Dispositf de contrôle de dérapage La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle de dérapage pour un véhicule à roues comportant un frein commandé par un fluide sous pression.
Certains mécanismes de contrôle de dérapage utilisés actuellement sont du type rotatif à inertie et leur fonctionnement dépend d'une différence dans la décélération angulaire entre une roue freinée et un volant entraîné avec la roue. L'inertie du volant, quand la différence de décélération dépasse une valeur déterminée, entraîne l'ouverture d'une sou pape et le passage du fluide actionnant le frein vers un orifice d'échappement, relâchant ainsi la force de freinage précédemment appliquée et empêchant le développement d'un dérapage.
Ce type de dispositif antidérapant présente l'inconvénient de ne pouvoir être réglé au préalable que pour fonctionner avec une valeur donnée seulement de la différence de décélération, cette valeur ne pouvant être modifiée pour tenir compte des conditions de frottement entre la roue et le sol qui peuvent varier entre une valeur élevée et une valeur basse du coefficient de frotte ment.
Il en résulte ordinairement que le mécanisme ne donne pas satisfaction quand il fonctionne dans des conditions extrêmes. Par conséquent, un avion ne peut tirer plein avantage d'une piste sèche pour ob tenir le freinage maximum possible, parce que le mé canisme fonctionne avant qu'une condition de déra page soit atteinte. De même, quand l'atterrissage se fait sur une piste glacée, le dispositif antidérapant doit être constamment en fonction pendant toute la course d'atterrissage. Bien que le dispositif empêche un dérapage, c'est-à-dire un blocage complet des roues, il ne tire pas avantage du coefficient de frotte ment maximum existant entre la roue et le sol.
En outre, dans certaines conditions, une soupape d'échappement est ouverte et fermée très rapidement, établissant ainsi des ondes de pression dans le dis positif de freinage. Ces ondes affectent désavanta geusement le freinage par le fait que la décélération de l'avion est assurée par une série de secousses qui peuvent ne pas être ressenties par les passagers mais dont il faut tenir compte du point de vue de la résistance du train d'atterrissage.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif ne présentant pas ces inconvénients.
Le dispositif faisant l'objet de la présente inven tion est caractérisé en ce qu'il comprend un solé noïde actionné par un signal électrique dont la gran deur est proportionnelle au glissement se produisant entre la roue freinée du véhicule et le sol, et des moyens de commande du fluide sous pression con ditionnés par le solénoïde de manière à régler le fluide sous pression appliqué aux freins afin d'ob tenir le freinage maximum possible eu égard aux conditions de frottement existant entre la roue frei née et le sol.
Le dispositif peut comprendre un logement pré sentant une lumière d'entrée pour le fluide sous pres sion, une lumière de sortie reliée à un mécanisme d'application du frein et une lumière d'échappement reliée à un réservoir pour le fluide, les moyens de commande du fluide permettant l'écoulement de ce dernier de la lumière d'entrée à la lumière de sortie ou à la lumière d'échappement afin d'obtenir ledit freinage maximum dans les conditions existantes. Le signal électrique lancé dans le solénoïde peut être obtenu en amplifiant le courant résultant pro duit, quand les tensions provenant d'un générateur entraîné par une roue de repère et d'un générateur entraîné par la roue freinée sont opposées.
La figure unique du dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention représentée en coupe.
Le dispositif. représenté, destiné à être monté sur un avion, comprend un logement 10 présentant une lumière d'entrée 11 reliée à une source de fluide sous pression, une lumière de sortie 12 reliée à un mécanisme d'application du frein et une lumière d'échappement 13 reliée à un réservoir pour le fluide de freinage.
Une soupape 14 peut se déplacer de manière étanche au fluide dans une cavité cylindrique 15 percée dans le logement 10, la soupape présentant un passage axial 16. Ce passage débouche dans un espace conique 17 s'élargissant jusqu'au diamètre extérieur de la soupape 14, et une soupape de retour 18 prend siège sur l'extrémité de la soupape 14. Un étranglement 19 est formé entre les extrémités de la soupape 14, et l'extrémité de cette dernière éloignée de la soupape de retour 18 forme une partie conique 20 élargie. La cavité cylindrique 15 s'ouvre dans une cavité 21 dite de pression de freinage dans la quelle est disposée la partie conique 20.
