PROCEDE POUR L ' OP T IM I SAT ION DE PROCESS FOR OP T IM I SAT ION OF
L ' ADHÉRENCE SOUS COUPLE DES ROUES DES VÉHICULES .THE TORQUE BELT OF VEHICLE WHEELS.
La présente invention concerne un procédé pour optimiser l ' utilisation de l ' adhérence disponible lorsgu ' un couple - freinage ou accélération - est appligué aux roues d ' un véhicule, motocyclette, automobile, ou remorgue .The present invention relates to a method for optimizing the use of the grip available when a torque - braking or acceleration - is applied to the wheels of a vehicle, motorcycle, automobile, or trailer.
Lors du roulement d ' une roue soumise à des forces d ' entraînement et de freinage, l ' adhérence de la roue sur la chaussée dépend de plusieurs paramètres : l ' état du pneumatique , l ' état de la chaussée , le glissement de la roue .When rolling a wheel subjected to driving and braking forces, the grip of the wheel on the road surface depends on several parameters: the state of the tire, the state of the road surface, the slip of the wheel. .
Le coefficient d'adhérence peut être représenté en fonction du glissement par une courbe représentée en figure 1. Cette représentation montre gue le coefficient d'adhérence augmente avec le glissement jusgu'à atteindre une valeur maximaie, pour une valeur de glissement dénommée μ critique. Au delà de cette valeur maximale du coefficient d'adhérence, la roue entre dans une zone instable gui mène rapidement au blocage de la roue, et gui correspond à une diminution du coefficient d'adhérence (augmentation de la distance de freinage) , et à une diminution de la manoeuvrabilité et de la stabilité directionnelle du véhicule, dans le cas d'un couple résultant de freinage - ou soit au patinage total, soit à une perte de motricité et manoeuvrabilité dans le cas d'un couple résultant moteur.The coefficient of adhesion can be represented as a function of the slip by a curve represented in FIG. 1. This representation shows that the coefficient of adhesion increases with the slip until reaching a maximum value, for a slip value called μ critical. Beyond this maximum value of the coefficient of adhesion, the wheel enters an unstable zone which quickly leads to blocking of the wheel, and which corresponds to a reduction in the coefficient of adhesion (increase in the braking distance), and in a decrease in the maneuverability and the directional stability of the vehicle, in the case of a torque resulting from braking - or either at total slip, or to a loss of traction and maneuverability in the case of a torque resulting from the engine.
La régulation du couple appligué aux roues d'un véhicule, pour optimiser tant la motricité en accélération que la sécurité en freinage, devrait donc assurer gue le glissement gui résulte de l'application du couple soit proche de la valeur μ critique, sans gue cette valeur de glissement soit dépassée.The regulation of the torque applied to the wheels of a vehicle, in order to optimize both acceleration traction and braking safety, should therefore ensure that the slip which results from the application of the torque is close to the critical value μ, without this slip value is exceeded.
On connaît dans l'état de la technigue plusieurs brevets portant sur des procédés et systèmes anti- blocage de roues de véhicules à moteur.
A titre d'exemple, le brevet français FR9113119 décrit un procédé et dispositif de freinage de véhicules par asservissement du couple de freinage appliqué sur une roue. L'adhérence d'une roue sur une piste de freinage est définie par un point de fonctionnement (P) variable sur une courbe d'adhérence fonction du glissement (g) de la roue. Dans le procédé selon l'invention, le paramètre d'asservissement du couple de freinage est le signe de la variation de la pente de la courbe d'adhérence au point de fonctionnement (P) précité. Le couple de freinage est asservi de façon à ce que ce point de fonctionnement (P) soit confondu avec le point d'adhérence maximum (M) de la courbe d'adhérence.Several patents are known in the state of the art relating to anti-lock processes and systems for motor vehicle wheels. By way of example, French patent FR9113119 describes a method and device for braking vehicles by controlling the braking torque applied to a wheel. The grip of a wheel on a braking track is defined by a variable operating point (P) on a grip curve as a function of the slip (g) of the wheel. In the method according to the invention, the braking torque control parameter is the sign of the variation in the slope of the grip curve at the abovementioned operating point (P). The braking torque is controlled so that this operating point (P) coincides with the maximum grip point (M) of the grip curve.
Les procédés de 1 ' état de la technique sont fondés sur le principe selon lequel on limite le couple appliqué à la roue lorsque le maximum du coefficient d'adhérence et le glissement critique sont dépassés. On entre donc dans la partie instable de la courbe adhérence/glissement. Il en résulte un comportement d'oscillation de la pression de freinage, et donc une perte d'efficacité. Le maximum d'adhérence correspond exactement au début de la partie instable (et décroissante) de la courbe représentée en figure 1, partie pour laquelle l'équilibre naturel correspond au blocage complet de la roue (dans le cas du freinage - et au patinage total dans le cas d'un couple moteur) : il serait donc nécessaire, pour optimiser l'adhérence, de détecter par anticipation quand ce maximum va être atteint: or, pour tous les systèmes antérieurs, c'est la détection du franchissement effectif de ce maximum qui est effectuée, d'où la nécessité de réduire aussitôt la pression de freinage et de la réguler autour de cette valeur optimale.The methods of the prior art are based on the principle that the torque applied to the wheel is limited when the maximum of the coefficient of adhesion and the critical slip are exceeded. We therefore enter the unstable part of the grip / slip curve. This results in an oscillation behavior of the braking pressure, and therefore a loss of efficiency. The maximum grip corresponds exactly to the start of the unstable (and decreasing) part of the curve shown in Figure 1, part for which the natural balance corresponds to the complete locking of the wheel (in the case of braking - and to total slippage in the case of an engine torque): it would therefore be necessary, to optimize grip, to detect in advance when this maximum will be reached: now, for all previous systems, it is the detection of the effective crossing of this maximum that is performed, hence the need to immediately reduce the brake pressure and regulate it around this optimal value.
