FR2584038A1 - Dispositif hydraulique, avec systemes d'application, de variation du freinage assiste en fonction de la mesure de l'adherence au sol du vehicule - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF HYDRAULIQUE POUR AGIR SUR L'ASSISTANCE EN FONCTION DE L'EFFORT DU CONDUCTEUR ET DE L'ADHERENCE ET EVITER L'INSTAURATION DU BLOCAGE DES ROUES, LES CIRCUITS DE FREINAGE DEJA ADOPTES PAR LE CONSTRUCTEUR RESTANT INCHANGES. LES FAIBLES VARIATIONS DE LA DEFORMATION D'UNE LIAISON ELASTIQUE, COMPRENANT UN PISTON P1 ENTRE LES ETRIERS E AVANT ET LES BUTEES BT1, TRADUISENT LES MODIFICATIONS DE L'ADHERENCE. CETTE LIAISON EST CONSTITUEE PAR LES PISTONS DIFFERENTIELS P1 ET P2, DELIMITANT UN VOLUME DE LIQUIDE CONSTANT, ET LE PISTON P3 QUI REPRODUIT CES VARIATIONS LINEAIREMENT, EN LES AMPLIFIANT, ET TRANSMET UNE FORCE REDUITE COMPENSEE PAR LA COMPRESSION DU RESSORT R3. LE DEPLACEMENT DE P3 ET DE SON AXE AX3 COMPLETE DES CONTACTS ELECTRIQUES CT3 ET CT4 EST EXPLOITE POUR AGIR SUR L'IMPORTANCE ET LE SENS DE L'ASSISTANCE, CREEE PAR L'ACTION, SUR LE PISTON P4 INTERVANT PAR AX4 DANS LE MAITRE CYLINDRE MCY HABITUEL, D'UNE DEPRESSION OU SURPRESSION ATMOSPHERIQUE OU D'UNE PRESSION HYDRAULIQUE, SPECIALEMENT CREEE OU PROVENANT D'UNE CENTRALE HYDRAULIQUE PREEXISTANTE SUR LE VEHICULE.

Description

L'invention porte sur un dispositif hydraulique, avec procédés d'application, pour adapter l'assistance au freinage à l'adhérence entre sol et roues, afin d'éviter l'instauration du blocage de cellesci ; cette assistance peut devenir négative.

L'état de la technique consiste, en général, à saisir, à l'aide de palpeurs, la vitesse de rotation de chacune des quatre roues, à détecter les différences de rotations traduisant une instabilité dans l'adhérence et à comparer ces différences à des valeurs prédéterminées et mémorisées pour intervenir sur la pression transmise à chacun des cylindres récepteurs, actionnant plaquettes ou machoires.

Les moyens retenus pour la mise en oeuvre du dispositif présenté et consistant à agir sur l'assistance en fonction de l'adhérence qui avec le poids, le rayon de la roue et le frottement entre disque et plaquettes, crée, par rapport à l'axe de la roue, un moment transformé en pression hydraulique, procèdent des précisions et considérations suivantes
- freinage par disques sur l'essieu avant
- pratiquement, d'un même côté du véhicule, la roue arrière retrouve,
au temps près mis pour parcourir la longueur de l'empattement, les
mêmes caractéristiques d'adhérence que celles rencontrées par la roue
avant
- une décélération plus importante provenant d'une, deux ou trois des
quatres roues peut enlever la maîtrise de la direction par le conduc
teur.

