FR2478561A1

FR2478561A1 - Systemes de freinage anti-patinage pour vehicules

Info

Publication number: FR2478561A1
Application number: FR8104869A
Authority: FR
Inventors: Alan Leslie Harris; Alfred Kenneth White
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1981-09-25
Also published as: FR2478561B1; DE3109495C2; JPS56146446A; US4414630A; DE3109495A1

Abstract

INVENTION CONCERNANT LE FREINAGE DES VEHICULES. SYSTEME DE FREINAGE ANTI-PATINAGE, COMPRENANT UN ENSEMBLE MODULATEUR DE LA PRESSION DU FLUIDE APPLIQUE A L'ACTUATEUR 7 D'UNE ROUE DU VEHICULE, UN CAPTEUR DE DECELERATION DE ROUE 9, 15, 17 ASSOCIE A UN DISPOSITIF ELECTRONIQUE 13 DE COMMANDE; UN CAPTEUR DE PRESSION 10 FOURNIT UN SIGNAL CORRESPONDANT A LA PRESSION ACTUELLE DE L'ACTUATEUR ET LE SIGNAL DE DECELERATION EST COMPARE DANS LE DISPOSITIF 13 A UNE VALEUR DE SEUIL DE DECELERATION SUSCEPTIBLE DE VARIER. APPLICATION A LA REALISATION D'UN SYSTEME DE FREINAGE FONCTIONNANT DE FACON FIABLE.

Description

La présente invention, concernant le freinage

des véhicules, est plus spécifiquement relative à un sys-

tème de freinage anti-patinage pour véhicule, d'un genre comprenant un ensemble modulateur servant à moduler la pression du fluide appliqué à un actuateur de frein, un capteur de décélération servant à mesurer la décélération d'une roue freinée et un dispositif électronique de commande

adapté à commander le fonctionnement de l'ensemble modu-

lateur en réponse à des signaux produits par le capteur de

décélération.

La régularité et l'efficacité du fonctionne-

ment de ces systèmes dépendent de la vitesse à laquelle un état de patinage imminent peut être détecté de façon fiable. Il est bien connu que dans de tels systèmes le dispositif de commande électronique compare le signal de décélération produit par le capteur de décélération à une valeur de seuil prédéterminée et met en action une

vanne modulatrice de l'ensemble modulateur de façon à ré-

duire la pression du frein lorsque le signal de décéléra-

tion dépasse la valeur de seuil. Cependant, comme la valeur

de décélération indiquant un état de patinage varie grande-

ment pour des valeurs de friction entre route et roue différentes il est nécessaire de choisir une valeur de seuil suffisamment élevée pour permettre un freinage normal sur des surfaces à valeur de/< élevée sans que les freins soient relâchés inutilement. Ceci veut dire que sur une surface à faible / un état de patinage n'est pas détecté le plus tôt possible, mais seulement après que la vitesse de la roue aura chuté d'une quantité importante par rapport à la vitesse du véhicule, d'o il s'ensuit que la durée

de récupération de la vitesse de la roue est inutile-

ment allongée et que la stabilité du véhicule est diminuée par suite d'une réduction de la résistance de la roue à l'encontre d'un glissement latéral. Si la valeur de seuil choisie est trop faible, un signal de patinage peut ttre émis comme suite au passage de la roue sur des bosses de la chaussée ou

des déflexions du pneumatique et de l'organe de suspen-

sion qui se produisent lorsqu'ils supportent des

modifications du couple de freinage.

On a proposé d'établir un système comportant deux valeurs de seuil discrètes et de passer à la valeur inférieure une fois que la valeur de seuil supérieur a été franchie. Ce principe aide & résoudre

le problème énoncé ci-dessus, mais n'est pas suffisam-

ment souple pour remédier à des états de surface de

chaussée (valeurs de/,-) qui changeraient constamment.

