Brevet FR3151293A1 — publié le 20250124

L’invention concerne un dispositif (1) antiblocage d’une roue, disposé dans un circuit hydraulique de pression entre un maître-cylindre (2) et au moins un étrier (3) de frein de la roue, notamment d’un aéronef. Selon l’invention, le dispositif comprend : - un élément centrifuge (4) fixé à une jante (5) de la roue et déplaçable d’une position rétractée lorsque la roue tourne en deçà d’une vitesse seuil, à une position déployée par la force centrifuge générée lorsque la roue tourne au-delà de la vitesse seuil ; - un système de régulation de pression (6) comprenant une entrée hydraulique (6a) connectée d’une part au maître-cylindre (2) et une sortie hydraulique (6b) connectée à une entrée hydraulique de l’étrier de frein (3), le système de régulation de pression (6) étant déplaçable entre une position de fermeture du circuit hydraulique lorsque l’élément centrifuge (4) est en position rétractée, et une position d’ouverture du circuit hydraulique entrainé par l’élément centrifuge (4) en position déployée. Figure pour l’abrégé : Fig. 5 Dispositif antiblocage d’un roue et système de freinage équipé d’un tel dispositif La présente invention se rapporte au domaine technique des systèmes de freinage pour les véhicules, et plus particulièrement à un dispositif antiblocage pour une roue. Le dispositif est particulièrement approprié, mais pas exclusivement, aux systèmes de freinage des avions légers, c’est-à-dire du type ULM, ou plus généralement des avions présentant un poids inférieur à 5,7 tonnes. Art antérieur Dans les systèmes de freinage classiques, notamment pour les aéronefs, une pression hydraulique est généralement appliquée aux étriers de frein pour exercer une force de freinage sur des disques de frein équipant les roues. Cependant, dans certaines situations, notamment lors de freinages brusques, les roues peuvent se bloquer, ce qui entraîne une perte de contrôle du véhicule. Pour contrer ce problème, des systèmes antiblocages de roues, aussi appelés en anglais systèmes « antiskid », ont été développés. L'antiskid est conçu pour améliorer la capacité de freinage et aider à maintenir la stabilité directionnelle de l'avion pendant les phases critiques de décollage et d’atterrissage. Un système d'antiskid connu utilise des capteurs pour mesurer la vitesse des roues de l'avion pendant le freinage. Si les capteurs détectent que l'une des roues commence à se bloquer, le système d'antiskid intervient pour réduire automatiquement la pression de freinage sur cette roue spécifique. En réduisant la pression de freinage, l'antiskid permet aux roues de continuer à tourner, évitant ainsi le blocage et la perte de contrôle de l'avion. Le blocage des roues peut entraîner plusieurs conséquences indésirables, notamment une augmentation de la distance de freinage, une usure excessive des pneus, des dérapages incontrôlés ou même la perte de direction de l'avion. L'antiskid contribue à prévenir ces situations en permettant un freinage efficace tout en maintenant la stabilité directionnelle de l'aéronef. Les systèmes antiskid de l’art antérieur sont généralement coûteux, complexes et nécessitent une alimentation électrique, ce qui peut présenter un problème, par exemple en cas de défaillance du système électrique. De plus, l'intégration des systèmes antiskid dans le circuit hydraulique du système de freinage peut nécessiter d'importantes modifications du système de freinage existant, ce qui peut être coûteux et complexe. L’un des buts de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur, en proposant un dispositif antiskid qui ne nécessite aucune alimentation électrique, qui est de conception fiable et qui peut être facilement intégré dans un système de freinage existant sans nécessiter de modifications majeures. A cet effet, il a été mis au point un dispositif antiblocage d’une roue disposé dans un circuit hydraulique de pression entre un maître-cylindre et au moins un étrier de frein de la roue. Selon l’invention, le dispositif comprend un élément centrifuge fixé à une jante de la roue, et déplaçable d’une position rétractée lorsque la roue tourne en deçà d’une vitesse seuil, à une position déployée par la force centrifuge générée lorsque la roue tourne au-delà de la vitesse seuil. Cette caractéristique permet d'éviter l'utilisation de capteurs électroniques pour la détection de la vitesse de rotation, améliorant ainsi la fiabilité du système et évitant