Ces moyens consistent à
- monter, pour chaque roue avant, un étrier oscillant suivant une très
faible amplitude compatible avec les contraintes de mise en oeuvre et
de fonctionnement
- traduire linéairement l'amplitude et le sens de cette oscillation qui
résultent instantanément des variations du moment précité, et donc de
l'adhérence, par des variations de pression hydraulique grâce à un
piston, à course très réduite, intercalé entre l'étrier et une butée
solidaire du porte moyeu ou du carter du pont
- par le jeu de deux pistons différentiels, dont celui-là, amplifier
cette course et réduire cette pression à une valeur facilement équi
librée par un ressort dont les caractéristiques n'impliquent pas de
contraintes mécaniques et d'encombrement particulières
- exploiter une telle course pour intervenir sur l'intensité et, éven
tuellement, le sens de l'assistance et donc sur la force de freinage
au niveau du maître cylindre, sans modification de celui-ci, déjà
adopté par le constructeur et en aval duquel les circuits hydrauli
ques, y compris le répartiteur de pression habituel entre essieux
avant et arrière, restent inchangés.

Le jeu de la liaison élastique ainsi créé entre étrier et
porte moyeu, ou pont, constitue un détecteur des modifications et,
ou, perte d'adhérence.

La figure 1 indique l'ensemble du dispositif, la flèche correspondant au sens de la marche avant, les étriers étant situés en avant du moyeu dans le montage présenté ; elle donne le schéma du circuit électrique associé
- RD est la roue droite, côté intérieur, le piston ou la section P1
transformant en pression hydraulique élevée dans le cylindre CVI la
poussée de l'étrier E, entraîné par le frottement des plaquettes con
tre le disque D et oscillant autour du pivot PT.

- RG est la roue gauche, côté extérieur et jante enlevée, avec égale
ment, en pointillé, P1 et Cyl.

- Pour chaque roue avant, BTI est la butée de P1 et BT2 la butée de E
dans le cas de marche arrière.

- Les CVi sont reliées par les canalisations CL, avec éléments souples
de raccord, au cylindre CY2 avec son piston et section P2, le rapport
P1/P2 = k pouvant être, à titre indicatif, de l'ordre de 150.

- P2 agit sur le piston P3, coulissant dans le cylindre CY3 contenant
le ressort R3 prévu tel qutà sa compression maximale, il équilibre la
force transmise par P2 lorsque P1 est soumis à la poussée maximale
possible de E ; le rapport entre cette force et cette poussée est I/k
- L'axe AX3 est solidaire de P3 et agit en fonction du sens de son dé
placement sur le contact électrique CT3.

- cY3 présente deux orifices latéraux 01 et 02, constitués par des lu
mières, de largeur réduite et de longueur comparable à la course de
P3 qui est maximale lorsque la compression de R3 est au maximum.

- G est une gorge aménagée dans P3 ; sa largeur est également compara
ble à cette course maximale.

- La tubulure T3 raccorde CV3 à une pompe à vide électrique PV créant,
par dépression atmosphérique, l'énergie nécessaire à l'assistance et
constituant une solution dont les variantes sont indiquées plus loin;
T4 raccorde CY3 au cylindre CY4, dans lequel se déplace le piston P4,
solidaire de l'axe AX4, relié à la pédale PL et transmettant, après
assistance, la force de freinage au niveau du maître cylindre MCY ;;
cet axe agit en fonction du sens de son déplacement sur le contact
électrique CT4 et l'action du conducteur sur la pédale PL ferme le
contact CTî qui met PV sous tension, cette tension pouvant momentané
ment être maintenue, avec relais de temporisation, après ouverture de
CT1 par défreinage, pour éviter, en conduite en ville par exemple,
des démarrages et arrêts incessants de cette pompe.

- S est un signal lumineux ou sonore mis sous tension lors des fermetu
res simultanées de CT3 et CT4.

- AJ1 et AJ2 sont deux ajutages, ouverts sur l'air ambiant, de calibres
calculés pour que la dépression de PV, transmise sur P4, se module en
fonction du dégagement de 01 et 02 par G, au cours du déplacement de
P3.

- Le contact CT2 se ferme lorsque le levier de vitesse est mis en posi
tion de marche arrière, tandis que l'électrovanne VA met CY3 et CY4
en communication directe, le débit étant réduit par la faible section
de T2, pour assurer une assistance de valeur constante et adaptée à
un besoin limité.