Les systèmes de l'art antérieur, qui permettent d'éviter le blocage complet de la roue et les risques de perte de contrôle qui en résultent, présentent donc pour principaux inconvénients et limites
de ne pas être optimaux, la force de freinage, fluctuante, n'étant pas maintenue en permanence à la valeur maximale possible,The systems of the prior art, which make it possible to avoid complete locking of the wheel and the risks of loss of control which result therefrom, therefore have the main drawbacks and limits not being optimal, the fluctuating braking force not being permanently maintained at the maximum possible value,
- de nécessiter, pour réguler la pression de freinage, la présence d'une source d'énergie externe autonome (pompe hydraulique, vannes, etc...), ce gui augmente leur complexité et leur coût et limite leur application aux véhicules les plus onéreux,- to require, to regulate the braking pressure, the presence of an independent external energy source (hydraulic pump, valves, etc ...), this mistletoe increases their complexity and their cost and limits their application to the most expensive,
- de ne pas être du fait de cette complexité totalement à l'abri des pannes, ou des fonctionnements intempestifs.- not to be due to this complexity totally immune to breakdowns, or untimely operations.
Afin de remédier à ces inconvénients il serait nécessaire, pour optimiser la régulation du couple appligué à la roue et améliorer l'adhérence, en freinage ou en accélération, de détecter par anticipation guand le maximum du coefficient d'adhérence et le glissement critigue vont être atteints, et de borner le couple avant d'atteindre la zone instable.In order to remedy these drawbacks, it would be necessary, in order to optimize the regulation of the torque applied to the wheel and improve the grip, when braking or accelerating, to detect in advance when the maximum of the grip coefficient and the critical slip will be and limit the torque before reaching the unstable zone.
C'est l'objet de la présente invention, gui remédie à ces inconvénients en prévoyant, l'utilisation optimale de l'adhérence disponibleThis is the object of the present invention, which overcomes these drawbacks by providing for the optimal use of the available grip.
- un fonctionnement parfaitement sûr (système fail safe et redondance sans modes communs) - une réalisation très économigue (possibilité de fonctionnement sans source autonome de pression) , accessible aux véhicules "bas de gamme"- perfectly safe operation (fail safe system and redundancy without common modes) - a very economical implementation (possibility of operation without autonomous pressure source), accessible to "low-end" vehicles
- une compatibilité totale avec les systèmes d'A.B.S existants, où il peut s'intégrer directement, sans composantes supplémentaires, comme une nouvelle fonction d'optimisation du freinage (freinage d'urgence maximal)- full compatibility with existing A.B.S systems, where it can be integrated directly, without additional components, as a new braking optimization function (maximum emergency braking)
- une application tant au contrôle du freinage que du non patinage.- an application for both braking and non-slip control.
- la possibilité, du fait de son coût modéré, d'envisager le reconditionnement de véhicules existants non équipés, (ou éguipés, pour rendre leur ABS plus performant) .
L'invention concerne plus particulièrement la détection par anticipation du maximum d'adhérence.- the possibility, due to its moderate cost, to consider the reconditioning of existing vehicles not equipped, (or equipped, to make their ABS more efficient). The invention relates more particularly to the early detection of the maximum adhesion.
Cette détection peut être obtenue selon une première variante par détection du maximum de la puissance de freinage C.Ω , gui précède légèrement le maximum de la force de freinage lors d'un freinage d'urgence (Ω = vitesse de rotation réelle de la roue) ;This detection can be obtained according to a first variant by detecting the maximum braking power C.Ω, which slightly precedes the maximum braking force during emergency braking (Ω = actual speed of rotation of the wheel );
Selon une deuxième variante, la détection par anticipation du maximum d'adhérence est obtenue par la mesure/calcul du signal δ = |Ω'av/Ωav - Ω'ar/Ωar| où :According to a second variant, detection by anticipation of the maximum adhesion is obtained by measuring / calculating the signal δ = | Ω'av / Ωav - Ω'ar / Ωar | or :
Ω désigne la vitesse de rotation vraie de la roue avant,Ω denotes the true rotation speed of the front wheel,
Ω' désigne la dérivée première de la vitesse de rotation vraie de la roue avant, Ω 3.2T désigne la vitesse de rotation vraie de la roue arrière,Ω 'denotes the first derivative of the true rotational speed of the front wheel, Ω 3.2T denotes the true rotational speed of the rear wheel,
Ω' désigne la dérivée première de la vitesse de rotation vraie de la roue arrière.Ω 'denotes the first derivative of the true rotational speed of the rear wheel.
Les deux termes caractérisent la dynamique des roues avant et arrière: ce terme δ, sensiblement constant sur la plage d'adhérence normale, croît brusquement quand une des deux roues arrive à proximité de son adhérence maximale. La détection du quasi maximum est obtenue quand δ franchit un seuil prédéterminé, qui peut être auto-généré à partir des valeurs antérieures (par exemple 150% ou 200% de ce niveau antérieur sensiblement constant) .The two terms characterize the dynamics of the front and rear wheels: this term δ, substantially constant over the normal grip range, increases suddenly when one of the two wheels comes close to its maximum grip. Near-maximum detection is obtained when δ crosses a predetermined threshold, which can be self-generated from previous values (for example 150% or 200% of this substantially constant previous level).
Pour le freinage, la roue arrière utilisée dans le calcul de δ peut être fixée a priori (ex. même coté) , ou la plus rapide des deux roues arrière. Pour le patinage, on pourra utiliser avantageusement les deux roues d'un même côté.For braking, the rear wheel used in the calculation of δ can be fixed a priori (eg same side), or the faster of the two rear wheels. For skating, one can advantageously use two wheels on the same side.