La cavité 21 est reliée par la lumière de sortie 12 au méca nisme d'application du frein et la partie conique 20 est poussée par un ressort 22 de manière à s'appuyer contre un épaulement 23 formé à la jonction des cavités 15 et 21.
Une seconde cavité cylindrique 24, de plus grand diamètre, est percée dans le logement 10, coaxiale- ment avec la première cavité 15 et séparée de cette dernière par une paroi 25. Un piston 26 est logé dans la cavité 24 et divise cette dernière en deux chambres 27 et 28 qui sont reliées entre elles par un passage étranglé 29 ménagé dans le piston 26. Une tige de commande 30 s'étend depuis le piston 26 à travers la paroi 25 et engage la soupape de retour 18. La chambre 27 est reliée à la lumière d'entrée 11 par un conduit 31 formé dans le loge ment 10, tandis que la chambre 28 présente un ori fice de fuite 32 à travers lequel le fluide sous pres sion peut s'écouler.
Un levier 33 constitué en une matière ferroma gnétique est monté dans le logement 10 de manière qu'une de ses extrémités puisse presser contre l'ori fice de fuite 32 afin de limiter l'écoulement du fluide sous pression à travers cet orifice. Le levier 33 pi vote en un point intermédiaire de sa longueur et son extrémité éloignée de celle coopérant avec l'orifice 32 est disposée entre les pôles d'un aimant perma nent 34. Un ressort 35 entoure l'orifice de fuite 32 et force le levier 33 contre une butée 36 qui est ré glée de manière à placer l'autre extrémité du levier 33 à distance des pôles de l'aimant 34. Un joint élastique 37 est monté de manière à empêcher une fuite du fluide le long du levier 33.
L'aimant perma nent 34 peut être en trois parties, l'une enfourchant le levier 33 à son extrémité éloignée de l'orifice de fuite 32, les deux autres formant des extensions constituant les pôles dans deux zones espacées sur la longueur du levier 33.
Un enroulement de solénoïde 38 entoure le levier 33 entre les pôles de l'aimant permanent 34 et peut recevoir un courant d'un amplificateur 39. L'avion comprend une roue de référence à roulement libre qui est abaissée depuis l'avion avec les roues prin cipales du train d'atterrissage et qui roule sur le sol avec ces dernières. La roue de référence et les deux roues freinées entraînent chacune un générateur. La valeur de la tension produite par chaque générateur est proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue correspondante, et quand les freins sont appliqués, la vitesse d'une roue freinée est inférieure à celle de la roue de référence.
Ainsi, les tensions provenant de la roue de référence et de la roue freinée ne s'équilibrent pas et le courant qui résulte de cette différence entre les tensions est amplifié et envoyé dans l'enroulement 38 entourant le levier 33, don nant naissance à un champ magnétique.
L'action mutuelle entre le champ magnétique permanent et le champ magnétique produit par l'en roulement électrique donne naissance à une force exercée sur le levier 33 qui est proportionnelle au courant passant dans l'enroulement, comme il est connu. La force exercée sur le levier le fait pivoter pour fermer l'orifice de fuite 32, de sorte qu'une pression s'établit dans la chambre 28 qui dépend successivement de la force exercée sur le levier, de l'intensité du champ électrique, du courant dans l'en roulement et finalement de la différence de vitesse entre la roue de référence et la roue freinée.
Le fonctionnement du dispositif antidérapant dé crit est le suivant.
Le fluide à une pression déterminée entre par la lumière d'entrée 11 et s'écoule dans la cavité cylin drique 15 à proximité de l'étranglement 19 de la soupape 14. Le fluide sous pression s'écoule aussi le long du conduit 31 et dans la chambre 27 et pousse le piston 26 de manière à fermer la soupape de re tour 18 et à déplacer la soupape 14 contre l'action du ressort 22. Par suite de ce mouvement, la partie conique 20 cesse de s'appuyer contre l'épaulement 23 et permet au fluide sous pression d'entrer dans la cavité 21 de pression de freinage d'où il s'écoule à travers la lumière de sortie 12 vers le mécanisme d'application du frein. Le fluide sous pression passe aussi à travers le passage 16 dans la soupape 14 et tend à ouvrir la soupape de retour 18.
