es cylindres de roue 5a, 5h est ouverte pour le freinage normal; une commutation est produite par commande des deux distributeurs électromagnétiques intérieurs 48b, 49b des deux cylindres de roue pour la fonction de tenue; une diminuti0on de pression s'obtient par commutation des deux distributeurs électromagnétiques extérieurs 48a, 49a dans la position sur laquelle les chambres pneumatiques de l'unité de modulation de pression 3 sont purgées. Il est en outre possible, sans sortir du cadre de l'iavention, de remplacer l'unité de modulation de pression 3 beanal par deux modulateurs de pression monocanaux séparés. Cette opération peut par exemple être imposée Far un espace de montage limité. La dérivation de la canalisation 28 de liaison du groupe de freinage 2, 2' aux divers cylindres de frein de roue 5a, 5b s'effectue dans ce cas en an ont de chaque modulateur de pression monocanal, à l'aide d'un té par exemple. Le mode de fonctionnement est identique à celui de l'unité de modulation de pression bicanal 2, 2', mais sans la construction compacte. 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'eemples-non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif antiblocage pour les freins de roue dFun véhicule, avec commande commune de la pression de freinage dans au moins deux cylindres. de frein du véhicule et une unité de commande pneumatique produisant l'effet ABS, ledit dispositif étant caractérisé par une unité de modulation de pression (3), insérée dans la canalisation hydraulique de liaison directe entre le groupe de freinage (2é 2') et les cylindres de frein de roue (Sa, 5b), et commandée par-l'unité de commande pneumatique de façon que l'unité de modulation de pression fonctionne en groupe convertisseur air comprimé-fluide de pression hydraulique. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé par une réalisation bicanal de l'unité de modulation de pression avec dans chaque canal une soupape de surveillance (39, 40) dans~la canalisation de liaison hydraulique avec chaque cylindre de frein de roue (5a, 5b). 3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la conversion air comprimé-fluide de pression hydraulique dans l'unité de modulation de pression (3) est réalisée de façon que pour le freinage normal, la canalisation (28: 28a, 2bob) de liaison entre le maitre-cylindre hydraulique (2') et les cylindres de frein de roue (5a, 5b) soit ouverte. 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par la réalisation des soupapes de surveillance (39, 40) de l'unité de modulation de pression (3) sous forme de clapets de non-retour.5. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ia dérivation de la canalisation (28) de liaison entre le groupe de freinage (2, 2') et les divers cylindres de frein de roue (5a, 5b) est disposée dans l'unité de modulation de pression (3), avec une soupape de surveillance (39, 4Q) dans la partie hydraulique. 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité de modulation de pression (3) comprend dans un corps commun, et de préférence suivant une disposition symétrique en regard, à l'intérieur les soupapes de surveillance hydrauliques (39, 40) et à l'extérieur la commande pneumatique (29a, 29b) de diamètre augmenté, et constituée par la chambre pneumatique (32) et le piston pneumatique (31). 7. Dispositif selon revendication 6, caractérisé en ce que l'obturateur (bille de soupape 40) des soupapes de surveillance hydrauliques est entraîné par le poussoir (38) d'un piston hydraulique (36), relié par une tige (37) au piston pneumatique (31) de l'unité de modulation de pression (3). 8. Dispositif selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'unité de modulation de pression à deux canaux forme de chaque côté d'une partie centrale rétrécie des vérins de gùidage hydrauliques (35) pour les pistons hydrauliques (36); des moyens de fixation (41) coulissants sont prévus pour chaque clapet (bille de soupape 40) à l'intérieur et en regard, et sont soumis à l'action d'un ressort de prétension commun (42); et la zone du vérin hydraulique contient un manchon dont les extrémités portent des brides annulaires (39) dirigées vers l'intérieur et formant le siège (39) des billes (40) de soupape. 9. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'unité de commande pneumatique (4) est constituée par les distributeurs de régulation-d'un frein pneumatique pur et est raccordée séparément à l'unité de modulation de pression (3). 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'unité de commande pneumatique (4") est intégrée dans un corps commun avec l'unité de modulation de pression (3) et comprend trois distributeurs électromagnétiques (11', 12', 13'), qui transmettent directement l'air de commande aux chambres pneumatiques de l'unité de modulation de pression. 11. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'unité de commande pneumatique (4") comprend par canal deux distributeurs électromagnétiques (48a, 48b; 49a, 49b), montés séparément de l'unité de modulation de pression. 12. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la commande pneumatique de l'unité de commande pneumatique (4, 4', 4") est réalisée sous forme de dérivation paral lèle en aval de la soupape (I) de frein et en amont du groupe de freinage normal (2, 2'), commun à deux cylindres de frein au moins, de façon que la soupape (1) du frein principal alimente par le meme air de commande l'unité de commande pneumatique (4, 4', 4") et de le groupe de freinage (2). 13. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'unité de modulation de pression est constituée par deux modulateurs de pression monocanaux separés.