On a également proposé un système dans lequel le seuil de décélération varie de manière continue en réponse à un signal qui correspond à la vitesse de modification de la pression de l'actuateur de frein. Néanmoins aucun de ces systèmes antérieurement proposes aient capable de s'opposer au phénomène connu de "ralentissement lent|' qui tend & se produire au cours d'un freinage modéré sur des surfaces à faible t avec des essieux à inertie relativement grande, tels que les essieux moteurs de véhicules commerciaux, en particulier lorsque l'inertie de l'essieu est accrue par un dispositif retardateur. Le ralentissement lent consiste dans la décélération progressive d'une roue freinée qui tend ainsi à se bloquer, la décélération s'effectuant à une vitesse

intérieure à la valeur de seuil de décélération pré-

déterminée. Souvent les essieux sont pourvus de comparateurs, lesquels comparent les vitesses des

roues sur le mime essieu afin de détecter le ralentis-

sement lent d'une des roues, mais lorsque les roues décélèrent ensemble à la m8me vitesse, cet état

n'est pas détecté.

Conformément à l'invention, un système de freinage du genre exposé incorpore un capteur de pression fournissant un signal qui correspond à la pression actuelle de l'actuateur de frein et un signal de décélération produit par le capteur de décélération est comparé à une valeur de seuil de décélération dans le dispositif de commande, la valeur de seuil de décélération variant en réponse au

signal de pression actuel suivant une relation pré-

déterminée entre la valeur du seuil et la pression, ladite relation prédéterminée procurant une valeur de seuil plus élevée pour une pression d'actuateur

de frein plus grande.

Pour tout véhicule donné, une décélération de véhicule connue résultera de l'application d'une pression d'actionnement de frein donnée. Au cours du freinage normal, la décélération de rotation de la roue doit correspondre sensiblement à la décélération linéaire du véhicule. Ainsi, en choisissant ladite relation prédéterminée de façon telle que sur toute la gamme des pressions de freinage la valeur du seuil de décélération correspondant à une pression de frein donnée ne soit que légèrement supérieure à la valeur prévue de la décélération du véhicule au cours du freinage normal pour cette pression de frein, un état de patinage imminent peut être très

rapidement détecté pour toute valeur de /4.

On considérera par exemple un véhicule dans lequel le dispositif de commande est réglé pour avoir

une décélération de roue de 0,4 g lorsque la pres-

sion de freinage est de 2068,4 kPa. Si les freins du véhicule étaient appliqués à cette pression, le

dispositif de commande réglerait le seuil de décélé-

ration à une valeur pouvant 9tre voisine de 0,7 S. Ainsi, tandis que le véhicule roule sur une bonne chaussée correspondant à une valeur de/& d'au moins 0,4, il ne devrait pas se produire de patinage. Si cependant le véhicule passe sur une surface avec un / inférieur à 0,4, la décélération de la roue augmentera, tandis qu'un patinage s'instaurera. La détection fonctionnera lorsque la décélération de la roue dépassera 0, 7 g. Ceci constitue une amélioration appréciable par rapport aux systèmes existants qui ne détecteront le patinage que bien plus tard, lorsque la roue aura atteint la décélération de seuil (normalenes1t comprise entre 1, 2 g et 1,8 g suivant

le type du véhicule).

Pour des véhicules présentant une grande variation entre le poids avec chargement et le poids à vide on peut prévoir des moyens pour faire varier ladite relation déterminée en réponse à un signal indiquant la charge supportée par le véhicule, afin de compenser le fait que la relation 'pression de frein/décélération du véhicule" varie en fonction du poids brut du véhicule. La relation prédéterminée est modifiée de façon que la valeur de seuil de

décélération associée à une valeur de pression quel-

conque soit réduite en correspondance avec une augmen-

tation du poids brut du véhicule.

De préférence la relation prédéterminée est modifiée, en réponse & la charge supportée,-en modifiant le signal traduisant la pression du frein

de roue.

