Brevet FR2587951A1 — publié le 19870403

La présente invention concerne un système hydraulique de freinage à régulation du glissement destiné à des véhicules automobi- les dont toutes les roues sont motrices et qui sont équipés de diffé- rentiels à blocage commandé, comprenant une pluralité de capteurs pour mesurer le comportement en rotation des roues et des circuits électroniques pour combiner lbgiquement et traiter les signaux des capteurs et pour produire des signaux de commande de la pression de freinage qui permettent de faire varier la pression de freinage ré- gnant dans les différents freins de roues en fonction du comportement en rotation des roues et d'une variable de référence de la vitesse du véhicule. Dans des véhicules automobiles dont toutes les roues sont motrices et qui-sont équipés de systèmes de freinage à régulation du glissement, la transmission de la force motrice et des couples de freinage, qui s'effectue par l'intermédiaire des arbres moteurs, ain- si que les couples d'inertie élevés posent des problèmes au niveau de la mesure et de l'interprétation du comportement en rotation des roues et au niveau du dosage ou de la modulation, qui en découlent, de la pression de freinage. La transmission des couples de freinage d'une roue à l'autre est encore augmentée par la présence de disposi- tifs de blocage de différentiels, ce qui compli4ue la régulation du glissement de freinage. Pour résoudre ces problèmes, il est connu, en principe, de mettre hors circuit la régulation du glissement lorsque les dispositifs de blocage de différentiel sont enclenchés. Cepen- dant, ceci présente un inconvénient, à savoir que c'est justement lorsque l'état de la chaussée ou les conditions météorologiques sont défavorables, c'est-à-dire lorsque l'on a besoin des dispositifs de blocage de différentiel, que l'on est contraint de renoncer à la ré- gulation du glissement, bien qu'elle puisse également dans ce type de situation s'avérer avantageuse et préserver la maniabilité et la sta- bilité de conduite du véhicule. Selon une autre formule proposée pour résoudre ce problème, les dispositifs de blocage de différentiel sont automatiquement libé- rés au début de la régulation du glissement de freinage (demande de brevet allemand P 3418520.8). Cependant, ceci implique de prévoir des dispositifs de blocage de différentiel cocmandos, ce qui explique que cette solution ne puisse pas être retenue, par exemple, dans le cas de véhicules automobiles munis de dispositifs à accouplement vis- queux faisant office de dispositifs de blocage de différentiel. En outre, il a déjà été proposé de monter, au moins sur l'un des demiessieux qui transmettent le couple-moteur d'un différentiel une roue, un embrayage de désenclenchement pouvant être automati- quement débrayé par le signal de régulation du glissement de freinage (demande de brevet allemand P 3426747.6). Cependant, une telle mise en oeuvre de moyens supplémentaires n'est pas toujours acceptée. La présente invention a donc pour but de supprimer les in- convénients décrits précédemment propres aux systèmes de freinage connus et de fournir un système de freinage convenant à des véhicules automobiles dont toutes les roues sont motrices, et permettant égale- ment d'effectuer une régulation du glissement de freinage lorsque les différentiels d'essieu arrière et/ou de distribution sont bloqués, garantissant ainsi en toute circonstance la maniabilité et la stabi- lité de conduite du véhicule tout en maintenant une distance de frei- nage réduite. Il s'est avéré que ce but pouvait être atteint de manière étonnamment simple et techniquement évoluée par un système de freina- ge du type indiqué précédemment, caractérisé en ce que la pression de freinage régnant dans les freins de roues arrière peut être modulée selon une fréquence de régulation inférieure à celle de la pression de freinage régnant dans les freins de roues avant. Conformément à l'invention, la pression de freinage de l'es- sieu avant et de l'essieu arrière est donc régulée selon des vitesses différentes, tout au moins dans certaines situations. Alors que l'unité de régulation électronique adapte la pression de freinage des freins de roues avant, dont la contribution à la décélération est le plus souvent nettement plus grande, au comportement en rotation des roues et à la décélération du véhicule selon une vitesse optimale, les temps de réponse plus longs aux variations de la pression de freinage se produisant sur l'essieu arrière sont pris en compte par l'intermédiaire de la fréquence de régulation plus faible de la pres- - 3 - sion de freinage des roues arrière. Etant donné qu les roues arrière sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire du différentiel d'essieu arrière et à l'essieu avant par l'intermédiaire du différen- tiel de distribution, il se produit une augmentation apparente des couples d'inertie en raison de la transmission des couples de freina- ge exercés sur les roues avant. De plus, une augmentation effective des couples d'inertie est provoquée par les masses en rotation des arbres moteurs et des roues de différentiels supplémentaires. Etant donné l'augmentation des couples d'inertie et des temps de réponse qui en résultent, la pression était établie pendant trop longtemps dans certains systèmes de freinage classiques. Le même problème se posait avec la diminution de pression, ce qui provoquait l'apparition d'amplitudes de variation de pression relativement grandes qui se traduisaient par des phases de glissement importantes et par des os- cillations du chassis. De même, le fort glissement au niveau des roues arrière était extrêmement préjudiciable à la stabilité de con- duite. Les inconvénients décrits ci-dessus ont été supprimés par la configuration, conforme à l'invention, du système de freinage et, respectivement, des circuits correspondants. Conformément à un mode de réalisation avantageux de la pré- sente invention, la fréquence de régulation de la pression de freina- ge dans les freins de roues arrière - par rapport à celle de la pres- sion de freinage des roues avant - peut être réduite en fonction de critères relatifs à la dynamique du mouvement, en particulier en fonction de la décélération moyenne du véhicule et/ou de la vitesse du véhicule, la décélération moyenne du véhicule pouvant être déduite des signaux de capteurs, par exemple de la valeur de référence de la vitesse du véhicule en tenant compte de critères déterminés, et en combinant logiquement les valeurs mesurées. D'autre part, il est éga- lement possible d'implanter un transducteur de décélération sur le système de freinage pour déterminer la décélération du véhicule. Conformément à un autre mode de réalisation du système de freinage conforme à l'invention, la variation de la pression de frei- nage des freins de roues avant peut être régulée individuellement et elle peut être régulée conjointement dans les freins de roues arrière - 4 - selon le critère de "s&lection basse". En outre, conformément à un mode de r&alisation, il est pr&- vu de faire varier la pression de freinage en excitant, au moyen d'impulsions, des valves à commande électromagnétique d'augmentation et de diminution de la pression de freinage, et de réduire la fré- quence de régulation des freins de roues arrière en allongeant les trains d'impulsions ou, respectivement, les intervalles existant en- tre les impulsions d'augmentation ou de diminution de la pression. On aboutit à un résultat analogue ou identique en réduisant les diffé- rentes impulsions d'excitation des valves. En outre, un mode de réalisation de l'invention réside en ce que la composante de force de freinage des roue arri&re peut être ré- duite - pour améliorer la stabilité de conduite et latérale - en di- minuant la fréquence de régulation. Un système de freinage de type conforme à l'invention con- vient particulièrement bien à des véhicules automobiles -équipés de dispositifs à accouplement visqueux destinés à bloquer les différen- tiels d'essieu arrière et/ou de distribution. Les différents objets et caractéristiques de l'invention se- ront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue schématique de la transmission et des différentiels d'un véhicule automobile dont toutes les roues sont mo- trices, et des composants essentiels d'un système hydraulique de freinage muni d'un dispositif électronique de régulation du glisse- ment, - la figure 2, le bloc-diagramme de la configuration de principe des circuits permettant de réguler un système de freinage conforme à l'invention. Le véhicule dont toutes les roues sont motrices et qui est représenté à la figure 1 est équipé de trois différentiels, à savoir un différentiel de roues avant 1, un différentiel intermédiaire ou de répartition 2 et un différentiel d'essieu arrière 3. Dans le diff&- rentiel de répartition 2 et dans le différentiel d'essieu arrière 3 - 5 - sont prévus des dispositifs à accouplement visqutux 4, 5 faisant of- fice de dispositifs de blocage de différentiel. En effet, ces dispo- sitifs à accouplement visqueux comportent des ailettes engrenées qui sont en prise par l'intermédiaire d'un fluide très visqueux. Ces dis- positifs dits à accouplement visqueux 4, 5 établissent donc automati- quement un couple de blocage qui est fonction du régime et qui aug- mente à mesure que la différence de régime s'accroit. A la figure 1, le moteur d'entraînement du véhicule