le besoin d'une alimentation électrique. De plus, le dispositif de l’invention comprend un système de régulation de pression comprenant une entrée hydraulique connectée d’une part au maître-cylindre et une sortie hydraulique connectée à une entrée hydraulique de l’étrier de frein, le système de régulation de pression étant déplaçable entre une position de fermeture du circuit hydraulique lorsque l’élément centrifuge est en position rétractée, et une position d’ouverture du circuit hydraulique entrainé par l’élément centrifuge en position déployée, notamment dans laquelle il libère le circuit hydraulique et autorise une distribution de pression vers l’étrier. Cette caractéristique garantit une réponse rapide et fiable en cas de blocage potentiel de la roue. En pratique, la pression dans l’étrier s’oppose à la force centrifuge. En d’autres termes, il y a un équilibre de pression entre la pression générée par le déploiement de l’élément centrifuge et la pression à l’intérieur de l’étrier. Plus la vitesse de la roue diminue, moins la force centrifuge est suffisante pour maintenir la pression, et la pression dans l’étrier repousse donc le système de régulation dans la position de fermeture du circuit. En dessous de la vitesse seuil, il n’y a plus de frein. Pour pallier ce défaut, il est possible d’équiper le système de freinage de deux étriers de freins, ou bien d’un système de dérivation tel qu’il sera décrit ci-après. Une autre solution consiste monter un ressort préchargé pour repousser le système de régulation dans une position d’ouverture intermédiaire du circuit hydraulique. De cette manière, dès que l’élément centrifuge n’est plus capable d’assurer une pression, c’est le ressort qui prend le relai et qui assure une pression plus faible. A titre d’exemple si la pression est régulée à 40 bars avec l’élément centrifuge, la pression peut retomber à 15 bars avec le ressort préchargé, au lieu de 0, lorsque la roue tourne ne deçà de la vitesse seuil. Selon une forme de réalisation particulière, le dispositif comprend une fusée de roue, le système de régulation de pression du circuit hydraulique est intégré dans la fusée de la roue, et la fusée comprend : - une entrée hydraulique latérale connectée d’une part au maître-cylindre et d’autre part à l’entrée hydraulique du système de régulation de pression ; - une sortie hydraulique axiale connectée d’une part à la sortie hydraulique du système de régulation de pression et d’autre part à l’entrée hydraulique de l’étrier de frein. Ceci permet d’améliorer l'intégration du système de régulation de pression, réduit la complexité du système de freinage, et permet une installation plus facile dans les systèmes de freinage existants. Selon une forme de réalisation particulière, le système de régulation de pression comprend une tige montée coulissante axialement dans la fusée, destinée à être poussée par l’élément centrifuge en position déployée, et à pousser une soupape pour passer d’une position de fermeture à une position d’ouverture du circuit hydraulique. Cela offre une transition fluide entre les positions d'ouverture et de fermeture du circuit hydraulique, augmentant ainsi l'efficacité du système de freinage. Selon une forme de réalisation particulière, l’élément centrifuge comprend au moins un bras pivotant, par exemple en forme de L, avec une première extrémité lestée et une deuxième extrémité destinée à venir pousser la tige lorsque le bras est pivoté en position déployée. Cette conception particulière garantit une bonne sensibilité à la force centrifuge, améliorant ainsi la précision du système. La soupape se présente par exemple sous la forme d’un piston tubulaire avec deux épaulements définissant entre eux une chambre annulaire. Le piston comprend des orifices entre les deux épaulements pour former l’entrée hydraulique du système de régulation de pression et mettre la chambre annulaire en communication avec l’intérieur du piston. La chambre annulaire est en communication avec l’entrée hydraulique de la fusée, et une extrémité du piston opposée à la tige comprend la sortie hydraulique du système de régulation de pression en communication avec la sortie hydraulique de la fusée, obturée par une bille, la bille étant destinée à être poussée par une protubérance solidaire d’une partie fixe de la fusée lorsque la soupape est poussée par la tige pour ouvrir le circuit hydraulique. De préférence, la bille est ramenée en position d’obturation