La présente invention est particulièrement applicable à un véhicule à essieux multiples, dans lequel chaque essieu est pourvu d'un dispositif de commande anti-patinage séparé pour commander les freins sur l'essieu respectif. Lorsqu'on utilise une unité de commande combinée, il est connu de détecter le ralentissement lent en comparant les vitesses des roues sur les différents essieux; mais lorsque chaque essieu est pour-vu pour la commodité d'un système de commande de patinage indépendant, dans un but de normalisation et pour éviter les connexions

électriques entre essieux, ceci n'est pas faisable.

Une difficulté, qui peut survenir quand on a des essieux à inertie relativement basse, vient de ce que les roues peuvent présenter des décélérations relativement élevées au cours d'un freinage optimal

sans patinage, lorsque les roues sont ralenties ini-

tialement depuis la vitesse synchrone du véhicule Jusqu'à une vitesse plus basse pour laquelle se

produit le glissement optimal.

Lorsque le système selon l'invention est

appliqué aux freins d'un essieu à inertie relative-

ment basse, le seuil de décélération est réglé de préférence de façon à prendre une valeur initiale relativement élevée qui est réduite au bout d'un temps prédéterminé & une valeur en accord avec la

relation prédéterminée.

De préférence, la valeur de seuil initiale relativement élevée est produite en inhibant le signal de pression pendant une durée prédéterminées

après quoi l'inhibition cesse.

On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention avec référence aux dessins parmi lesquels: - la figure 1 fournit diverses courbes de vitesse de roue et de véhicule en fonction du temps, qui exposent le phénomène du ralentissement lent et indiquent l'état de freinage optimal; - la figure 2 montre deux courbes qui sont celles des dérivées négatives des courbes de vitesse

de roue de la figure 1, ainsi qu'une courbe fournis-

sant la variation du seuil de décélération du cir-

cuit de la figure 3 en fonction du temps, pour une pression de frein de roue constante; - la figure 3 est un schéma-bloc d'un système de freinage anti-patinage selon l'invention; - la figure 4 est un schéma de circuits plus détaillé d'un dispositif de commande destiné à 9tre utilisé dans le schéma-bloc de la figure 3 et - la figure 5 est un graphe en relation

avec le circuit de la figure 3.

Sur la figure 1, les courbes A et B sont res-

pectivement celles des vitesses du véhicule et de roue en fonction du temps, pour un véhicule freiné jusqu'à l'arrtt, dans l'état de freinage optimal. à l'instant t0 auquel les freins sont tout d'abord appliqués, la vitesse du véhicule et la vitesse de la roue sont les

amoes, mais la roue est ensuite ralentie plus rapide-

uent que le véhicule pour amener la roue à l'état de glissement optimal. La courbe C de la figure 2 est celle de la dérivée, changée de signe, de la courbe B et montre que le ralentissement de rotation de la roue Jusqu'à l'état de glissement optimal produit une bosse

marquée initiale dans la courbe de décélération pré-

sentant une orgte à l'instant tl, mais ensuite la

décélération de la roue se règle à une valeur constante.

La courbe D de la figure 1 et la courbe E

de la figure 2 correspondent à un état de ralentisse-

ment lent dans lequel la roue freinée décélère de

plus en plus jusqu'à un état bloqué à l'instant t2.

On n'a pas représenté la courbe de vitesse du véhicu-

le pour l'état de ralentissement lent.

fDans le système de la figure 3, la sortie 1 du mattre-cylindre 2, commandé par pédale, est reliée à l'entrée 3 d'un ensemble de soupape anti-patinage 4 dont une sortie 5 est reliée par un conduit de fluide sous pression 6 à un actuateur de frein de roue 7 associé à une roue 8. 'Un capteur de vitesse de roue 9 et un capteur de pression du conduit de frein 10 fournissent des signaux, respectivement sur les lignes 11 et 12, à un dispositif de commande électronique 13

dont une sortie 14 est reliée à la soupape anti-

patinage 4 pour commander le fonctionnement de la

soupape lors d'une situation de patinage imminent.