Les figures 2, 3 et 4 précisent le montage mécanique au niveau de la roue.

- La pièce E, dont la forme dépend du type adopté par le constructeur,
constitue l'étrier avec son cylindre récepteur habituel dont le pis
ton actionne les plaquettes PQ1 et PQ2 contre D ; la pièce F, compre
nant CY1 avec P1, assure la liaison entre E et la pièce N qui, soli
daire du porte moyeu, constitue les butées BT1 et BT2 ; dans le cas
de freins à la sortie du pont, N est fixée sur le carter de ce pont
ou confondue avec celui-ci.

- Ce cylindre récepteur, solidaire de l'étrier, coulisse dans F en
fonction de l'usure de PQ2 et le méplat MP (fig. 2) l'empêche de jou
er autour de son axe sous l'effet de la torsion du raccord flexible
de CL : par construction, la perpendiculaire aux faces des plaquettes
passant par leurs centres de gravité et l'axe de Cyl se coupent or
thogonalement pour éviter la tendance de rotation de E autour du con
tact entre P1 et BT1.

- Les flèches de la figure 3 indiquent les côtés suivant lesquels a été
faite la coupe constituant la figure 2.

- Le ressort R1 assure la position identique de P1 par rapport à Cyl
sur chacune des deux roues en position repos.

Les figures 5 et 6 donnent le détail du montage F sur N, les ressorts en forme de lames L étant profilés de manière à se trouver calés dans les encoches EC de PT solidaire de N, chacune des extrêmités de ces ressorts appuyant sur la circonférence de l'évidement EV de F ; ce montage assure le faible jeu à ménager du fait que E et F sont entraînés par D, suivant un arc de cercle minime mais ayant comme axe celui du moyeu et non celui de PT ; les rondelles RLi et RL2 maintiennent F appliquée contre N, en situation de non freinage.

La figure 7 explicite la liaison hydraulique entre les Cyl et le CY2.

La figure 8 est le schéma de montage d'une variante dans laquelle, pour chaque étrier, P1' et CV' interviennent lors du freinage en marche arrière ; CT2, T2 et VA n'existent alors pas ; les clapets cylindriques CP1, maintenus au repos, par montage serré par J, sur leur dernière position prise après freinage - défreinage, empêchent le transfert du liquide de Cyl vers CY1', ou vice-versa, qui s'effectuerait au détriment de l'action sur P2. La figure 9 donne, à partir de P2, le détail des montages indiqués dans la figure 1 et précise les circuits électriques annexes ; CS est la courte partie de course de P3 au bout de laquelle l'assistance commence à intervenir par début d'ouverture de 01 et 02.

Les éléments des contacts CT3 et CT4 sont fixés sur matière diélectrique constituant en particulier les bagues BG3 et BG4, respectivement semi-solidaires, par frottement, des axes AX3 et AX4 qui poursuivent leur course lorsque ces bagues arrivent en butée.

Le fonctionnement et lesdomainesd'application du dispositif font l'objet des exemples et variantes suivants.

Dans la suite du texte
FN = force résultant de la réaction de BT1 sur P1 et engendrée par le
frottement entre plaquettes et disque et qui est fonction de
Nt = moment résultant de l'adhérence de la roue sur le sol, de la partie
du poids du véhicule supportée par cette roue, du rayon de celle-ci,
du rayon moyen de la couronne utile de D et du frottement résultant
du serrage assuré par PQ1 et PQ2
Fp = force transmise par la pédale sur AX4 à l'initiative du conducteur
FA = force d'assistance
FT = force totale de freinage transmise au niveau de MCY
FT = Fp + FA
SA = Section d'ouverture de 01 et 02 selon déplacement de G
SA = section d'ouverture de 01 et 02 par G en fonction de la course de
P3
EXEMPLE I - Le véhicule circule normalement et les positions identiques des P1 dans CY1 sont schématiquement indiquées par la figure 16 ; les effets dynamiques sur les E, dûs aux inégalités de la chaussée, peuvent engendrer une faible FM, entraînant un déplacement de P3, mais CT1 restant ouvert, PV ne démarre pas ; de même CS est calculé pour neutraliser la conséquence de ces effets lorsque PV reste momentanément sous tension par temporisation ou dans les cas des variantes II et III.