Dans ce mode, la valeur δi du signal δ représente la variation relative de l'adhérence μ'/μ à l'instant ti de la i-ème mesure. Son intégration numérique ∑δi représente donc μ(t), par son logarithme ∑δi=k.Ln(μ(t) ) où k est une constante sensiblement égale à 1. De cette
expression sont déduites d'autres variantes de détection: Dans une première variante de cette détection par δ, la détection par anticipation du maximum d'adhérence est obtenue quand le terme calculé C = δi . exp ( -∑δi/K) , représentant la variation du coefficient d'adhérence (C ~dμ/dt) , franchit un certain seuil S - ou ce qui revient au même lorsgue ln(C) = ln(δi) . (-∑δi) /K franchit un certain seuil Si [Si = ln(S)]ou lorsgue Φ(C) franchit le seuil Φ(S) , Φ étant une fonction monotone guelcongue -, où δi est la valeur de δ =|Ω'av/Ωav-Ω' r/Ωarj , à ti (i-ème mesure) et K la fréguence de mesure (K=l/δt)In this mode, the value δi of the signal δ represents the relative variation of the adhesion μ '/ μ at the instant ti of the i-th measurement. Its numerical integration ∑δi therefore represents μ (t), by its logarithm ∑δi = k.Ln (μ (t)) where k is a constant substantially equal to 1. From this expression are deduced from other detection variants: In a first variant of this detection by δ, the detection by anticipation of the maximum adhesion is obtained when the calculated term C = δi. exp (-∑δi / K), representing the variation in the coefficient of adhesion (C ~ dμ / dt), crosses a certain threshold S - or what amounts to the same when ln (C) = ln (δi). (-∑δi) / K crosses a certain threshold If [Si = ln (S)] or when Φ (C) crosses the threshold Φ (S), Φ being a monotonic guelcongue function -, where δi is the value of δ = | Ω ' av / Ω av -Ω' r / Ω ar j, at ti (i-th measure) and K the measurement frequency (K = l / δt)
Avantageusement, le seuil S - ou le seuil Si = ln(S)], ou le seuil S' = Φ(S) - dépend du gradient β = pi - ρi-1 de ression de freinage, et croît avec lui. Selon une autre variante de mise en oeuvre, la détection par anticipation du maximum d'adhérence est obtenue quand le terme calculé M = exp(-Σδi/K) représentant le coefficient d'adhérence (μ) franchit un certain seuil S ou lorsque le terme L = (-Σδi)/K [L = ln(M)] franchit un certain seuil Si [Si = ln(S)], ou lorsgue le terme Φ(M) atteint Φ(S), Φ étant une fonction monotone guelcongue -, où : δi est la valeur de δ= |Ω ' av/Ωav - Ω ' ar/Ωar | a l'instant ti de la i-ème mesure, et par exemple :Advantageously, the threshold S - or the threshold Si = ln (S)], or the threshold S '= Φ (S) - depends on the gradient β = pi - ρi-1 of braking recession, and increases with it. According to another implementation variant, detection by anticipation of the maximum adhesion is obtained when the calculated term M = exp (-Σδi / K) representing the coefficient of adhesion (μ) crosses a certain threshold S or when the term L = (-Σδi) / K [L = ln (M)] crosses a certain threshold Si [Si = ln (S)], or when the term Φ (M) reaches Φ (S), Φ being a monotonic function guelcongue -, where: δi is the value of δ = | Ω ' av / Ω av - Ω' ar / Ω ar | at the instant ti of the i-th measurement, and for example:
K la fréguence de mesure ( K=l/δt ) , et μo~l • Ce seuil S peut être prédéterminé, ou calculé à partir des paramètres mesurés. Il dépend des conditions d'adhérence instantanées et ces conditions sont déterminées à partir du couple de valeurs [β.δj, ∑δ ] , par exemple à l'issue des No = j premières mesures, où β = pj-pj-1 est le gradient dp/dt de pression de freinage, dt=l/K étant l'intervalle de mesure δj est la valeur de δ = |Ω'av/Ωav-Ω' r/Ωar| à tjK the measurement frequency (K = l / δt), and μo ~ l • This threshold S can be predetermined, or calculated from the measured parameters. It depends on the instantaneous adhesion conditions and these conditions are determined from the pair of values [β.δj, ∑δ], for example at the end of the No = j first measurements, where β = pj-pj-1 is the braking pressure gradient dp / dt, dt = l / K being the measurement interval δj is the value of δ = | Ω ' av / Ω av -Ω' r / Ω ar | at tj
C = μO.δ .exp(-Σδj/K) -dμ/dt , (μ0~i) , étant l'adhérence réelle est déterminée par comparaison du couple de valeurs calculées Cl = ∑δj , C2 = β . dj . exp ( -∑δj /K)
[respectivement proportionnelles à dF/dμ et μ] aux diverses courbes d'adhérence F = y(μ) modélisées a priori, par exemple sous la forme μ, y' (μ) [y' (μ) =dF/dμ] - ou toute autre forme équivalente. Une variante avantageusement permettant d'éliminer certains artefacts des données provenant des capteurs de pression et/ou de vitesse consiste à appliquer à la fonction δ déterminant le seuil d'activation de la fermeture de la vanne une fonction de filtrage. Cette fonction de filtrage peut être une fonction proportionnelle au temps, une fonction proportionnelle à la pression de freinage appliquée à la roue, une fonction inversement proportionnelle au gradient de pression de freinage dP/dt, ou une combinaison de ces fonctions ou encore l'association à un seuillage du signal pression éliminant les données correspondant à des pressions inférieures à une valeur-seuil et correspondant à du bruit de mesure.C = μO.δ .exp (-Σδj / K) -dμ / dt, (μ0 ~ i), being the real adhesion is determined by comparison of the couple of calculated values Cl = ∑δj, C2 = β. dj. exp (-∑δj / K) [respectively proportional to dF / dμ and μ] to the various adhesion curves F = y (μ) modeled a priori, for example in the form μ, y '(μ) [y' (μ) = dF / dμ] - or any other equivalent form. A variant advantageously making it possible to eliminate certain artefacts from the data coming from the pressure and / or speed sensors consists in applying to the function δ determining the activation threshold for closing the valve a filtering function. This filtering function can be a function proportional to time, a function proportional to the braking pressure applied to the wheel, a function inversely proportional to the braking pressure gradient dP / dt, or a combination of these functions or the association a thresholding of the pressure signal eliminating the data corresponding to pressures lower than a threshold value and corresponding to measurement noise.
Le signal prise en compte pour la détection du seuil de fermeture de la vanne sera dans cette variante un signal de type : dμ/dt.l/(dp/dt) .f (p, t, dt/dp) .In this variant, the signal taken into account for the detection of the valve closing threshold will be a signal of type: dμ / dt.l / (dp / dt) .f (p, t, dt / dp).