de la sortie hydraulique du système de régulation de pression par un ressort disposé dans le piston tubulaire, de sorte à assurer un contrôle précis de la pression hydraulique dans le système de freinage. L’invention présente donc une solution technique fiable, simple et facilement intégrable à un système de freinage existant, améliorant ainsi la sécurité et l'efficacité du système de freinage, notamment pour les aéronefs. De préférence, l’élément centrifuge comprend une base à laquelle deux bras sont articulés, destinée à venir se positionner au niveau d’un moyeu de la jante, les bras sont diamétralement opposés par rapport à la base, et la base est fixée à la jante par un système de serrage comprenant au moins deux tiges vissées dans la base, diamétralement opposés par rapport à la base, et terminée par des extrémités épaulées de sorte que le serrage des tiges vient enserrer des bras de la jante et fixer solidement l’élément centrifuge à la jante. L’invention fournit également un système de freinage d’une roue comprenant au moins un étrier de frein relié hydrauliquement à une sortie hydraulique d’un maître-cylindre par l’intermédiaire du dispositif antiblocage précité. Cependant, dans cette configuration avec un seul étrier, si le dispositif antiblocage ne comprend pas de ressort préchargé comme décrit ci-avant, cela implique qu’en dessous de la vitesse seuil le système de freinage n’est plus opérationnel. Pour pallier cet inconvénient, il est possible d’équiper le système de freinage d’une conduite de dérivation, connue sous le terme anglais « by-pass » comprenant de moyens de régulation de pression, tels qu’une soupape ou une vanne de régulation, reliant également hydrauliquement l’étrier de frein à la sortie hydraulique du maître-cylindre. De cette manière, si une pression relativement élevée, à ajuster en fonction des moyens de régulation de pression, est appliquée sur la pédale de frein, la pression est injectée dans l’étrier en dérivation ou contournement du dispositif antiblocage pour permettre le freinage. Selon une autre forme de réalisation, la roue comprend un deuxième étrier de frein relié hydrauliquement et directement à une deuxième sortie hydraulique du maître-cylindre. Cela permet une intégration facile du dispositif dans les systèmes de freinage existants, sans nécessiter de modifications majeures. De cette manière, lorsque la rotation de la roue est bloquée, ou très nettement diminuée, le système permet de désactiver l’un des étriers, et donc de faire perdre 50% de puissance de freinage sur la roue. Bien entendu, les 50% sont modulables en agissant sur le diamètre des pistons des étriers. est une vue en perspective d’une jante comprenant un système de freinage avec deux étriers, un dispositif antiskid, et illustrant le circuit hydraulique avec le maître-cylindre. est une vue illustrant le positionnement des maîtres-cylindres d’un pédalier de freinage d’un aéronef. ] est une vue en coupe longitudinale d’un maître-cylindre mis en œuvre dans l’invention. est une vue en perspective éclatée d’une jante d’un aéronef et d’un système de freinage intégrant le dispositif antiskid selon l’invention. est une vue en coupe longitudinale de la jante et du système de freinage intégrant le dispositif antiskid, assemblés, de la . est une vue en perspective et en coupe longitudinale du piston tubulaire du système de régulation de pression mis en œuvre dans l’invention. est une vue en perspective d’une jante comprenant un système de freinage selon une autre forme de réalisation, avec un seul étrier, un dispositif antiskid, et illustrant le circuit hydraulique avec le maître-cylindre et une conduite dérivation. est une vue en coupe longitudinale de la jante, et du système de freinage intégrant le dispositif antiskid, assemblés, de la , intégrant un ressort préchargé de maintien de pression. Description détaillée de l’invention En référence aux figures 1 à 8, l’invention concerne un dispositif (1) antiblocage pour une roue lors du freinage, idéalement conçu pour les aéronefs légers, et communément appelé « antiskid » en anglais. Ce dispositif (1) est positionné dans un circuit hydraulique de pression qui relie un maître-cylindre (2) à au moins un étrier (3) de frein de la roue. De préférence, le système de freinage comprend deux étriers (3), dont un premier étrier est relié hydrauliquement à une première sortie hydraulique du maître-cylindre (2), et un deuxième étrier (3) de frein