Brevet FR2551008A1 — publié le 19850301

L'invention concerne un procédé de régulation de l'action de freinage fournie par un système de freinage hydraulique ou pneumatique, équipé de moyens de fourniture d'énergie auxiliaire et doté d'une régulation du glissement de freinage, pour véhicule automobi5 le, notamment routier, dans lequel le comportement du véhicule lors du freinage est déterminé à l'aide de capteurs de valeurs mesurées, lesquelles sont conditionnées, combinées logiquement et traitées, et dans lequel, en cas de régulation, l'admission de fluide aux cylindres des freins de roues est temporairement fermée et du fluide est 10 soutiré aux cylindres de freins de roues et renvoyé au circuit de fluide Si la roue réaccélère, une remontée de pression à lieu à l'instant approprié L'invention concerne également un système de freinage pour mettre en oeuvre ce procédé. Dans les procédés et systèmes connus appartenant à ce gen15 re, qui servent à empêcher le blocage de roues individuelles ou de toutes les roues, afin de conserver la stabilité et le contrôle de la direction du véhicule, même dans les conditions défavorables, par exemple sur glace ou nappe d'eau, ou dans le cas des arrfts d'urgence, on mesure, sur les roues individuelles, la vitesse, la décé20 lération et l'accélération que l'on compare à la vitesse du véhicule ou bien à une grandeur de référence appropriée, et l'on en tire des signaux pour commander l'évolution de la pression de freinage Le comportement du véhicule, donc aussi des roues freinées, dans les conditions pratiques les plus diverses, telles que celles concernant 25 la chaussée, l'adhérence des pneumatiques, les charges statiques et dynamiques des roues individuellles, l'état des pneumatiques et des freins, etc, tout aussi bien que le comportement des freins sous l'influence des temps morts, valeurs des perturbations, etc, varie dans une plage étendue, de sorte que les corrélations entre valeurs 30 mesurées et variables à commander appropriées à la variation de la pression de freinage sont très compliquées De plus, les capteurs sont également imparfaits et le traitement des signaux mesurés est soumis à d'inévitables influences perturbatrices C'est pourquoi les systèmes de freinage avec régulation du glissement de freinage 35 sont plutôt compliqués. On connaît de nombreuses propositions et publications concernant tout aussi bien les corrélations entre les signaux mesurés et les actions appropriées à la commande et à la régulation, que le choix et la conception des capteurs, circuits d'évaluation et mo5 dulateurs de pression de freinage. Afin de simplifier l'appareillage de régulation et la fabrication, on limite souvent la régulation à certaines roues, ou seulement à un essieu, les autres roues étant soumises à une même pression de freinage ou à une pression de freinage dérivée de celle des roues 10 régulées, ou à une pression de freinage non régulée (demande de brevet européen n 51 801) L'excès de freinage et le blocage de roues individuelles dans certaines conditions est alors accepté Selon le système adopté, autrement dit selon les limitations adoptées,par rapport aux véhicules avec régulation sur toutes les roues, il est impossible d'éviter une perte de contrôle de direction, un allongement de distance d'arrêt, ou une instabilité de conduite dans certaines situations relativement rares. L'invention a pour but de proposer un;procédé de régulation de l'action de freinage pouvant être mis en oeuvre avec un sys20 tème simple, relativement peu compliqué à fabriquer, mais assurant néanmoins que le véhicule sera stable dans toutes les conditions, pendant le freinage, et que le freinage proprement dit sera pleinement efficace. Il s'avère que ce but peut être atteint, avec une simplici25 té surprenante et un progrès technique important, si, dans le cas d'un procédé du genre mentionné au début, la pression de freinage, les charges d'essieu ainsi que la décélération en translation du véhicule sont mesurées, directement ou indirectement, par des capteurs de valeurs mesurées et les valeurs mesurées sont utilisées pour commander l'évolution de la pression de freinage dans les cylindres des freins de roues, et si en cas d'apparition d'un excès de freinage, ou d'une anomalie entre la décélération en translation du véhicule et la pression de freinage, ce qui annonce un excès de la pression de freinage, on soumet périodiquement cette der35 nière à une diminution et/ou un maintien à valeur constante et à une réaugmentation, cela dans tous les cylindres de freins ou dans