Cependant, la pression sur la surface plus grande du piston 26 maintient cette soupape 18 en position fermée.
Quand les freins sont appliqués, la vitesse des roues freinées est inférieure à celle de la roue de référence. Cette différence dans les vitesses des roues, désignée par l'expression glissement des roues , produit, comme on l'a vu, le courant qui alimente l'enroulement 38 après avoir amplifié dans l'ampli ficateur 39. Le champ magnétique produit par ce courant piesse le levier 33 contre l'orifice de fuite 32 pour créer une élévation de pression proportion- nelle dans la chambre 28. Comme la pression dans la chambre 28 est proportionnelle au glissement des roues, il s'ensuit que lorsque ce glissement augmente, la pression dans la chambre 28 augmente jusqu'à ce que les forces agissant sur la soupape de retour s'égalisent.
Quand ce stade est atteint, toute nou velle augmentation de la pression dans la chambre 28 déplace le piston 26 vers la droite en regardant la figure et permet ainsi à la soupape de retour 18 de s'ouvrir pour que le fluide retourne à son réservoir par la lumière d'échappement 13.
Envisageons un exemple pratique, dans lequel la pression choisie arbitrairement est égale à 105 kg/cm' et les sections droites des cavités cylindriques 15 et 24 sont dans le rapport de 1 à 4. Le sens des forces agissant sur le piston 26 et la soupape de retour 18 sera gauche ou droit en se réfé rant à la figure. Supposons que la pression choisie de 105 kg/ce exerce une force de 4 unités dans la chambre 27 qui pousse le piston 26 vers la gauche. Une pression de 105 kg/cm" sera donc appliquée au frein et une force d'une unité déplacera la soupape de retour 18 vers la droite.
Il existe donc une force résultante de 3 unités agissant sur la gauche et main tenant fermée la soupape de retour. Quand les freins sont appliqués et quand il se produit un glissement des roues, la pression dans la chambre 28 s'élève et atteint une pression telle qu'une force de 3 unités est exercée vers la droite sur le piston 26. A ce mo ment, les forces agissant sur la soupape de retour 18 sont en équilibre et une petite augmentation du glissement des roues produit l'ouverture de la sou pape de retour 18 d'une petite quantité, suffisante pour abaisser la pression sur les freins d'une quantité proportionnelle. Cela signifie que le dispositif de commande antidérapant est en condition de correc tion de dérapage .
La table suivante indique les variations qui peu vent se produire.
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Il peut arriver que les conditions de frottement entre la roue et le sol soient telles qu'un glissement des roues suffisant pour équilibrer la soupape de retour ne se produise jamais. Par ailleurs, il se peut que la pression choisie, 105 kg/cm', soit de loin trop forte pour être appliquée aux freins vu les conditions de frottement, par exemple en cas de présence de glace sur la piste.
Dans ces conditions, la soupape de retour atteint rapidement l'équilibre et comme la pres sion de freinage tombe alors linéairemnt jusqu'à zéro (comme le montrent les trois dernières lignes de la table), la condition de correction est atteinte quand la pression de freinage appliquée aux freins est telle que le glissement des roues produit par cette pression équilibre la soupape de retour à ladite pression.
Supposons que la condition de correction de dé rapage de la soupape de retour soit atteinte pour un glissement des roues de 100 tours/min, et que les freins, si on maintient toujours la pression de 105 kg/cm', soient sur le point de bloquer complète ment la roue avec un glissement de roues de 125 tours/min. Quelque part entre ces deux valeurs, ap proximativement à<B>112,5</B> tours/min, la pression sur les freins a été réduite à 52,5 kg/cm- (voir la table) et cette pression peut être telle que la soupape de retour est équilibrée, et ainsi la pression de 52,
5 kg/cm' est la pression maximum qui peut être appli quée aux freins pour éviter le blocage des roues.