La fermeture de la vanne d'alimentation du cylindre récepteur du système de freinage de la roue concernée interviendra guand dμ/dt.l/(dp/dt) .f (p, t, dt/dp) > Vs oùThe closing of the supply valve of the slave cylinder of the braking system of the wheel concerned will occur when dμ / dt.l / (dp / dt) .f (p, t, dt / dp)> Vs where
Vs désigne une valeur-seuil prédéterminée f (p, t, dt/dp) désigne la fonction de filtrage. sont appliguees au freinage,Vs designates a predetermined threshold value f (p, t, dt / dp) designates the filtering function. are applied when braking,
Dans tous les cas, guand ces diverses variantes sont appliguees au freinage, la détection du guasi-maximum entraîne la fermeture d'une vanne gui "fige" la pression, alors optimale, pour la roue concernée. [Pour le mode #2 et ses dérivés, Ω' /Ω pour cette roue, non bloquée (μ constant et optimal) , sert alors de dynamique de référence pour l'autre roue : détection par δ inchangée].
Cette vanne n'est maintenue fermée qu'aussi longtemps que la pression dans les circuits amont (pilote) est supérieure ou égale à la pression aval (cylindre de frein) . Ces deux variantes de détection peut être utilisée en combinaison suivant un mode qui dépend des priorités désirées:In all cases, when these various variants are applied to braking, the detection of the guasi-maximum causes the closure of a valve which "freezes" the pressure, then optimal, for the wheel concerned. [For mode # 2 and its derivatives, Ω '/ Ω for this wheel, not locked (μ constant and optimal), then serves as the reference dynamic for the other wheel: detection by δ unchanged]. This valve is only kept closed as long as the pressure in the upstream circuits (pilot) is greater than or equal to the downstream pressure (brake cylinder). These two detection variants can be used in combination according to a mode which depends on the desired priorities:
Dans un premier mode, on déclenchera la fermeture de la vanne lorsgue l'on détecte : - le maximum de la puissance de freinage C.Ω , UIn a first mode, the valve will be closed when it detects: - the maximum braking power C.Ω, U
- la croissance rapide du signal δ = |Ω'av/Ωav- the rapid growth of the signal δ = | Ω'av / Ωav
- Ω' ar/Ωar | .- Ω 'ar / Ωar | .
Ce mode de combinaison par une logigue "OU" confère une priorité anti-blocage, et convient particulièrement aux cas de freinage d'urgence.This mode of combination by an "OR" logic gives anti-lock priority, and is particularly suitable for emergency braking.
Le deuxième mode de combinaison consiste à procéder à la fermeture de la vanne lorsgu'on détecte :The second combination mode consists in closing the valve when it is detected:
- le maximum de la puissance de freinage C.Ω , EL- the maximum braking power C.Ω, EL
- la croissance rapide du signal δ = |Ω'av/Ωav- the rapid growth of the signal δ = | Ω'av / Ωav
- Ω' ar/Ωar | .- Ω 'ar / Ωar | .
Ce deuxième mode de combinaison est plus particulièrement adapté au situations de freinage modéré et évite les fermetures intempestives de la vanne.This second combination mode is more particularly suited to moderate braking situations and avoids untimely closing of the valve.
Il est possible d'automatiser le passage de la logigue "OU" à la logigue "ET" par asservissement au gradient δp/δt de la pression exercée sur la pédale de freinage. Lorsque celle-ci est inférieure à une valeur seuil, la logigue "OU" est activée, lorsgu'elle atteint une valeur seuil, la logigue "ET" est activée.It is possible to automate the transition from the "OR" to the "AND" log by slaving to the gradient δp / δt of the pressure exerted on the brake pedal. When this is less than a threshold value, the "OR" log is activated, when it reaches a threshold value, the "AND" log is activated.
A l'issue de la première phase (montée en pression) la pression et l'effort de freinage sont "verrouillés" au guasi maximum - si la pression exercée par le pilote a atteint cette limite. Alors, pour une adhérence μ constante, Ω' reste constant (Ω décroît linéairement) .
Lorsque l'état de la chaussée et le coefficient d'adhérence varient pendant l'application du couple sur la roue, (e.g. freinage qui commence sur chaussée sèche, et passage sur une plaque d'huile ou vice versa), le procédé selon l'invention permet une régulation du couple en fonction de la variation des conditions de la chaussée :At the end of the first phase (pressure build-up) the braking pressure and force are "locked" to the maximum guasi - if the pressure exerted by the pilot has reached this limit. Then, for a constant μ adhesion, Ω 'remains constant (Ω decreases linearly). When the condition of the road surface and the coefficient of grip vary during the application of the torque on the wheel (eg braking which starts on dry road, and passing over an oil patch or vice versa), the method according to the invention allows torque regulation according to the variation of road conditions:
Amélioration de l'adhérence fdétection via Ω'1Improved detection adhesion via Ω'1
: Si l'adhérence augmente (e.g. passage de chaussée grasse à chaussée sèche) Ω varie proportionnellement à μ, d'où une brusque variation de |Ω' |: If the grip increases (e.g. passage from greasy to dry pavement) Ω varies proportionally to μ, resulting in a sudden variation of | Ω '|
Cette détection commande la réouverture de la vanne d'isolation, et une augmentation (éventuelle) de la pression, en fonction de la pression de freinage exercée par le pilote : le cycle recommence alors. Dans un dispositif anti-patinage, cette détection commandera une diminution de la réduction de couple (suppression progressive du freinage de la roue concernée par exemple)This detection controls the reopening of the isolation valve, and an increase (if any) of the pressure, depending on the braking pressure exerted by the pilot: the cycle then begins again. In an anti-skid device, this detection will command a reduction in the torque reduction (progressive suppression of the braking of the wheel concerned for example)
Diminution de l'adhérence [détection via Ω'1 : Une diminution d'adhérence tendra à entraîner le blocage de la roue, d'où une brusque variation de |Ω' |Decrease in grip [detection via Ω'1: A decrease in grip will tend to cause the wheel to lock up, resulting in a sudden change in | Ω '|
Pour empêcher le blocage il est nécessaire de réduire la pression de freinage :To prevent blocking it is necessary to reduce the braking pressure:
Système minimal passif (ou: limiteur "intelligent") : Un signal optique/acoustique prévient le pilote, qui doit "pomper" (relâcher, puis freiner à nouveau) ;Minimum passive system (or: "intelligent" limiter): An optical / acoustic signal warns the pilot, who must "pump" (release, then brake again);
Système minimal global actif (économique) : l'ouverture temporaire rapide d'un clapet ou vanne by-pass entre basse et haute pression de l'assistance de freinage supprime momentanément l'assistance d'où chute temporaire de la pression de freinage, qui remonte aussitôt: le cycle recommence alors.Minimum active global system (economic): the rapid temporary opening of a valve or by-pass valve between low and high pressure of the braking assistance momentarily removes the assistance, hence the temporary drop in braking pressure, which goes back up immediately: the cycle begins again.