est relié hydrauliquement à une deuxième sortie du maître-cylindre (2) par l’intermédiaire du dispositif (1) antiblocage. De cette manière, lorsque le dispositif (1) selon l’invention est activé, il empêche la distribution de pression vers l’un des étriers (3) de sorte à réduire, dans l’exemple ci-dessus, la puissance de freinage de 50%. En référence à la qui représente un pédalier de freinage d’un avion léger, c’est-à-dire avec deux pédales de frein, une pour chaque roue principale du train d'atterrissage, chaque pédale actionne un maître-cylindre (2) par une tige de poussée (2a). Ici, chaque maître-cylindre (2) présente deux tiges de poussée (2a), notamment coaxiales et opposées, deux sorties hydrauliques indépendantes (2b), et deux entrées hydrauliques indépendantes (2c). De cette manière, lorsque le pilote appuie sur une pédale de frein, les tiges de poussée (2a) exercent chacune une force sur le maître-cylindre (2). En référence à la , le maître-cylindre (2) comprend deux chambres (2d) distinctes, chacune reliée à un circuit de freinage différent pour chacun des étriers (3). À l'intérieur de chaque chambre, il y a un piston qui se déplace lorsque la pédale de frein est enfoncée. La pression exercée sur le liquide de frein par le déplacement des pistons est transmise aux conduites hydrauliques du système de freinage. Lorsque la pression hydraulique est générée, elle est distribuée aux étriers (3) de frein. Cela provoque l’appui des plaquettes de frein contre le disque de frein, ce qui ralentit ou arrête la rotation des roues. En référence aux figures 4 à 6, le dispositif (1) antiskid selon l’invention comprend principalement un élément centrifuge (4), solidement attaché à une jante (5) de la roue. L'élément centrifuge (4) est capable de se déplacer entre une position rétractée, illustrée , et observée lorsque la roue tourne à une vitesse inférieure à une certaine vitesse seuil, par exemple 15 km/h, et une position déployée, qui est induite par la force centrifuge lors que la roue dépasse la vitesse seuil par exemple 20 km/h. L'utilisation de cet élément centrifuge (4) élimine le besoin de capteurs électroniques, augmentant ainsi la robustesse du dispositif (1) et réduisant les efforts de maintenance. En complément de l'élément centrifuge (4), le dispositif (1) intègre un système de régulation de pression (6). Ce dernier comprend une entrée hydraulique (6a), connectée au maître-cylindre (2), et une sortie hydraulique (6b), connectée à l'entrée hydraulique de l'étrier (3) de frein. Le système de régulation de pression (6) est conçu pour être déplacé entre une position de fermeture du circuit hydraulique, illustrée à la , lorsque l'élément centrifuge (4) est en position rétractée, dans laquelle la distribution de pression vers l’étrier (3) est empêchée, et une position d'ouverture du circuit hydraulique, lorsque l'élément centrifuge (4) est déployé, dans laquelle la distribution de pression vers l’étrier (3) est autorisée. Cette caractéristique assure une modulation précise de la pression hydraulique en fonction de la vitesse de la roue, prévenant ainsi tout risque de blocage de la roue lors du freinage. Le système de régulation de pression (6) est de préférence incorporé à une fusée (7) de la roue, ce qui simplifie la conception du système de freinage et facilite son installation. La fusée (7) comprend une entrée hydraulique latérale (7a), reliée au maître-cylindre (2) et au système de régulation de pression (6), ainsi qu'une sortie hydraulique axiale (7b), reliée à la sortie (6b) du système de régulation de pression (6) et à l'étrier (3) de frein. Le système de régulation de pression (6) comprend une tige (8) montée coulissante axialement et de manière étanche dans la fusée (7). Celle-ci est conçue pour être poussée par l'élément centrifuge (4) en position déployée et pour actionner une soupape (9) également montée coulissante de manière étanche dans la fusée (7). L'élément centrifuge (4) est par exemple doté d'un bras (4a) en forme de L, deux bras (4a) dans la forme de réalisation illustrée et pour des raisons d’équilibrage, pivotants, avec une première extrémité (4a1) lestée et une deuxième extrémité (4a2) destinée à pousser la tige (8) lors de son pivotement en position déployée. L’élément centrifuge (4) comprend une base (4b) à laquelle les bras (4a) sont articulés. Cette base (4b) est destinée à venir se positionner au niveau du moyeu de la jante (5). Les bras (4a) sont