Ainsi, le dispositif décrit détermine lui-même la pression qui doit être appliquée aux freins pour obte nir le freinage maximum après qu'un glissement de roues déterminé a été dépassé.
Le pilote de l'avion peut souvent juger lui-même de l'état de la piste lors de l'approche d'atterrissage où il peut recevoir une information de la tour de con trôle si l'atterrissage se fait de nuit. Dans chaque cas, le pilote peut choisir une pression appropriée à appli quer aux freins qui approche étroitement la pression d'atterrissage optimum sans qu'un dérapage se pro duise.
Si la pression de 105 kg/cm2 est choisie pour une piste sèche, le pilote peut choisir une pression de 52,5 kg/cm' pour l'atterrissage sur une piste glacée et pour cette valeur inférieure la correction de déra page se produira pour un glissement des roues infé- rieur, égal par exemple à 50 tours/min. Le contrôle du dérapage permet donc un glissement des roues moindre pour une piste glacée que pour une piste sèche. Si le pilote fait un jugement précis des condi tions et choisit la pression en conséquence, le dispositif de contrôle de dérapage atteindra juste la condition de correction de dérapage, ce qui représente le fonc tionnement idéal.
Cependant, si le pilote fait une sur estimation grossière, le dispositif choisit automatique ment la pression correcte pour les conditions de déra page.
On a supposé, pour faciliter l'explication, que la pression dans la chambre 28 est directement propor tionnelle au glissement des roues. En pratique, un certain réglage peut être fait pour tenir compte de la force du ressort 35 qui charge l'extrémité du levier 33 à distance de l'orifice de fuite.
Skid control device The present invention relates to a skid control device for a wheeled vehicle comprising a brake controlled by a pressurized fluid.
Certain skid control mechanisms currently used are of the inertial rotary type and their operation depends on a difference in the angular deceleration between a braked wheel and a flywheel driven with the wheel. The flywheel inertia, when the deceleration difference exceeds a determined value, causes the opening of a valve and the passage of the fluid actuating the brake to an exhaust port, thus releasing the braking force previously applied and preventing the development of a skid.
This type of anti-slip device has the drawback of not being able to be adjusted beforehand only to operate with a given value only of the deceleration difference, this value not being able to be modified to take account of the friction conditions between the wheel and the ground which may vary between a high value and a low value of the coefficient of friction.
Usually, the result is that the mechanism is unsatisfactory when operating under extreme conditions. Therefore, an airplane cannot take full advantage of a dry runway to achieve the maximum possible braking, because the mechanism operates before a derail condition is reached. Likewise, when landing on an icy runway, the anti-skid device must be constantly on throughout the landing run. Although the device prevents skidding, that is to say complete locking of the wheels, it does not take advantage of the maximum coefficient of friction existing between the wheel and the ground.
In addition, under certain conditions, an exhaust valve is opened and closed very quickly, thus establishing pressure waves in the brake system. These waves have a disadvantageous effect on braking in that the deceleration of the aircraft is provided by a series of jerks which may not be felt by the passengers but which must be taken into account from the point of view of the resistance of the train. landing.
The aim of the invention is to provide a device which does not have these drawbacks.
The device forming the subject of the present invention is characterized in that it comprises a solé solé actuated by an electrical signal whose magnitude is proportional to the slip occurring between the braked wheel of the vehicle and the ground, and means fluid under pressure controlled by the solenoid so as to adjust the fluid under pressure applied to the brakes in order to obtain the maximum possible braking having regard to the friction conditions existing between the braked wheel and the ground.
The device may include a housing having an inlet port for the pressurized fluid, an outlet port connected to a brake application mechanism and an exhaust port connected to a reservoir for the fluid, the means of controlling the fluid allowing the latter to flow from the inlet lumen to the outlet lumen or to the exhaust lumen in order to achieve said maximum braking under existing conditions. The electrical signal launched into the solenoid can be obtained by amplifying the resulting current produced, when the voltages from a generator driven by a cue wheel and a generator driven by the braked wheel are opposed.