Système actif optimisé, (action séparée pour chaque roue) : La pression de freinage est transmise, pour chaque roue, par un piston différentiel mobile - en
équilibre sous deux forces, F=p.s côté pilote et -p.s côté frein - piston qui peut être en outre soumis à une force externe - électromagnétique (figure 3), ou autre (figure 8 et 9) . L'application d'une force f < F (e.g. -0,5.F) s 'opposant à la pression pilote réduit en proportion la pression aval et évite le blocage de la roue concernée (le cycle recommence alors), sans modifier la pression amont, donc de façon transparente pour le pilote gui ne ressentira ni réaction, ni vibration.Optimized active system (separate action for each wheel): The braking pressure is transmitted, for each wheel, by a mobile differential piston - in equilibrium under two forces, F = ps on the pilot side and -ps on the brake side - piston which can also be subjected to an external force - electromagnetic (Figure 3), or other (Figure 8 and 9). The application of a force f <F (eg -0.5.F) opposing the pilot pressure proportionally reduces the downstream pressure and prevents the blocking of the wheel concerned (the cycle then begins again), without modifying the upstream pressure, therefore transparently for the pilot who will not feel any reaction or vibration.
Système actif maximal, (ABS + nouvelle fonction Pression optimale) : Dans ce cas, la chute de pression appliguée pour revenir à l'intérieur de l'adhérence disponible (zone stable avant le maximum) - et la remontée de pression gui suit (le cycle recommence alors) sont obtenues par les moyens usuels de l'ABS.Maximum active system, (ABS + new optimal pressure function): In this case, the pressure drop applied to return to the interior of the available grip (stable area before the maximum) - and the pressure rise which follows (the cycle starts again) are obtained by the usual means of ABS.
La décision du pilote étant prioritaire, la pression dans les circuits aval (cylindre de frein) ne doit jamais être supérieure à la pression dans les circuits amont .- une pression amont supérieure ou égale à la pression aval commande l'ouverture de la vanne d'isolation.As the pilot's decision has priority, the pressure in the downstream circuits (brake cylinder) must never be higher than the pressure in the upstream circuits. - an upstream pressure greater than or equal to the downstream pressure controls the opening of the valve d 'insulation.
Dans le cas d'un dispositif anti-patinage, cette détection d'une brusgue variation de |Ω' | commandera une diminution du couple: soit au niveau global une réduction du couple moteur, soit au niveau local une réduction du couple appligué par augmentation du freinage de la roue concernée par exemple, ou les deux à la fois. Dysfonctionnements et sécuritéIn the case of an anti-skid device, this detection of a sudden variation of | Ω '| will command a reduction in torque: either globally a reduction in the engine torque, or locally a reduction in the torque applied by increasing the braking of the wheel concerned for example, or both at the same time. Malfunctions and safety
En cas de dysfonctionnement d'un des systèmes de détection, le système d'optimisation du freinage reste totalement opérationnel.In the event of a malfunction of one of the detection systems, the braking optimization system remains fully operational.
En cas de dysfonctionnement de ses deux systèmes de détection, la vanne d'isolation étant en position ouverte au repos le système de freinage reste totalement fonctionnel (sécurité) , la fonction optimisation/anti-blocage n'étant plus assurée. Le but
principal de l'invention étant d'obtenir une adhérence optimale, l'utilisation d'un seul de ces deux systèmes de détection, suffisant à obtenir cette adhérence optimale, reste du domaine de l'invention. Système hydrauliquee préférence, quand le seuil de détection est atteint, la pression de freinage appliquée à la roue est maintenue constante par fermeture d'une vanne située en amont du cylindre de freinage sur le circuit principal de freinage qui transmet la pression hydraulique appliquée par le pilote, cette vanne étant ré-ouverte dès que la pression amont du circuit principal redevient inférieure à la pression aval du cylindre de freinage, et en ce que le dispositif de freinage comporte en outre, en dérivation sur ce circuit principal, un circuit de régulation destiné à ajuster cette pression en cas de variation d'adhérence pendant cette phase où la vanne est fermée, par les moyens d'un piston flottant, soumis en amont en permanence à la pression hydraulique, appliquée par le pilote, du circuit principal, et relié hydrauliquement au cylindre de freinage soit via une vanne ouverte, distincte ou confondue avec la vanne, soit, lors des phases de limitation-régulation où la vanne est fermée, via un clapet anti-retour permettant la dépressurisation du cylindre de freinage; ce piston flottant pouvant en outre être soumis lors des phases de limitation-régulation de pression à une force antagoniste extérieure s 'opposant à la pression amont, et permettant ainsi de réduire la pression aval, donc la pression dans le cylindre de freinage.In the event of a malfunction of its two detection systems, the isolation valve being in the open position at rest, the braking system remains fully functional (safety), the optimization / anti-blocking function no longer being ensured. The goal main of the invention being to obtain an optimal adhesion, the use of only one of these two detection systems, sufficient to obtain this optimal adhesion, remains of the field of the invention. Hydraulic system preferably, when the detection threshold is reached, the brake pressure applied to the wheel is kept constant by closing a valve located upstream of the brake cylinder on the main brake circuit which transmits the hydraulic pressure applied by the pilot, this valve being re-opened as soon as the pressure upstream of the main circuit becomes lower than the pressure downstream of the brake cylinder, and in that the braking device also comprises, in bypass on this main circuit, a regulation circuit intended to adjust this pressure in the event of variation in adhesion during this phase when the valve is closed, by means of a floating piston, permanently upstream subjected to the hydraulic pressure, applied by the pilot, of the main circuit, and hydraulically connected to the brake cylinder either via an open valve, separate or coincident with the valve, or, during limitation-regulated phases lation where the valve is closed, via a non-return valve allowing the depressurization of the brake cylinder; this floating piston can also be subjected during the pressure limitation-regulation phases to an external opposing force opposing the upstream pressure, and thus making it possible to reduce the downstream pressure, therefore the pressure in the brake cylinder.