Le signal fourni par le capteur de vitesse de roue 9 est constitué par un train d'impulsions ayant une fréquence de répétition proportionnelle à la vitesse de la roue 8 et celui-ci est converti de manière habituelle par un circuit de conditionnement en une tension sur la ligne 16 qui correspond à la

vitesse de roue et qui est différentiée par un diffé-

rentiateur 17 de façon à appliquer un signal de décé-

lération de roue ( dw) sur l'une des entrées 18 d'un comparateur 19, lequel compare le signal actuel de

décélération de roue à la valeur du seuil de décélé-

ration appliquée à l'autre entrée 20 du comparateur.

la valeur du seuil de décélération est produite par modulation dans le circuit générateur de seuil 22 fournissant une valeur de seuil constante en réponse

aux signaux produits par un modulateur de seuil 21.

La modulation de la valeur de seuil constante est effec-

tuée par des circuits 21 et 22 en réponse à un signal de pression modifié émis à la sortie 23 d'un circuit

de conditionnement 24 du signal de pression. Le cir-

cuit 24 modifie le signal de pression reçu sur la ligne 12 pour tenir compte d'un signal de chargement émis sur une ligne 25 par un capteur de charge 26

mesurant le poids de la charge sur la roue freinée 8.

Le capteur de charge 26 est placé en toute position commode sur l'essieu associé à la roue 8 et détecte les modifications de la charge sur l'essieu en réponse à des chargements variables portés par le véhicule. Dans un véhicule dans lequel la charge sur la roue freinée est pratiquement constante, on peut

se dispenser d'avoir un capteur de charge. La modi-

fication produite par le circuit 24 comprend la réduc-

tion du signal de pression sur la ligne 23 en compa-

raison de celui sur la ligne 12 en réponse à un signal sur la ligne 25, indiquant une augmentation de la charge sur l'essieu, de façon à compenser le fait qu'une pression donnée du conduit de frein causera une diminution de la décélération du véhicule lorsque

le véhicule est plus fortement chargé et par consé-

quent on doit avoir un seuil de décélération réduit.

Le seuil de décélération réduit résulte, comme on

l'expliquera, d'un signal de pression diminué.

Le circuit 21 modulateur de seuil est réglé de manière continue pour moduler la valeur de seuil produite par le circuit 22 en réponse au signal de pression modifié produit sur la ligne 23, de sorte que la valeur du seuil de décélération modifié en 20 correspond à-une décélération légèrement supérieure à la décélération du véhicule qui serait produite par l'action des freins du véhicule avec cette pression de frein, si le véhicule était freiné dans l'état de

freinage optimal.

La figure 5 illustre la façon dont le seuil varie avec la pression de frein de roue et avec la

charge du véhicule pour le circuit de la figure 3.

Dans le cas oû le comparateur 19 constate que la décélération de roue mesurée à l'entrée 18 du

comparateur est supérieure à la valeur de seuil de dé<6é-

lération courant sur l'entrée du comparateur 20, un organe d'actionnement 27 est excité pour actionner la soupape anti-patinage 4 et rejeter du fluide de frein de la conduite 6 à un réservoir non représenté, en réduisant de cette façon la pression du frein de roue. Si désiré, la soupape 4 peut ttre remplacée par

tout type convenable d'ensemble modulateur.

Comme la valeur de seuil modifiée change cons-

tamment de réponse à la pression de frein de roues tout écart de la décélération de roue par rapport à la décélération de véhicule prévue, correspondant à la pression de frein de roue courante, est détecté en un temps minimal et une opération de correction est exécutée en un temps minimal. La réponse de ce circuit à un état de patinage peut #tre par suite bien plus

rapide qu'habituellement.