The single figure of the drawing represents, by way of example, an embodiment of the device of the invention shown in section.
The device. shown, for mounting on an airplane, comprises a housing 10 having an inlet lumen 11 connected to a source of pressurized fluid, an outlet lumen 12 connected to a brake application mechanism and an exhaust port 13 connected to a reservoir for the brake fluid.
A valve 14 can move in a fluid-tight manner in a cylindrical cavity 15 pierced in the housing 10, the valve having an axial passage 16. This passage opens into a conical space 17 widening to the outside diameter of the valve 14. , and a return valve 18 sits on the end of the valve 14. A constriction 19 is formed between the ends of the valve 14, and the end of the latter remote from the return valve 18 forms a conical portion 20. enlarged. The cylindrical cavity 15 opens into a so-called braking pressure cavity 21 in which the conical part 20 is disposed.
The cavity 21 is connected by the outlet slot 12 to the brake application mechanism and the conical part 20 is pushed by a spring 22 so as to rest against a shoulder 23 formed at the junction of the cavities 15 and 21.
A second cylindrical cavity 24, of larger diameter, is drilled in the housing 10, coaxially with the first cavity 15 and separated from the latter by a wall 25. A piston 26 is housed in the cavity 24 and divides the latter into two chambers 27 and 28 which are interconnected by a constricted passage 29 formed in the piston 26. A control rod 30 extends from the piston 26 through the wall 25 and engages the return valve 18. The chamber 27 is connected to the inlet lumen 11 by a conduit 31 formed in the housing 10, while the chamber 28 has a leakage port 32 through which the pressurized fluid can flow.
A lever 33 made of a ferromagnetic material is mounted in the housing 10 so that one of its ends can press against the leakage port 32 in order to limit the flow of pressurized fluid through this orifice. The lever 33 pi votes at an intermediate point of its length and its end remote from that cooperating with the orifice 32 is arranged between the poles of a permanent magnet 34. A spring 35 surrounds the leakage orifice 32 and forces it. lever 33 against a stopper 36 which is set so as to place the other end of lever 33 away from the poles of magnet 34. A resilient seal 37 is mounted so as to prevent leakage of fluid along lever 33. .
The permanent magnet 34 may be in three parts, one straddling the lever 33 at its end remote from the leakage orifice 32, the other two forming extensions constituting the poles in two zones spaced along the length of the lever 33. .
A solenoid winding 38 surrounds the lever 33 between the poles of the permanent magnet 34 and can receive current from an amplifier 39. The aircraft includes a free-running reference wheel which is lowered from the aircraft with the wheels. main landing gear and which rolls on the ground with them. The reference wheel and the two braked wheels each drive a generator. The value of the voltage produced by each generator is proportional to the rotational speed of the corresponding wheel, and when the brakes are applied, the speed of a braked wheel is lower than that of the reference wheel.
Thus, the voltages coming from the reference wheel and the braked wheel do not balance and the current which results from this difference between the voltages is amplified and sent into the winding 38 surrounding the lever 33, giving rise to a magnetic field.
The mutual action between the permanent magnetic field and the magnetic field produced by the electric rolling gives rise to a force exerted on the lever 33 which is proportional to the current flowing in the winding, as is known. The force exerted on the lever causes it to pivot to close the leakage orifice 32, so that a pressure is established in the chamber 28 which depends successively on the force exerted on the lever, on the intensity of the electric field, the current in the rolling and finally the speed difference between the reference wheel and the braked wheel.
The operation of the described anti-slip device is as follows.
The fluid at a determined pressure enters through the inlet port 11 and flows into the cylindrical cavity 15 near the constriction 19 of the valve 14. The pressurized fluid also flows along the conduit 31 and in the chamber 27 and pushes the piston 26 so as to close the return valve 18 and to move the valve 14 against the action of the spring 22. As a result of this movement, the conical part 20 ceases to bear against the valve. 'shoulder 23 and allows pressurized fluid to enter brake pressure cavity 21 from where it flows through outlet lumen 12 to the brake application mechanism. The pressurized fluid also passes through passage 16 in valve 14 and tends to open return valve 18.