EXEMPLE II - Le freinage intervient sans perte d'adhérence ; les positions relatives des P1 dans les CVl sont indiquées par la figure 17.

Fp provoque successivement mais quasi-instantanément
- la fermeture de CTî avec démarrage de PV
- la fermeture de CT4, CT3 étant encore fermé
- le début de mise en pression dans MCY et le commencement de serrage
de D par PQ1 et PQ2 ; le moment de FM, par rapport aux centres de
gravité de celles-ci, reste toujours inférieur au moment du double
de la force que transmet le piston du cylindre récepteur de E, af
fectée du coefficient de frottement entre D et PQ1 et PQ2, par rap
port au contact P1 - BT1, le bras de levier du second étant, dans
ce but, prévu par construction suffisamment élevé
- l'entraînement de E par D provoquant le déplacement de P3
- sous la croissance de Fp, ce déplacement devenant supérieur à CS,
début et poursuite du dégagement de 01 et 02 par G
- apparition par dépression de FA dont la valeur s'élève avec la
croissance de la différence entre SA qui augmente et la section
constante de AJ1 ;
- action de FA sur la face adéquate de P4, AJ2 maintenant la pression
atmosphérique sur l'autre face de P4, AX4 transmettant FT dans MCV;
- sous cette action, croissance de FT entraînant celle de FM qui, à
son tour, accroît FA et ainsi de suite, tant que Fp augmente
FT = FA + Fp cesse de croître avec Fp et diminue et s'annule avec
celle-ci lors du défreinage, à l'inverse du processus de freinage.

Parallèlement, P1 glisse très légèrement sur BT1,
- CT4, sous l'action de AX4, s'est fermé,
- CT3 reste fermé jusqu'au début du déplacement de P3 et AX3 et S in
tervient très momentanément ; CT3 s'ouvre,
- CT3 se referme au défreinage mais CT4 s'ouvre et S n'est pas mis
sous tension.

EXEMPLE III - L'effort de freinage s' avère incompatible avec la capacité d'adhérence entre la roue et le sol dont les caractéristiques de la surface restent cependant identiques, pendant la durée du freinage, sur toute la largeur du véhicule et donc au niveau des deux roues avant, que cette surface soit sèche ou déjà rendue uniformément plus ou moins glissante.

Le schéma, figure 17, reste valable dans son principe.

Lorsque le glissement entre roue et chaussée atteint une valeur déclenchant l'instabilité de l'adhérence, Mt a atteint son maximum de même pour le déplacement de Pi, P2 et P3 et pour SA.

- Successivement et quasi-instantanément
- FA ne croît plus, de même FT ;.

- si, par réflexe, le conducteur accroît Fp et donc FT, cette insta
bilité persiste en provoquant une baisse de Mt et de FN dont décou
lent instantanément : un recul de P1, P2 et P3, avec fermeture de
CT3, une diminution de SA, de FA, de FT et donc du glissement roue
chaussée avec retour à une meilleure adhérence et à un meilleur
freinage qui, de nouveau, entraîne une augmentation de Mt et FA et
donc de FT, avec nouvelle élévation du glissement et nouvelle bais
se de FA et ainsi de suite.

Les figures 10, 11 et 12 représentent respectivement les courbes de l'adhérence en fonction du glissement, de l'adhérence en fonction du temps et de FT en fonction du temps ; cette dernière évolue entre deux valeurs maximale et minimale, très proches de la valeur optimale indiquée en pointillés, du fait de l'interaction permanente entre FA et Fp ; il en résulte des pulsions ressenties par le pied du conducteur qui, par son effort, maintient CT4 fermé, ces pulsions entraînant ouvertures et fermetures successives de CT3, provoquant le fonctionnement discontinu de S.