sensiblement diamétralement opposés par rapport à la base (4b). La base (4b) est fixée à la jante (5) par un système de serrage comprenant deux tiges (4c) vissées dans la base (4b) et terminée par des extrémités épaulées (4c1). Le serrage des tiges (4c) vient enserrer les bras de la jante (5) à la manière d’un étau et fixer solidement l’élément centrifuge (4) à la jante (5). En référence à la , la soupape (9) destinée à être poussée par la tige (8) est par exemple sous la forme d’un piston tubulaire qui présente deux épaulements (9a) définissant une chambre annulaire (9b) entre eux. Le piston comporte des orifices (9c) entre ces deux épaulements (9a) pour mettre la chambre annulaire (9b) en communication avec l'intérieur du piston et former l’entrée hydraulique (6a) du système de régulation de pression (6). Une extrémité du piston opposée à la tige (8) intègre la sortie hydraulique (6b) qui est en communication avec la sortie (7b) de la fusée (7). De préférence, une bille (10) est utilisée pour obturer la sortie hydraulique (6b) de la soupape (9). Elle est poussée par une protubérance (11), solidaire d’une partie fixe (12) de la fusée (7), lorsque la soupape (9) est actionnée par la tige (8) pour ouvrir le circuit hydraulique. Un ressort (13) est disposé dans le piston tubulaire pour ramener la bille (10) en position d'obturation de la sortie hydraulique (6b) du système de régulation de pression (6). La partie fixe (12) qui présente la protubérance est par exemple sous la forme d’un bouchon qui vient obturer l’extrémité de la fusée (7), dans lequel est ménagé un conduit qui forme la sortie hydraulique (7b) de la fusée (7). Le conduit débouche dans la fusée (7) de manière excentrée par rapport à la protubérance (11). Selon une autre forme de réalisation, il est possible que le système de freinage ne comprenne qu’un seul étrier (3) par roue. Dans cette configuration, et afin de garder un freinage opérationnel lorsque la roue tourne en deçà de la vitesse seuil, le dispositif antiblocage (1) peut comprendre un ressort (15) préchargé monté pour repousser le système de régulation de pression (6) dans une position d’ouverture intermédiaire du circuit hydraulique en assurant une certaine quantité de pression. Cet exemple est illustré , le ressort (15) étant positionné autour de la tige de poussée (8), notamment dans le corps de la fusée (7), en appui contre une partie de la fusée et en contre appui contre la soupape (9). Selon un autre exemple illustré à la , le système de freinage comprend une conduite de dérivation (14), également connue sous le terme anglais "by-pass", équipée de moyens de régulation de pression, tels qu'une soupape (14a) ou une vanne de régulation (14b), qui établissent une liaison hydraulique avec l’étrier (3) de frein raccordé à la sortie hydraulique (2b) du maître-cylindre (2). Lorsque la pédale de frein est enfoncée avec une pression relativement élevée, ajustable selon les caractéristiques des moyens de régulation de pression (14a ou 14b), cette pression est injectée dans l'étrier (3) en dérivation ou en contournement du dispositif antiblocage (1). Cette configuration présente plusieurs avantages et effets techniques : De cette manière, cela garantit également que le freinage reste opérationnel même en cas de dysfonctionnement du dispositif antiblocage, améliorant ainsi la sécurité globale du système. Il ressort de ce qui précède que l’invention fournit bien un dispositif antiskid qui ne nécessite aucune alimentation électrique, qui est de conception fiable et qui peut être facilement intégré dans un système de freinage existant sans nécessiter de modifications majeures. Dispositif (1) antiblocage d’un roue disposé dans un circuit hydraulique de pression entre un maître-cylindre (2) et au moins un étrier (3) de frein de la roue, notamment d’un aéronef caractérisé en ce qu ’il comprend : - un élément centrifuge (4) fixé à une jante (5) de la roue et déplaçable d’une position rétractée lorsque la roue tourne en deçà d’une vitesse seuil, à une position déployée par la force centrifuge générée lorsque la roue tourne au-delà de la vitesse seuil ; - un système de régulation de pression (6) comprenant une entrée hydraulique (6a) connectée d’une part au maître-cylindre (2) et une sortie hydraulique (6b) connectée à une entrée hydraulique de l’étrier de frein (3), le système de régulation de pression (6) étant déplaçable entre une position de fermeture du circuit