However, pressure on the larger area of piston 26 keeps this valve 18 in the closed position.
When the brakes are applied, the speed of the braked wheels is slower than that of the reference wheel. This difference in the speeds of the wheels, designated by the expression wheel slip, produces, as we have seen, the current which supplies the winding 38 after having amplified in the amplifier 39. The magnetic field produced by this current pushes lever 33 against leakage port 32 to create a proportional pressure rise in chamber 28. Since the pressure in chamber 28 is proportional to wheel slip, it follows that as this slip increases, the pressure in chamber 28 increases until the forces acting on the return valve equalize.
When this stage is reached, any further increase in pressure in chamber 28 moves piston 26 to the right when looking at the figure and thus allows return valve 18 to open for fluid to return to its reservoir through. the exhaust light 13.
Consider a practical example, in which the arbitrarily chosen pressure is equal to 105 kg / cm 'and the cross sections of the cylindrical cavities 15 and 24 are in the ratio of 1 to 4. The direction of the forces acting on the piston 26 and the valve return 18 will be left or right with reference to the figure. Suppose the chosen pressure of 105 kg / cc exerts a force of 4 units in chamber 27 which pushes piston 26 to the left. A pressure of 105 kg / cm "will therefore be applied to the brake and a force of one unit will move the return valve 18 to the right.
There is therefore a resultant force of 3 units acting on the left and keeping the return valve closed. When the brakes are applied and the wheels slip, the pressure in the chamber 28 rises and reaches a pressure such that a force of 3 units is exerted to the right on the piston 26. At this time , the forces acting on the return valve 18 are in equilibrium and a small increase in the slip of the wheels produces the opening of the return valve 18 by a small amount, sufficient to lower the pressure on the brakes by an amount proportional. This means that the anti-skid controller is in a skid correction condition.
The following table shows the variations that can occur.
EMI0003.0010
Occasionally, the friction conditions between the wheel and the ground are such that sufficient wheel slip to balance the return valve will never occur. Furthermore, it is possible that the chosen pressure, 105 kg / cm ', is far too strong to be applied to the brakes given the friction conditions, for example in the event of ice on the track.
Under these conditions, the return valve quickly reaches equilibrium and since the brake pressure then drops linearly to zero (as shown by the last three rows of the table), the correction condition is reached when the brake pressure is reached. Braking applied to the brakes is such that the wheel slippage produced by this pressure balances the return valve at said pressure.
Suppose the return valve skid correction condition is reached for a wheel slip of 100 rpm, and the brakes, if the pressure of 105 kg / cm 'is still maintained, are about to set. completely block the wheel with a wheel slip of 125 rpm. Somewhere in between these two values, approximately at <B> 112.5 </B> rpm, the pressure on the brakes has been reduced to 52.5 kg / cm- (see table) and this pressure can be such that the return valve is balanced, and thus the pressure of 52,
5 kg / cm 'is the maximum pressure that can be applied to the brakes to prevent the wheels from locking.
Thus, the device described itself determines the pressure which must be applied to the brakes in order to obtain the maximum braking after a determined wheel slip has been exceeded.
The pilot of the airplane can often judge for himself the state of the runway during the landing approach where he can receive information from the control tower if the landing is done at night. In either case, the pilot can choose an appropriate brake pressure which closely approaches optimum landing pressure without skidding occurring.
If the pressure of 105 kg / cm2 is chosen for a dry runway, the pilot can choose a pressure of 52.5 kg / cm2 for landing on an icy runway and for this lower value the derailment correction will occur for less wheel slip, for example equal to 50 revolutions / min. The skid control therefore allows less wheel slip for an icy track than for a dry track. If the pilot makes an accurate judgment of the conditions and chooses the pressure accordingly, the skid control device will just reach the skid correction condition, which is ideal operation.
However, if the pilot makes a rough overestimation, the device automatically chooses the correct pressure for the derail conditions.
It has been assumed, for ease of explanation, that the pressure in chamber 28 is directly proportional to the slip of the wheels. In practice, some adjustment can be made to take account of the force of the spring 35 which loads the end of the lever 33 away from the leakage hole.