EXEMPLE IV - Les caractéristiques de la surface du sol changent en cours de freinage, au moins sur toute la largeur du véhicule ; RD et RG sont également concernées ; la figure 17 reste valable dans son principe, les P1 ont le même mouvement de recul par rapport aux CY1, recul qui entraîne celui, amplifié, de P2 et P3 : référence aux figures 13, 14 et 15 dont les courbes correspondent aux mêmes paramètres que ceux retenus dans les figures 10, 11 et 12.

EXEMPLE V - Le changement des caractéristiques de la surface du sol ne concerne qu'un seul côté du véhicule et la capacité d'adhérence se ré duit, par exemple au niveau de RD ; les positions relatives des Pi sont indiquées par la figure 18 : Pi gauche bute sur le fond de son CY1 et la pression hydraulique dans le dispositif s'établit par le seul effet sur P1 droit en fonction du Mt droit réduit ; pour le reste du processus, les conditions de l'exemple IV se retrouvent, l'égalité de décélération à droite et à gauche, à partir de FT au niveau de MCV, permettant au conducteur de conserver la maîtrise de la direction.

Cas identique lors de freinage dans une courbe : la roue avant la moins chargée, limitant FT afin de conserver cette maîtrise.

Des variantes dans les procédés d'application, dont certaines permettent d'accroître l'efficacité du dispositif, sont
VARIANTE I - En marche arrière, le dispositif est semblable à celui retenu pour la marche avant au niveau des P1 et CYl (Fig. 8). CT2, T2 et
VA n'existent pas. La pression hydraulique engendrée dans les CVl' par les P1' amène les CP1 à obturer les passages vers les CY1, cette pression se transmettant normalement sur P2 et assurant le fonctionnement dans les mêmes conditions, défreinage compris, que celles énoncées dans les exemples précédents. Le freinage en marche avant ramène les CP1 dans la position assurant le transfert de pression depuis les CY1 sur P2.

VARIANTE II - PV n'est pas électrique mais entrainé en permanence, comme l'alternateur par exemple ; CT1 n'existe pas ; la dépression permanente n'est transmise dans CV4 que par le déplacement de P3 supérieur à
CS pour ouvrir 01 et 02 sous le premier effet de Fp ; l'existence de CS au niveau de CV3 et P3 (Fig. 9) élimine les effets dynamiques évoqués dans l'exemple I.

VARIANTE III - La dépression est assurée sans PV, à partir de la pipe d'admission du moteur ; CTl n'existe pas ; opportunité de l'ouverture de 01 et 02 en fin de CS ; l'entrée d'air extérieur par AJ1, perturbant la carburation, impose un système d'instillation adéquate de carburant dans cette admission.

VARIANTE IV - L'action du dispositif est accentuée par l'inversion de la dépression et de la pression atmosphérique sur les faces de P4 ; les fermetures simultanées de CT3 et CT4 actionnent la seule électrovanne nécessaire EV (Fig. 19) : en pointillé, le sens de circulation de l'air et la position de la vanne sous l'effet de ces fermetures ; valable pour les variantes II et III : conséquence sur la carburation d'entrée d'air frais dans l'admission indiquée dans la variante précédente.

VARIANTE V - A PV est substituée une pompe à surpression PS ; le fonctionnement implique le montage de T4 dans l'autre compartiment de CY4.

Possibilité d'appliquer la variante IV.

VARIANTE VI - L'intensité de la dépression ou de la surpression atmosphérique ne dépend pas de SA, ce qui entraîne la suppression de G, 01 et 02, T3 et T4 étant confondus, mais de la vitesse de PV ou PS utilisée dans les limites de sa courbe d'efficacité, cette vitesse dépendant du potentiomètre fixé en bout de l'axe AX3 (Fig. 20) et agissant en fonction du déplacement de cet axe ; possibilité d'appliquer les variantes IV et V.