Avantageusement, le piston flottant comporte une chambre normalement reliée à la basse pression réservoir, et pouvant être, en cas de brusque variation de la décélération Ω' - donc de l'adhérence - tandis que la vanne est fermée, mise temporairement en communication, par une vanne ou électrovanne , avec la pression hydraulique de freinage appliquée par le pilote, ce qui permet de réduire la pression aval, ainsi que celle du cylindre de freinage
jusqu'à un seuil prédéterminé gui commande la ré-ouverture de la vanne et initialise un nouveau cycle de freinage et de détection de l'adhérence optimale, d'éventuelles restrictions ou permettant d'assurer dans ce cycle un gradient de montée en pression compatible avec le temps de réponse du système.Advantageously, the floating piston has a chamber normally connected to the low reservoir pressure, and which can be, in the event of a sudden variation in the deceleration Ω '- therefore of the adhesion - while the valve is closed, temporarily put into communication, by a valve or solenoid valve, with the hydraulic braking pressure applied by the pilot, which makes it possible to reduce the downstream pressure, as well as that of the braking cylinder up to a predetermined threshold which controls the re-opening of the valve and initiates a new braking and detection cycle for optimal grip, possible restrictions or making it possible to ensure in this cycle a compatible pressure rise gradient with the system response time.
Selon un mode de réalisation particulier, le piston flottant comporte une chambre normalement sous faible pression, et pouvant être, en cas de brusgue variation de la décélération Ω' - donc de l'adhérence - tandis gue la vanne est fermée, mise temporairement en communication, par une vanne ou électrovanne, avec une haute pression hydrauligue d'origine externe, et fournie par un dispositif comprenant un vérin constitué d'un piston plongeur et d'une chambre, gui peuvent être solidaires l'un du châssis, et l'autre de la roue, l'effort transmis par le piston lors du freinage générant dans le vérin une pression interne équilibrant cet effort, donc croissant avec le transfert de charge et ayant un effet anti-plongée, un accumulateur haute pression, et un accumulateur basse pression, en communication tous deux avec cette chambre au repos (hors freinage) , une vanne ou électrovanne activée par la pression de freinage et isolant les deux accumulateurs lors des phases de freinage, la pression maximale induite par l'effort du piston lors de cette phase étant transmise via un clapet anti-retour à l'accumulateur haute pression qui stocke cette énergie de pression, l'accumulateur haute pression étant mis temporairement en communication, en cas de brusque variation de la décélération Ω' donc de l'adhérence tandis gue la vanne est fermée, par une vanne ou électrovanne avec la chambre, normalement reliée à la basse pression, afin de diminuer la pression de freinage et initialiser un nouveau cycle de recherche de l'adhérence optimale, le gradient de
montée en pression pouvant être ajusté par d'éventuelles restrictions .According to a particular embodiment, the floating piston comprises a chamber normally under low pressure, and which can be, in the event of sudden variation in the deceleration Ω '- therefore of the adhesion - while the valve is closed, temporarily put into communication , by a valve or solenoid valve, with a high hydraulic pressure of external origin, and supplied by a device comprising a jack consisting of a plunger and a chamber, which may be integral with one of the chassis, and the other of the wheel, the force transmitted by the piston during braking generating in the cylinder an internal pressure balancing this force, therefore increasing with the load transfer and having an anti-diving effect, a high pressure accumulator, and a low accumulator pressure, both in communication with this room at rest (except braking), a valve or solenoid valve activated by the braking pressure and isolating the two accumulators during the braking phases swimming, the maximum pressure induced by the force of the piston during this phase being transmitted via a non-return valve to the high pressure accumulator which stores this pressure energy, the high pressure accumulator being temporarily put in communication, in case sudden variation of the deceleration Ω 'therefore of the grip while the valve is closed, by a valve or solenoid valve with the chamber, normally connected to the low pressure, in order to decrease the braking pressure and initiate a new search cycle of optimal grip, the gradient of pressure build-up which can be adjusted by possible restrictions.
Selon une variante particulière, le piston flottant comporte une chambre normalement sous pression négligeable, et pouvant être en cas de brusque variation de la décélération Ω' - donc de l'adhérence - tandis que la vanne est fermée, mise sous haute pression par les moyens d'un vérin, électrique ou autre, comprimant par un piston plongeur l'huile hydraulique d'une chambre communicant avec la chambre , afin de diminuer la pression de freinage et initialiser un nouveau cycle de recherche de l'adhérence optimale, le gradient de montée en pression dans ce cycle étant maîtrisé par la vitesse de retour du vérin.According to a particular variant, the floating piston includes a chamber normally under negligible pressure, and which can be in the event of a sudden variation in the deceleration Ω '- therefore of the adhesion - while the valve is closed, put under high pressure by the means of a jack, electric or other, compressing by a plunger the hydraulic oil of a chamber communicating with the chamber, in order to reduce the braking pressure and initiate a new cycle of search for optimal grip, the gradient of pressure build-up in this cycle being controlled by the cylinder return speed.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux dessins annexés où:The invention will be better understood on reading the description which follows, referring to the accompanying drawings in which:
- la figure 1 représente la courbe coefficient de force de freinage/glissement ;- Figure 1 shows the braking / sliding force coefficient curve;
- la figure 2 représente une vue schématique du système;- Figure 2 shows a schematic view of the system;
- la figure 3 représente une vue schématique d'une variante de réalisation du circuit de freinage ;- Figure 3 shows a schematic view of an alternative embodiment of the braking circuit;
- la figure 4 représente l'algorithme d'un premier mode de réalisation de la détection; - la figure 5 représente l'algorithme d'un deuxième mode de réalisation de la détection.- Figure 4 shows the algorithm of a first embodiment of the detection; - Figure 5 shows the algorithm of a second embodiment of the detection.