La sensibilité du circuit à un écart de la décélération de roue par rapport a la décélération de véhicule prévue peut 9tre telle que dans le cas d'une roue à faible inertie et légèrement chargée, la bosse C

de la courbe de décélération de roue déclenchera inuti-

lement le relâchement des freins. On peut y remédier de diverses manières. L'une d'elles, représentée sur

la figure 3, consiste & incorporer un organe inhibi-

teur 28. L'organe inhibiteur 28 fournit un signal qui prédomine sur le signal de pression pendant une durée typique de 0,2 s, laquelle commence avec l'application de la pédale de frein, détectée par un interrupteur de lampe de frein 29 qui fournit un signal sur la ligne 30. L'effet de cette dispQsition est représenté sur la courbe F de la figure 2 qui représente la valeur de seuil de décélération appliqué à l'entrée 20 du comparateur. Pendant une durée de 0,2 s après l'instant to, la valeur de seuil est déterminée par

l'organe inhibiteur 18 qui fournit un signal d'inhibi-

tion en réponse à l'application de la pédale de frein, le signal inhibiteur commandant la sortie du circuit modulateur 21 et par conséquent la sortie

du générateur 22. Au bout de 0,2 se le signal inhibi-

teur chute rapidement, de sorte que le signal de pression n'est plus inhibé et commande ensuite le circuit modulateur 21. La valeur de seuil est ainsi réduite, comme représenté, à une valeur légèrement supérieure à la décélération du véhicule, ligne G, à laquelle on devrait s'attendre pour cette pression du conduit de frein dans les conditions de freinage optimales.

Le ralentissement lent met normalement plu-

sieurs secondes pour se produire, de sorte qu'un retard transitoire de l'ordre de 0,2 s ne gênera pas

la détection du ralentissement lent.

La figure 4 fournit un schéma de circuit plus détaillé montrant les composants principaux du

dispositif de commande 13 de la figure 3.

Le circuit générateur de seuil 22 comprend un diviseur de tension, constitué par les résistances 31 et 32 reliant l'alimentation V+ et la masse, et le circuit modulateur de seuil 21 comprend les résistances

33 branchées entre la sortie 23 du circuit de condi-

tionnement 24 et le point de Jonction 34 des résistan-

ces 31 et 32. Le point de Jonction 34 est relié à l'entrée 20 du compaateur 19 et son potentiel déter-

mine la valeur de seuil instantanée de la décélération.

On comprendra que des modifications do potentiel de la sortie 23 du circuit de conditionnement 24 affectent la grandeur du potentiel du point de Jonction 24 et

changent par conséquent la valeur de seuil instantanée.

Le dispositif inhibiteur 28 comprend un transistor 35 dont l'émetteur est relié à la ligne partant de l'interrupteur de lampe de frein 29 et dont le collecteur est relié par une résistance 36 & l'entrée 37 de l'amplificateur 38 pourvu d'une résistance 39 de contre-réaction. Une diode 40 et une résistance 41 sont montées en parallèle entre la base du transistor 35 et la ligne 30; la base est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 43

et d'un condensateur 42.

Le capteur de pression 10 est disposé de façon & fournir un potentiel croissant sur la ligne 12 lorsque la pression augmente, de sorte qu'en

l'absence d'action du dispositif inhibiteur 28 la ten-

sion de la sortie 23 du circuit de conditionnement augmente progressivement lorsque la pression du frein de roue augmente et par conséquent le potentiel du

point de Jonction 34 et la valeur du seuil de décélé-

ration associé augmentent progressivement avec la pression du frein de roue suivant une relation linéaire, prédéterminée par les valeurs des résistances 31, 32, 33, 39 et les caractéristiques de l'amplificateur 38. L'interrupteur de lampe de frein 29 comprend un interrupteur, normalement ouvert, qui est branché entre la ligne 30 et l'alimentation V+, de sorte que lors de l'actionnement initial de la pédale du frein du mattrecylindre 2 l'alimentation V. est reliée & il l'émetteur du transistor 35 pour mettre le transistor

en service et fournir une haute tension positive appli-

quée sur l'entrée opératoire 37 de l'amplificateur 38, en produisant ainsi une tension élevée sur l'entrée 20 du comparateur 19 et en réglant un seuil initial