des cylindres de freins individuels, à chaque fois en tenant compte des charges d'essieux, en commandant l'admission et le retour du fluide de pression. D'avantageux modes d'exécution du procédé et de systèmes de freinage pour mettre en oeuvre ce procédé sont indiqués dans le présent mémoire. L'invention part donc de la constatation du fait qu'il y a constamment une étroite corrélation entre la pression de freinage et la décélération en translation du véhicule Un risque d'instabili10 té de véhicule peut donc être décelé par l'apparition d'une anomalie autrement dit d'un écart excédant un seuil, entre la décélération en translation du véhicule et la pression de freinage, la valeur de ce seuil dont le dépassement provoque la régulation du glissement de freinage peut être définie à l'avance sous la forme d'une valeur de différence entre la pression effective et la pression de consigne pour la décélération en translation mesurée Une mesure directe du comportement en rotation des roues n'est donc pas nécessaire L'excès de freinage sera contrebalancé par une succession périodique de diminutions et réaugmentations de pression, avec insertion éventuelle de phases de maintien de la pression L'ampleur de "l'anomalie", autrement dit de l'écart des valeurs théoriques calculées, détermine ici l'ampleur de la diminution de pression périodique et la relationentre les phases de diminution de pression et les phases de maintien et augmentation de pression. Si, selon l'invention, on ne mesure que la pression de freinage dans le maître-cylindre, les charges d'essieu Ket la décélération en translation, on bénéficie alors de l'avantage que cela ne demande que des capteurs pouvant être montés en des endroits facilement accessibles sur le véhicule, ce qui contraste avec les cap30 teurs de vitesse de rotation de roues En outre, on peut facilement équiper ainsi un véhicule préexistant Le traitement des signaux, leur combinaison logique et la production des signaux de commande peuvent être réalisés dans des circuits électroniques intégrés, ou bien au moyen d'une commande par microprocesseur Dans le mode 35 de mise en oeuvre de l'invention, particulièrement simple, décrit ci-après, les signaux de sortie électriques commandent directement des valves à commande électromagnétiques ou électrovalves, par exemple des valves à deux positions et deux voies Dans le cas d'une affectation "en diagonale" des circuits de freinage, il suffit que chaque diagonale comporte une telle valve sur l'admission et une autre sur le retour de fluide de pression. La précision de la régulation peut encore être améliorée en recourant à des capteurs supplémentaires, déterminant le couple et la force de freinage, par exemple à l'aide d'une jauge de con10 trainte. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant à la figure annexée qui représente une forme de réalisation d'un système de freinage pour 15 mettre en oeuvre l'invention. Dans l'exemple de réalisation extrêmement simple représenté, la référence 1 désigne un maître-cylindre en tandem habituel auquel la force F appliquée à la pédale, assistée par une force auxiliaire fournie par un amplificateur à dépression 2 Un système de fourniture d'énergie extérieure, essentiellement constitué par un accumulateur de pression 3, une pompe hydraulique 4 et un réservoir d'alimentation 5, est aussi représenté symboliquement Au lieu de faire appel à l'amplificateur à dépression 2, on pourrait aussi recourir, de manière connue, à la source d'énergie auxiliaire, 3, 4 25 et 5, pour amplifier la force appliquée sur la pédale. Au maître-cylindre 1 sont raccordés deux circuits de freinage hydrauliques 6 et 7, qui, dans le cas présent, vont chacun à une diagonale 8, 9 du véhicule symboliquement représenté par ses roues avant VR et arrière HR. Les composants nécessaires à la régulation du freinage selon l'invention se limitent à deux valves à deux voies et deux positions pour chaque circuit de freinage 6, 7 A commande électromagnétique, ces électrovalves sont du type à réponse rapide Deux d'entre elles, 10 et 12, qui relient les sorties du maître-cylindre aux diagonales 8 et 9 sont "passantes" lorsqu'elles ne sont pas excitées Par contre, les deux valves 11 et 13 qui relient les cylindres des freins des diagonales 8 et 9 aux réservoirs d'alimentation 5 ' et 5 " sont fermées en l'absence de courant. Dans le mode de réalisation de l'invention le plus simple, le comportement du véhicule lors du freinage est déterminé uniquement à l'aide de capteurs 14 à 16 Le capteur 14 mesure la pression existant