- la figure 6 représente l'algorithme de suivi des variations d'adhérence.- Figure 6 shows the algorithm for monitoring variations in adhesion.
- la figure 7 représente l'algorithme de la détection d'adhérence optimale appliquée à 1 'anti-patinage. la figure 8 représente le schéma d'un dispositif d'adaptation de la pression en cas de chute de l'adhérence disponible.- Figure 7 shows the algorithm of optimal grip detection applied to one anti-skid. FIG. 8 represents the diagram of a device for adapting the pressure in the event of a fall in the available grip.
- la figure 9 représente une réalisation de ce dispositif d'adaptation de la pression.
- la figure 10 représente une autre réalisation de ce dispositif d'adaptation de la pression.- Figure 9 shows an embodiment of this pressure adaptation device. - Figure 10 shows another embodiment of this pressure adaptation device.
- la figure 11 représente une autre réalisation de r ce dispositif d'adaptation de la pression. - la figure 12 représente une autre réalisation de ce dispositif d'adaptation de la pression.- Figure 11 shows another embodiment of r this pressure adaptation device. - Figure 12 shows another embodiment of this pressure adaptation device.
- la figure 13 représente un dispositif de fourniture de pression externe.- Figure 13 shows an external pressure supply device.
- la figure 14 représente une autre réalisation de ce dispositif d'adaptation de la pression, en circuit ferme.- Figure 14 shows another embodiment of this pressure adaptation device, in a closed circuit.
- la figure 15 représente une autre variante de ce dispositif d'adaptation de la pression en circuit ferme.- Figure 15 shows another variant of this pressure adaptation device in the closed circuit.
La figure 2 représente le schéma de principe du circuit de freinage et du système de détection. Il comporte de manière connue un cylindre de freinage (1) alimenté par un conduit (2) relié à un répartiteur de freinage (3) recevant le fluide de freinage sous pression provenant du maitre cylindre (4) associé à la pédale de freinage Selon l'invention, une électrovanne (6) est interposée entre la pédale de freinage et le cylindre de freinage (1) . L ' électrovanne (6) occupe au repos une position dans laquelle elle permet le passage du fluide de freinage entre le répartiteur de freinage (3) et le cylindre de freinage (1) . Le fonctionnement du circuit hydraulique de freinage n'est donc pas perturbé. Par contre, lorsque 1 'électrovanne (6) est activée, elle vient interrompre ce circuit de freinage, et la pression hydraulique dans le cylindre de freinage (1) se maintient à la valeur qu'elle avait au moment de l'activation de 1 'électrovanne (6) . A la réouverture de 1 'électrovanne (6) , il se produit un équilibrage des pressions entre .le répartiteur de freinage (3) d'une part et le cylindre de freinage (1) d'autre part. Le système hydraulique (5) comporte en autre un circuit de régulation pour ajuster la pression de freinage en cas de variation d'adhérence. Le boîtier electronigue commande le
système hydrauligue sur la base des données reçu des capteur de vitesse et de pression.Figure 2 shows the block diagram of the braking circuit and the detection system. It comprises in known manner a brake cylinder (1) supplied by a conduit (2) connected to a brake distributor (3) receiving the brake fluid under pressure from the master cylinder (4) associated with the brake pedal According to the invention, a solenoid valve (6) is interposed between the brake pedal and the brake cylinder (1). The solenoid valve (6) occupies at rest a position in which it allows the passage of the brake fluid between the brake distributor (3) and the brake cylinder (1). The operation of the hydraulic braking circuit is therefore not disturbed. On the other hand, when the solenoid valve (6) is activated, it interrupts this braking circuit, and the hydraulic pressure in the brake cylinder (1) is maintained at the value it had at the time of activation of 1 '' solenoid valve (6). When the solenoid valve (6) reopens, the pressures between the brake distributor (3) on the one hand and the brake cylinder (1) occur on the other. The hydraulic system (5) also includes a regulation circuit for adjusting the braking pressure in the event of variation in grip. The electronic box controls the hydraulic system based on data received from speed and pressure sensors.
L'invention porte plus précisément sur la commande de l'électrovanne (6). Le but de l'invention est de commander l'activation de 1 'électrovanne (6) juste avant gue la force de freinage n'atteigne sa valeur maximale, gui correspond au maximum d'adhérence. L'invention décrite ci- après propose deux modes de détermination de l'approche de la valeur maximale de la force de freinage. Le premier procédé consiste à calculer de manière cyclique la puissance de freinage en effectuant le produit entre le couple de freinage qui peut être mesuré à partir de la pression de freinage dans le cylindre de freinage (1) (ou de la réaction de l'étrier) d'une part et de la vitesse de rotation de la roue associée à ce cylindre de freinage d'autre part. Le calcul de la puissance de freinage, dans le cas d'un véhicule à plusieurs roues freinées, s'effectue indépendamment pour chacune des roues.The invention relates more precisely to the control of the solenoid valve (6). The object of the invention is to control the activation of the solenoid valve (6) just before the braking force reaches its maximum value, which corresponds to the maximum grip. The invention described below proposes two modes for determining the approach of the maximum value of the braking force. The first method consists in cyclically calculating the braking power by applying the product between the braking torque which can be measured from the braking pressure in the braking cylinder (1) (or from the reaction of the caliper ) on the one hand and the speed of rotation of the wheel associated with this brake cylinder on the other hand. The calculation of the braking power, in the case of a vehicle with several braked wheels, is carried out independently for each of the wheels.