élevé de décélération de roue qui correspond à la -

première partie de la courbe Y de la figure 2. La pola-

risation nécessaire dans le sens de la conduction du trajet émetteur-base du transistor 35, au cours de cette période initiale d'application du frein est fournie par la tension se développant aux bornesi

la résistance 41 par le courant de charge du conden-

sateur 42. Néanmoins, après une durée voisine de 0,2 secondes, déterminée par les valeurs des résistances 41 et 43 et du condensateur 42, la tension aux bornes de la résistance 41 chute pratiquement & zéro pour couper le transistor 35, de sorte que la tension de

l'entrée de l'amplificateur 37 est totalement déter-

minée, pour le reste de la période de freinage, par

le signal venant du capteur de pression 10.

Claims

BXVENDICATIONS

1. Système de freinage anti-patinage pour

véhicule, comprenant un ensemble modulateur pour modu-

ler la pression du fluide appliqué & un actuateur de frein, un capteur de décélération pour mesurer la

décélération d'une roue freinée et un dispositif élec-

tronique de commande comprenant un comparateur de décélération pour comparer un signal fourni par le capteur de décélération à une valeur de seuil de décélération, ledit dispositif de commande étant adapté A commander le fonctionnement de l'ensemble

modulateur en réponse au signal de sortie du compara-

teur, ledit système de freinage étant caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de pression (10) qui fournit un signal correspondant à la pression actuelle de l'actuateur de frein et des moyens pour faire varier la valeur de seuil en réponse au signal de pression suivant une relation prédéterminée entre la valeur de seuil et la pression d'actuateur de frein, ladite relation prédéterminée fournissant une valeur de seuil plus élevée pour une pression d'actuateur

de frein plus grande.

2. Système de freinage selon revendication 1, caractérisé en ce que la relation prédéterminée est modifiée en réponse à un signal indiquant la charge

supportée par le véhicule.

3. Bystème de freinage selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le seuil de décélération prend une valeur initiale relativement élevée qui est réduite au bout d'un temps prédéterminé à une valeur

en accord avec la relation prédéterminée.

4. Système de freinage selon l'une des reven-

dications précédentes, caractérisé en ce que le dis-

pesitif de commande électronique comprend un circuit (22) générateur de seuil et un circuit (21) modulateur

de seuil répondant au capteur de pression, la disposi-

tion étant telle qu'une valeur de seuil constante est modulée dans le circuit générateur en réponse à des signaux fournis par le circuit modulateur pour produire la valeur de seuil de décélération, et un circuit (24) de conditionnement du signal de pression pour modifier le signal de pression fourni par le capteur de pression, le circuit modulateur de seuil étant sensible au signal de pression modifié fourni par le circuit de conditionnement et le signal de sortie du comparateur étant appliqué pour exciter l'ensemble modulateur de façon à réduire la pression appliquée au frein, lorsque le signal de décélération de roue

dépasse la valeur du seuil de décélération.

5. Système de freinage selon revendication 4 en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que le signal de pression fourni par le capteur

de pression est modifié par le circuit de conditionne-

ment du signal de pression en réponse à un signal de charge fourni par un capteur de charge (26) qui mesure

le poids du chargement du véhicule.

6. Système de freinage selon revendication 4 ou 5, chacune en combinaison avec la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de commande électronique incorpore un organe inhibiteur (28) pour fournir un signal d'inhibition qui inhibe le signal de pression fourni par le capteur de pression pendant une une durée initiale prédéterminée à partir de l'application du frein, ce qui fait que le modulateur

de seuil répond au cours de ladite durée initiale pré-

déterminée au signal inhibiteur modifié produit par

le circuit de conditionnement du signal de pression.