c 8 té maître-cylindre dans l'un des deux circuits de freinage hydrauliques, ici le circuit 6 Le capteur 15, avec de pré férence une compensation des effets de l'inclinaison, détermine la décélé10 ration en translation, tandis que le capteur 16 détermine la charge sur au moins un essieu Des lignes de signaux 19 à 21 transmettent des signaux électriques, correspondants aux valeurs captées, au bloc 22 contenant les circuits électroniques, dans lequel ces signaux sont conditionnés, logiquement combinés et traités Pour cela, il 15 est avantageux d'utiliser des circuits intégrés ou une commande par microprocesseur 22. Par les lignes de liaison électrique 23 à 25, les électrovalves 10 à 13 sont placées sous la commande des signaux de sortie du bloc de commande 22. Si la précision de la régulation doit satisfaire à des impératifs particuliers, on peut monter, en plus, des capteurs 17 et 18 déterminant le couple et la force de freinage et transmettant au bloc 22 des signaux appropriés qui sont logiquement combinés aux signaux des capteurs présents sur les lignes 19 à 21 Exceptionnelle25 ment, on peut aussi agencer, sur une ou plusieurs des roues VR, HR, des capteurs de vitesse 27 dont les signaux sont pris en compte. Le fonctionnement du système de freinage décrit est expliqué dans ce qui suit. Tant que, lors de la comparaison et de la combinaison lo30 gique des valeurs mesurées fournies par les capteurs 14 à 16, et en tenant éventuellement compte des signaux de sortie des capteurs supplémentaires 17 et 18, les moyens électroniques dans le bloc de commande 22 constatent qu'il n'y a aucune anomalie, c'est-à-dire qu'aucune roue ne se bloque-ou ne tend à se bloquer au cours des étapes du freinage, les électrovalves 17 à 13 restent dans la position repré- sentée qui est leur position de base, sans excitation électromagnétique Les deux circuits hydrauliques 6 et 7 du maître-cylindre en tandem 1 sont donc reliés directement, via les valves 10 et 12, aux deux diagonales 8 et 9 du véhicule Le retour par les valves 11 et 13, en direction du réservoir d'alimentation 5, 5 ', 5 " (ces références désignant les chambres communicantes appartenant à un même récipient), est interrompu La régulation du glissement de freinage n'entre donc pas en fonction Le système de fourniture d'énergie extérieure 3, 4 et 5 n'est pas encore nécessaire dans cet exemple de 10 réalisation, puisque le maître-cylindre en tandem 1 est commandé par l'intermédiaire d'un amplificateur à dépression, 2. Toutefois, si un excès de freinage provoque la détection d'une anomalie de freinage, un dépassement d'une valeur prédéterminée, permettant de conclure que le véhicule, ou du moins une roue de celui-ci 15 devient instable, la régulation de glissement de freinage selon l'invention entre en fonction Par la manoeuvre dans un sens et dans l'autre des valves 10 à 12, une suite périodique de diminutions et augmentations de pression, pouvant comporter des phases à pression constante, est engagée grâce à une commande appropriée, c'est-à-dire par 20 la manoeuvre des valves d'admission 10 et 12 et par la non-excitation autrement dit la fermeture, des valves de décharge 11 et 13 Les phases de diminution de pression sont provoquées par fermeture des valves d'admission 10 et 12 et ouverture simultanée des valves de décharge 11 et 13 L'augmentation de pression s'effectue alors par manoeuvre 25 des valves de manière à les ramener à la position initiale représentée, dans laquelle la décharge est fermée et la communication entre maître-cylindre et cylindre de frein ou diagonale est libérée. Comme du fluide hydraulique est déchargé dans le réservoir d'alimentation lors de la diminution de pression, il en résulte qu'il 30 faut effectuer, par une méthode connue, un renvoi ou retour de fluide dans les chambres de travail du maître-cylindre 1, ou directement dans les circuits de freinage 6 et 7 Le système de fourniture d'énergie auxiliaire, comportant l'accumulateur de pression 3 et la pompe 4, est prévu à cette fin En rappelant ou en arrêtant le pis35 ton (non représenté) du maître-cylindre, ou de toute autre manière connue, on évite que la diminution périodique de la pression pendant la régulation du glissement de freinage puisse être une cause d'épuisement du volume de fluide dans le maître-cylindre 1. Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté, 5 dans lequel les valves 10 à 12 sont utilisées comme modulateurs de pression de freinage, l'ampleur de la diminution de pression nécessaire au rétablissement ou à la conservation de la stabilité directionnelle du véhicule est obtenue par commande des temps pendant lesquels ces valves se trouvent "commutées" Il s'est avéré avantageux 10 que la fréquence de récurrence des impulsions, fréquence à laquelle les valves de décharge 11 et 13 sont mises à l'état passant afin de diminuer la pression de freinage alors que les valves d'admission 10 et 12 sont également manoeuvrées, c'est-à-dire rendues non passantes, soit maintenue constante, et que le rapport de la largeur à l'interval15 le d'impulsion soit modifié en fonction de la chute de pression nécessaire Selon l'évolution nécessaire de la pression, et selon la conception de l'électronique dans le bloc 22, les valves d'admission et 12 peuvent, au cours des intervalles d'impulsions pendant lesquelles les valves de décharge 11 et 13-sont fermées, être mises en condi20 tion d'ouverture ou de fermeture, pendant un temps déterminé, la pression dans les cylindres des freins des roues restant constante dans le dernier cas,puisqu'alors les valves de décharge et d'admission sont toutes les deux fermées. Toutefois, on peut aussi recourir à la variation des temps 25 de récurrence d'impulsions à durée constante, ainsi que des phases de maintien à valeur constante de la pression, pour adapter la diminution et la remontée périodiques aux impératifs déterminés par les moyens de combinaison électroniques dans le bloc 22, en fonction des valeurs mesurées. Les fluctuations de pression admissibles, le cycle de diminution de pression, etc, dépendent notamment aussi de la conception de l'accumulateur 3 et de la pompe 4, car ces modules doivent fournir dans le temps disponible l'énergie libérée par la décharge de pression via les valves de décharge 11 et 13. 35 lieu des valves 10 à 13, on peut aussi utiliser Au lieu des valves 10 à 13, on peut aussi utiliser des plongeurs par lesquels la pression dans les cylindres des freins des roues peut être diminuée par interruption de la liaison avec le maitrecylindre et expansion du volume contenant le fluide hydraulique De tels systèmes à plongeur sont connus sous diverses formes. Les diminutions et remontées de pression périodiques peuvent être synchrones ou déphasées dans les deux diagonales 8 et 9 de l'exemple de réalisation décrit ci-avant Avec un déphasage de 180 , on est assuré qu'un minimum de pression de freinage règne dans au moins l'une des diagonales pendant la régulation du glissement de 10 freinage, et que les roues peuvent donc fournir les forces de guidage directionnel maximales Cela est avantageux en particulier dans le cas des freinages sur chaussées très peu adhérentes car, dans de telles situations, le blocage momentané de quelques roues peut favoriser la brièveté du parcours d'arrêt. En recourant à une récurrence suffisamment rapide des phases de diminution et de montée de pression, par exemple avec une fréquence de 5 à 10 Hz, la stabilité directionnelle n'est que peu affectée Le cas échéant, les répercussions des fluctuations de pression de freinage sur la conduite peuvent être compensées par un dé20 port au sol négatif. Il est bien évident que les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé de régulation de l'action de freinage fournie par un système de freinage hydraulique ou pneumatique, équipé de moyens de fourniture d'énergie auxiliaire et doté d'une régulation du glissement de freinage, pour véhicule automobile, notamment routier, dans lequel le comportement du véhicule lors du freinage est déterminé à l'aide de capteurs de valeursmesurées lesquelles sont conditionnées, combinées logiquement et traitées, et dans lequel, en cas de régulation, l'admission de fluide aux cylindres des freins de roues est temporairement fermée et du fluide est soutiré aux cylindres de freins de roues et renvoyé au circuit de fluide, caractérisé en ce que la pression de freinage, les charges d'essieux ainsi que la décélération en translation du véhicule sont mesurées, directement ou indirectement, par les capteurs de valeurs mesurées ( 14 à 18). et les valeurs mesurées sont utilisées pour commander l'évolution de la pression de freinage dans les cylindres des freins de roues (HR, VR),et en ce qu'en cas d'apparition d'un excès de freinage, ou d'une anomalie entre la décélération de translation du véhicule et la pression de freinage, c qui annonce un excès de la pression de freinage, on soumet périodiqi 20 ment cette dernière à une diminution et/ou un maintien à valeur constante et à une réaugmentation, cela dans tous les cylindres de freins ou dans des cylindres de freins individuels, à chaque fois en tenai compte des charges d'essieu, en commandant l'admission et le retour du fluid de pression. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régulation n'intervient que si l'anomalie excède un maximum ou seuil prédétermine. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fréquence de récurrence des phases de diminution et/ou 30 d'augmentation de pression étant constante, la durée des phases d'augmentation, diminution et/ou constancede la pression est modifiée ou commandée en fonction de valeurs mesurées représentatives du comportement du véhicule lors du freinage. 4 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en 35 ce que la fréquence de récurrence des phases de diminution et/ou d'augmentation de pression étant constante, les amplitudes des fluc- tuations de pression périodiques et/ou les gradients de la diminution et de l'augmentation de pression sont modifiés. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fréquence de la fluctuation de pression périodique étant cons5 tante, on commande la durée de la phase de diminution de pression par rapport à la durée de la phase d'augmentation de pression. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au lieu, ou en plus, d'une mesure directe de la pression, on mesure le couple et/ou la force de freinage que l'on 0 prend en compte dans la combinaison logique et le traitement. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on mesure en plus le comportement de rotation d'au moins une roue du véhicule, et on le prend en compte dans la combinaison logique et le traitement. 8 Système de freinage avec régulation du glissement de freinage, pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant un système de fourniture d'énergie auxiliaire, un maître-cylindre que des conduites de fluide relient aux cylindres de roues, des électrovalves sur ces conduites et sur 20 des conduites de retour de fluide, des capteurs de valeurs mesurées ainsi que des moyens électroniques pour conditionner, combiner logiquement et traiter les signaux de mesure et produire des signaux de commande des électrovalves, caractérisé en ce que les capteurs de valeurs mesurées sont des capteurs ( 14 à 18) produisant des 25 signaux électriques qui dépendent, directement ou indirectement, de la pression de freinage, des charges d'essieu et de la décélération en translation du véhicule et les fournissent aux moyens électroniques (bloc 22) et en ce que les électrovalves ( 10, 12) sur l'admission de fluide aux cylindres des freins de roues et/ou sur le retour ( 11, 30 13) sont manoeuvrables périodiquement, sous l'effet des signaux de commande qui leur sont destinés, en cas d'identification d'une pression de freinage excessive par rapport à la décélération en translation du véhicule. 9 Système de freinage selon la revendication 8, caracté35 risé en ce qu'il comporte un maître-cylindre en tandem ( 1) et deux 2 5 5 1 0 0 8 circuits de freinage 16, 7), et en ce qu'il y a, dans chaque circuit deux valves à réponse rapide, à deux positions et à deux voies, à savoir une valve ( 10, 12) sur l'admission de fluide de pression et une autre ( 11, 13) sur le retour de fluide de pression. ' 10 Système de freinage selon la revendication 9, caractérisé en ce que les circuits de freinage ( 6, 7) sont affectés "en diagonale" aux roues du véhicule. 11 Système de freinage selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les valves ( 10, 11, 12, 13) d'un circuit de frei10 nage ( 6, 7) sont commandées avec un déphasage de 180 par rapport aux valves ( 12, 13, 10, 11) de l'autre circuit de freinage ( 7, 6). 12 Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que chaque circuit de freinage ( 6, 7) est muni d'un capteur de pression de freinage ( 14) qui fournit des 15 signaux de mesure aux moyens électroniques (bloc 22). 13 Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend, en plus, un capteur de couple et/ou de force de freinage ( 17, 18). 14 Système de freinage selon la revendication 13, carac20 térisé en ce que le capteur de couple et le capteur de force de freinage présentent, comme éléments de mesure, une jauge de contrainte. Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, sur une ou plusieurs roues (VR, HR) du véhicule, des capteurs de vitesse de rota25 tion ( 27) qui fournissent des signaux de mesure aux moyens électroniques (bloc 22). 16 Système de freinage selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que des capteurs ( 15) compensés des effets d'inclinaison sont prévus pour mesurer la décélération de 30 translation.