hydraulique lorsque l’élément centrifuge (4) est en position rétractée, et une position d’ouverture du circuit hydraulique entrainé par l’élément centrifuge (4) en position déployée. Dispositif (1) anti blocage des roues selon la revendication 1, caractérisé en ce qu ’ il comprend une fusée (7) de roue, le système de régulation de pression (6) est intégré dans la fusée (7), et la fusée (7) comprend : - une entrée hydraulique latérale (7a) connectée d’une part au maître-cylindre (2) et d’autre part à l’entrée hydraulique (6a) du système de régulation de pression (6) ; - une sortie hydraulique axiale (7b) connectée d’une part à la sortie hydraulique (6b) du système de régulation de pression (6) et d’autre part à l’entrée hydraulique de l’étrier de frein (3). Dispositif (1) antiblocage d’une roue selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de régulation de pression (6) comprend une tige (8) montée coulissante axialement dans la fusée (7), destinée à être poussée par l’élément centrifuge (4) en position déployée, et à pousser une soupape (9) pour passer d’une position de fermeture à une position d’ouverture du circuit hydraulique. Dispositif (1) antiblocage d’une roue selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’élément centrifuge (4) comprend au moins un bras (4a) pivotant avec une première extrémité (4a1) lestée et une deuxième extrémité (4a2) destinée à venir pousser la tige (8) lorsque le bras (4a) est pivoté en position déployée. Dispositif (1) antiblocage d’une roue selon l’une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la soupape (9) se présente sous la forme d’un piston tubulaire présentant deux épaulements (9a) définissant entre eux une chambre annulaire (9b), le piston comprend des orifices (9c) entre les deux épaulements (9a) pour former l’entrée hydraulique (6a) du système de régulation de pression (6) et mettre la chambre annulaire (9b) en communication avec l’intérieur du piston, la chambre annulaire (9b) étant en communication avec l’entrée hydraulique (7a) de la fusée (7), et une extrémité du piston opposée à la tige (8) comprend la sortie hydraulique (6b) du système de régulation de pression (6) en communication avec la sortie hydraulique (7b) de la fusée (7), obturée par une bille (10), la bille (10) étant destinée à être poussée par une protubérance (11) solidaire d’une partie fixe (12) de la fusée (7) lorsque la soupape (9) est poussée par la tige (8) pour ouvrir le circuit hydraulique. Dispositif (1) antiblocage des roues selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bille (10) est ramenée en position d’obturation de la sortie hydraulique du système de régulation de pression (6) par un ressort (13) disposé dans le piston tubulaire. Dispositif (1) antiblocage des roues selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu ’ il comprend un ressort (15) préchargé repoussant le système de régulation de pression (6) dans une position d’ouverture intermédiaire du circuit hydraulique. Dispositif (1) antiblocage des roues selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément centrifuge (4) comprend une base (4b) à laquelle deux bras (4a) sont articulés, destinée à venir se positionner au niveau d’un moyeu de la jante (5), les bras (4a) sont diamétralement opposés par rapport à la base (4b), et la base (4b) est fixée à la jante (5) par un système de serrage comprenant au moins deux tiges (4c) vissées dans la base (4b), diamétralement opposés par rapport à la base (4b), et terminée par des extrémités épaulées (4c1) de sorte que le serrage des tiges (4c) vient enserrer des bras de la jante (5) et fixer solidement l’élément centrifuge (4) à la jante (5). Système de freinage d’une roue comprenant au moins un étrier (3) de frein relié hydrauliquement à une sortie hydraulique (2b) d’un maître-cylindre (2) par l’intermédiaire du dispositif (1) antiblocage d’une roue de l’une des revendications 1 à 8. Système de freinage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’une conduite de dérivation (14) équipée de moyens de régulation de pression, tels qu’une soupape (14a) ou une vanne de régulation (14b), reliant également hydrauliquement l’étrier (3) de frein à la sortie hydraulique (2b) du maître-cylindre (2). Système de freinage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la roue comprend un deuxième étrier (3) de frein relié hydrauliquement et directement à une deuxième sortie hydraulique (2b) du maître-cylindre (2).