repré- senté, comprenant une boite de vitesses, est désigné par le chiffre de référence 6. Le différentiel de distribution 2, qui en l'occurence est conçu sous la forme d'un engrenage planétaire, transmet la puis- sance motrice, d'une part, par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement 7 au différentiel d'essieu arrière 3 et, d'autre part, par l'intermé- diaire d'un arbre 8 au différentiel de roues avant 1. A cet effet, une roue dentée 9 de l'engrenage planétaire (2) est reliée, par l'in- termédiaire d'une chaîne 10, à une roue dentée 11 montée sur l'arbre 8. A la figure 1, les roues avant sont désignées par VR, VL et les roues arrière par HR, HL. Le système de freinage du véhicule représenté comprend un générateur hydraulique de pression de freinage 12 auquel des freins de roues 16 à 19 sont reliés par l'intermédiaire de trois circuits de liquide de pression séparés hydrauliquement 13, 14, 15. Ces freins sont des freins à disque 16 à 19 qui, lorsque les freins sont action- nés, coopèrent avec les disques de frein correspondants 20 à 23. Pour alimenter le générateur hydraulique de pression de freinage 12 en énergie auxiliaire, il est prévu un réservoir hydraulique 24 et une pompe de liquide de pression à entraînement électromoteur 25. Des paires de valves 26, 27; 28, 29 et 30, 31 sont implan- tées sur les conduites de liquide de pression 13, 14, 15 menant du générateur de pression de freinage 12 aux freins de roues 16 à 19; ces paires de valves sont actionnées électriquement ou électromagné- tiquement et permettent de maintenir la pression de freinage constan- te, de l'abaisser ou de la rgaugmenter lors d'un freinage régulé. Les valves 26, 28 et 30 implantées sur le trajet de liquide de pression menant du générateur de pression de freinage 12 aux freins de roues - 6 - 16 à 19 font office de valves d'entrée, alors que les valves dites de sortie 27, 29 et 31, qui sont normalement fermées, permettent, après commutation, au liquide de pression de refluer vers un réservoir de compensation de pression 32 et, respectivement, 32' ou 32". La pres- sion de freinage est ainsi abaissée pour effectuer la régulation du glissement. Les réservoirs de compensation 32, 32' et 32" sont effecti- vement réunis structurellement et sont reliés au cÈté aspiration de la pompe hydraulique 25, de sorte que le liquide de pression, c'est- à-dire le liquide de freinage, qui est prélevé pour abaisser la pres- sion, peut être renvoyé dans le générateur de pression de freinage 12 et dans les circuits de freinage. Dans le système de freinage représenté, la pression de frei- nage régnant dans les freins de roues avant 16, 17 peut être régulée individuellement par l'intermédiaire des paires de valves 26, 27 et, respectivement, 28, 29, tandis que, pour les deux roues arrière HR, HL et, respectivement, pour les freins de roues arrière 18, 19, seule une paire commune de valves de commande de pression de freinage 30, 31 est disponible. En l'occurence, la pression de freinage régnant dans les freins de roues arrière 18, 19 est fonction de la roue ar- rière présentant le moins bon contact avec la chaussée, le critère appliqué étant celui dit de "sélection basse". Le comportement en rotation des différentes roues est mesuré en permanence par des capteurs de roue 33 à 36 qui transmettent leurs informations à une unité électronique de régulation 41 par l'intermé- diaire de lignes de signaux 37 à 40. L'unité de régulation 41 renfer- me des circuits électroniques destinés à mettre en forme, à combiner logiquement et à traiter les signaux mesurés ainsi qu'à produire les signaux de commande de la pression de freinage qui, après amplifica- tion, sont transmis aux différentes valves 26 à 31 par l'intermédiai- re des sorties A1 à A6, et qui permettent enfin de commander la va- riation de la pression de freinage au début de la régulation du glis- sement de freinage. En outre, dans le mode de réalisation représenté, le véhicu- le est équipé d'un capteur de décélération de véhicule 42 dont le si- - 7 - gnal de sortie est également transmis à l'unité de régulation 41 par l'intermédiaire d'une ligne électrique 43 et est pris en compte pour déterminer les signaux de commande de la pression de freinage, c'est- à-dire les signaux disponibles aux sorties A1 à A6. Le mode de fonctionnement des circuits électroniques situés à l'intérieur de l'unité de régulation 41 est illustré à la figure 2. Il peut s'agir de circuits logiques câblés ou de circuits commandés par programme, tels que des micro-ordinateurs. Les circuits électroniques et les circuits logiques destinés à déduire et à produire les signaux de commande de la pression de freinage d'une unité classique de