VARIANTE VII - (Fig. 21) PS est remplacée par une pompe hydraulique
PH spéciale ou déjà existante sur le véhicule, disposant d'une centrale hydraulique pour diverses fonctions : RR est le réservoir de liquide ; la pression utilisée étant plus importante et le fluide pratiquement incompressible, les éléments G, 01, 02, CV4 et P4 sont de dimensions et d'encombrement très réduits ; les formes de G, 01 et 02, la courde P3, la section de P2 et les caractéristiques de R3 sont modifiées en conséquence.

La variante IV reste applicable ; dans la variante VI, le potentiomètre peut régler la vitesse de PV, PS ou PH par l'intermédiaire d'un relais électrique ou électronique.

VARIANTE VIII - Le potentiomètre prévu en variante VI est remplacé par un boitier électronique soumis au déplacement de AX3 etàCT3, agissant respectivement sur des condensateurs à capacités variables et des diodes et transistors.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 - " obJet de l'invention est l'adaptation de la force de freinage à la capacité d'adhérence au sol d'n véhicule.

Cette adaptation est obtenue par un dispositif consistant à moduler cette force par variation de l'assistance en fonction de la valeur et de l'évolution de cette adhérence dont la mesure est donnée en permanence par l'importance de la compression ou de la détente d'une liaison élastique entre l'étrier et son support.

2 - Procédé selon revendication 1, caractérisé par la liaison élastique constituée, d'une part, au moyen d'un volume constant de liquide compris entre les pistons P1, ou P1' en variante I, calés sur les butes BT1 ou BT2, et P2, et, d'autre part, d'un ressort R3 dont la compression ou ia détente équilibre la force que transmet P3, au contact de P2.

3 - Procédé selon revendications 1 et 2 que caractérisent, grâce aux pistons différentiels P1, ou P1' en variante I, et P2, d'une part, la transformation du très faible déplacement des P1, ou P1' en variante I, soumis à l'importante force qu'engendre la Doussée de E, en un déplacement linéaire amplifié de P2 et P3 et, d'autre part, la réduction de cette force à une faible valeur compensée par l'action de R3.

4 - Procédé, selon revendicatiorn 1, 2 et 3, caractérisé par la reconnaissance permanente, pendant le freinage, en fonction de l'amplitude et du sens du déplacement de P3 avec son axe AX3 et avec CT3, de l'intensité et de l'évolution de l'adhérence.

CT4, un signal.

5 - Procédé, selon revendications 1, 2,3 et 4, caractérisé par l'exploita- tion, ainsi que dans les variantes II, III, IV. V et TITI, du déplacement de P3 et du sens de ce déplacement pour, d'une part, faire dépendre, en agissant sur la section de passage SA, AJ1 et AJ2 restant constants, l'intensité de l'assistance par dépression ou surpression atmosphérique, oupar pression hydraulique, de l'effort du conducteur et de la capacité d'adhérence et, d'autre part, ouvrir ou fermer le contact CT3 pour créer, avec

6 - Procédé, selon revendications 3 et 4 (variante VI), caractérisé par l'exploitation du déplacement de AX3 pour commander un potentiomètre fai ant varier La altesse ce Psl, PS ou PH, et ionc la pression ou dépression, pour agir sur P4, CT3 intervenant comme en revendication 5.

7 - Procédé, selon revendication 5, caractérisé par le fait que les fermetures momentanément simultanées de CT3, par recul de AX3 consécutif à la diminution d'adhérence et de cT4 sous l'effort du conducteur (Exemple III), provoquent sur EV (variante IV) des impuisions successives dont chacune donne un sens négatif à l'assistance.

8 - Procédé, selon revendication 6, caractérisé par la substitution au po tentiomètre (variante VI) d'un boitier électronique comprenant, en particulier, une capacité variant sous l'effet du déplacement de AX3 et une diode soumise à CT3, l'ensemble de ce boitier réglant l'intensité des pressioz ou dépression et la face de leur application sur P4(variante VIII)