régulation du glissement sont sym- bolisés par le bloc de commutation 44. Les valeurs mesurées et, res- pectivement, les informations relatives au comportement en rotation des différentes roues du véhicule sont transmises au bloc de commuta- tion 44 à l'aide des capteurs S1 à S4 correspondant aux capteurs de roue 33 à 36 de la figure 1. Par l'intermédiaire de lignes multidi- rectionnelles 45 et 46, des signaux d'excitation, résultant du trai- tement des signaux et de la combinaison logique effectués dans le bloc de commutation 44, sont transmis à des amplificateurs de commu- tation 47, 48 aux sorties A1 à A6 desquels sont enfin disponibles les signaux destinés à commander les valves de commande de la pression de freinage, par exemple les paires de valves 26, 27; 28, 29 et 30, 31 représentées à la figure 1. Cependant, pour résoudre les problèmes dus à la commande de toutes les roues et à la présence des dispositifs de blocage de dif- férentiels ou, respectivement, des dispositifs à accouplement vis- queux, la pression de freinage régnant dans les freins de roues ar- rière 18, 19 est modulée selon une fréquence de régulation différente de celle appliquée à la pression de freinage régnant dans les freins de roues avant 16, 17. A cet effet, le bloc de commutation 44 est re- lié, par l'intermédiaire de lignes de signaux 49, à un circuit auxi- liaire 50 au moyen duquel la modulation de la pression dans les freins de roues de l'essieu arrière est allongée par l'intermédiaire d'un étage de commutation 51 en tenant compte de la décélération mo- yenne du véhicule bFZG et de la vitesse du véhicule vFZG. Les sorties de l'amplificateur 47 conduisent aux paires de valves 2b, 27 et 28, 29 de l'essieu avant, tandis que les sorties A5 et A6 de l'amplificateur de commutation 48 mènent à la paire de val- ves 30, 31 de l'essieu arrière. En outre, dans le mode de réalisation décrit, lorsque la va- riation de la pression au niveau de l'essieu arrière est modifiée à l'aide du circuit 51, la décélération moyenne du véhicule -b, qui est mesurée au moyen d'un dispositif spécial de mesure de la décélération (en l'occurence d'un capteur de décélération au mercure 42 - voir également figure 1), est prise en compte. - Lorsque la pédale de frein est actionnée trop fortement, par exemple dans le cas d'un freinage d'urgence ou sur une chaussée glis- sante, l'une des roues avant ou les deux deviennent instables dans un premier temps. Conformément à l'invention, la pression de freinage régnant dans les freins de roues avant 16, 17 est alors modulée en fonction du comportement en rotation des roues. Etant donné que les essieux avant et arrière sont reliés par le dispositif à accouplement visqueux 4 et que les roues arrière sont reliées par le dispositif à accouplement visqueux 5, le couple de freinage et les variations de pression sont transmis aux roues arrière. Dans un véhicule de ce ty- pe, dont toutes les roues sont motrices et qui est équipé de diffé- rentiels à blocage commandé, les temps de réponse aux variations de pression sont relativement longs en raison du couplage des masses. Il se produit une augmentation apparente des couples d'inertie provoquée par les couples de transmission et, en outre, une augmentation effec- tive des couples d'inertie en raison des masses qui tournent en même temps. L'augmentation des couples d'inertie risque d'allonger l'ta- blissement de la pression de manière excessive, ce qui nécessite alors de réduire l'importante différence de pression. En raison des couples d'inertie, la baisse de pression dure elle aussi trop long- temps, ce qui provoque des vibrations dans le châssis et favorise l'apparition de phases de fort glissement. L'effet de couplage com- porte un autre risque, à savoir qu'en raison du synchronisme des vi- tesses de roues, la vitesse de référence du véhicule est temporaire- ment erronée car l'unité électronique ne peut plus détecter la vites- se effective du véhicule - décélération ou accéelration - du fait du très grand synchronisme des roues. Conformément à l'invention - pour conserver un freinage ef- ficace - la pression de freinage au niveau de l'essieu avant est mo- dulée selon une vitesse non réduite, tandis que la variation de la pression de freinage au niveau de l'essieu arrière est allongée et, respectivement, ralentie. Ceci'peut être réalisé facilement en allon- geant les intervalles existant entre les différentes impulsions d'augmentation et de réduction de pression. En réduisant la durée des impulsions et en conservant les intervalles ou les pauses entre les impulsions, on aboutit au même résultat. Le ralentissement de la modulation de la pression sur l'es- sieu arrière permet donc de prendre en compte l'élévation du couple d'inertie, empêchant ainsi tout freinage excessif ou tout glissement trop important des roues arrière, ce qui affecterait la stabilité de conduite du véhicule ou la stabilité des roues arrière dans les vira- ges. En l'absence des mesures prévues dans le cadre de la présente invention, la stabilité des deux roues arrière dans les virages pour- rait atteindre des valeurs trop faibles en raison de leur quasi-syn- chronisme. De manière appropriée, conformément à l'invention, la régu- lation de la pression au niveau des roues arrière est prévue pour que ces dernières fassent l'objet d'un freinage réduit ou évoluent dans une plage de glissement de freinage relativement faible. Comme indi- qué précédemment, le fait que les roues arrière restent stables pen- dant une durée plus longue permet, d'une part, d'améliorer la stabi- lité latérale et, d'autre part, de calculer la variable de référence de la vitesse du véhicule avec une précision accrue, ce qui s'est avéré très avantageux, notamment en cas de freinage selon des valeurs de friction réduites. - l f REVENDICATIONS 1. Système hydraulique de freinage à régulation du glisse- ment destiné à des véhicules automobiles dont toutes les roues sont motrices et qui sont équipésde dispositifs de blocage de différentiels, comprenant des capteurs pour m'esurer le comportement en rotation des roues et des circuits électroniques pour combiner logiquement et traiter les signaux des capteurs et pour produire des signaux de com- mande de la pression de freinage qui permettent de faire varier la pression de freinage régnant dans les différents freins de roues en fonction du comportement en rotation des roues et d'une variable de référence de la vitesse du véhicule, caractérisé en ce que la pres- sion de freinage régnant dans les freins de roues arrière (18, 19) peut être modulée selon une fréquence de régulation inférieure à cel- le appliquée à la pression de freinage régnant dans les freins de roues avant (16, 17). 2. Système de freinage conforme à la revendication 1, carac- térisé en ce que la fréquence de régulation de la pression de freina- ge dans les freins de roues arrière (18, 19) peut être réduite, par rapport à la fréquence de régulation de la pression de freinage des roues avant, en fonction de critères relatifs à la dynamique du mou- vement, en particulier en fonction de la décélération moyenne du vé- hicule (bFZG) et/ou de la vitesse du véhicule (vFzG). 3. Système de freinage conforme à la revendication 2, carac- térise en ce que la décélération moyenne du véhicule (bFZG) peut être déduite des signaux de capteurs, par exemple de la variable de réfé- rence de la vitesse du véhicule. 4. Système de freinage conforme à la revendication 2, carac- térisé en ce qu'un transducteur de décélération (42) est prévu pour déterminer la décélération du véhicule. 5. Système de freinage conforme aux revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la variation de la pression de freinage dans les freins de roues avant (16, 17) peut être régulée individuelle- ment, tandis qu'elle peut être régulée conjointement dans les freins - 11 - de roues arrière (18, 19) selon le critère de "sélection basse". 6. Système de freinage conforme aux revendications i à 5, caractérisé en ce qu'il est possible de faire varier la pression de freinage en excitant, au moyen d'impulsions, des valves à commande électromagnétique d'augmentation et de diminution de pression de freinage (26 à 31), et en ce que la fréquence de régulation de la pression de freinage dans les freins de roues arrière (18, 19) peut être abaissée en allongeant les trains d'impulsions, par exemple en augmentant les intervalles existant entre les impulsions d'augmenta- tion ou de diminution de la pression. 7. Système de freinage conforme aux revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est possible de faire varier la pression de freinage en excitant, au moyen d'impulsions, des valves à commande électromagnétique d'augmentation et de diminution de pression de freinage (26 à 31), et en ce que la fréquence de régulation des freins de roues arrière (18, 19) peut être abaissée en réduisant les différentes impulsions d'excitation des valves. 8. Système de freinage conforme aux revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la composante de force de freinage des roue ar- rière (HL, HR) peut être réduite en diminuant la fréquence de régula- tion. 9. Système de freinage conforme aux revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu pour des véhicules automobiles équipés de dispositifs à accouplement visqueux (4, 5) destines à blo- quer les différentiels d'essieu arrière et/ou de distribution (2, 3).