Un premier exemple de commande de 1 ' électrovanne (6) consiste à déterminer le moment où le produit de la pression pi dans le système de freinage et de la vitesse angulaire Ωi décroît. Un algorithme de ce premier procédé de commande est représenté en figure 4.A first example of controlling the solenoid valve (6) consists in determining the moment when the product of the pressure pi in the braking system and the angular speed Ωi decreases. An algorithm of this first control method is shown in FIG. 4.
Ce procédé consiste à procéder à l'acquisition périodique, à des temps ti, des deux paramètres suivants:This process consists in carrying out the periodic acquisition, at times ti, of the following two parameters:
- la pression pi dans le système de freinage- the pressure pi in the braking system
- la vitesse angulaire Ωi ,- the angular speed Ωi,
- le produit Pi des deux valeurs précédentes, Pi=Ωixpi. Le début tO de la phase d'acquisition de ces deux paramètres correspond au début de freinage. Ce début tO pourra correspondre au signal d'un détecteur sur la commande de freinage, par exemple au niveau de la pédale de freinage, ou plus simplement à un certain seuil (minimal) de pression de freinage. Cette détection d'une action de freinage
initialise les valeurs Ωi et pi et déclenche l'itération de 1 'indice i.- the product Pi of the two previous values, Pi = Ωixpi. The start t0 of the acquisition phase of these two parameters corresponds to the start of braking. This start t0 may correspond to the signal from a detector on the brake control, for example at the brake pedal, or more simply to a certain (minimum) brake pressure threshold. This detection of a braking action initializes the values Ωi and pi and triggers the iteration of the index i.
Les valeurs des trois paramètres Ωi , pi et Ωixpi et Ωi+i, pi+1 et Ωi+i pi+i sont stockées dans des registres en mémoire vive. A chaque itération de i, un registre à décalage remplace les valeurs correspondant à l'indice i-1 par les valeurs correspondant à l'indice i, et mémorise la nouvelle valeur i+1. Les n dernières valeurs de Ω, p, pxΩ sont conservées, ainsi que leurs sommes respectives, et la valeur lissée Pi de Pi=Ωixpi (hors bruit des capteurs) calculée et stockée.The values of the three parameters Ωi, pi and Ωixpi and Ωi + i, pi + 1 and Ωi + i pi + i are stored in registers in random access memory. At each iteration of i, a shift register replaces the values corresponding to the index i-1 with the values corresponding to the index i, and stores the new value i + 1. The last n values of Ω, p, pxΩ are kept, as well as their respective sums, and the smoothed value Pi of Pi = Ωixpi (excluding sensor noise) calculated and stored.
Un comparateur vérifie si Pi+i est inférieur à Pi. Si la réponse est négative, on procède à l'itération de i, et la phase d'acquisition se poursuit. Si la réponse est positive, on commande la fermeture de 1 'électrovanne (6).A comparator checks if Pi + i is less than Pi. If the response is negative, it iterates i, and the acquisition phase continues. If the response is positive, the solenoid valve (6) is closed.
La réouverture peut intervenir à différents moments, par exemple par une commande temporisée, ou par un signal délivré par un comparateur comparant la pression en amont de 1 'électrovanne (6) et la pression en aval de cette électrovanne, et commandant l'ouverture lorsque la pression aval est supérieure à la pression amont.The reopening can occur at different times, for example by a timed command, or by a signal delivered by a comparator comparing the pressure upstream of the solenoid valve (6) and the pressure downstream of this solenoid valve, and controlling the opening when the downstream pressure is greater than the upstream pressure.
La figure 5 représente l'algorithme d'un autre modes de détection de la limite d'adhérence, et de commande de 1 'électrovanne (6) .FIG. 5 represents the algorithm of another mode for detecting the adhesion limit, and for controlling the solenoid valve (6).
Selon le mode de commande représenté en figure 5, on active 1 ' électrovanne lorsque la différence entre Ω ' /Ω de la roue avant et Ω ' /Ω de la roue arrière est supérieure, en valeur absolue, à une valeur seuil, par exemple une valeur égale à 150 ou 200 % de la valeur avant freinage. A cet effet, on procède, à partir du début du freinage, à l'acquisition périodique de la valeur Ω de la rotation de la roue avant d'une part et de la roue arrière d'autre part. On calcule ensuite périodiguement la dérivée Ω' par rapport au temps et le rapport Ω'/Ω.
Selon une variante, on active 1 • électrovanne lorsque la différence entre Ω'/Ω de la roue avant et Ω'/Ω de la roue arrière est supérieure, en valeur absolue, à une valeur seuil, par exemple une valeur égale à 150 ou 200 % de la valeur moyenne des valeurs antérieures (de tl à ti-k) . On procède à cet effet, à partir du début du freinage, à l'acquisition périodique de la valeur Ω de la rotation de la roue avant d'une part et de la roue arrière d'autre part.According to the control mode represented in FIG. 5, the solenoid valve is activated when the difference between Ω '/ Ω of the front wheel and Ω' / Ω of the rear wheel is greater, in absolute value, than a threshold value, for example a value equal to 150 or 200% of the value before braking. For this purpose, starting from the start of braking, the periodic acquisition of the value Ω of the rotation of the front wheel on the one hand and of the rear wheel on the other hand is carried out. We then periodically calculate the derivative Ω 'with respect to time and the ratio Ω' / Ω. According to a variant, 1 • solenoid valve is activated when the difference between Ω '/ Ω of the front wheel and Ω' / Ω of the rear wheel is greater, in absolute value, than a threshold value, for example a value equal to 150 or 200% of the average value of the previous values (from tl to ti-k). This is done, from the start of braking, to the periodic acquisition of the value Ω of the rotation of the front wheel on the one hand and of the rear wheel on the other hand.
On calcule ensuite périodiquement la dérivée lissée Ω' par rapport au temps, et le rapport Ω'/Ω , pour chaque roue.We then periodically calculate the smoothed derivative Ω 'with respect to time, and the ratio Ω' / Ω, for each wheel.
Puis on calcule à chaque période le terme δi= (Ω'/Ω) roue avant - (Ω'/Ω)roue arrière) et la somme ∑δi, dont on peut déduire la valeur moyenne de δ, £i = (∑δi)/iThen we calculate at each period the term δi = (Ω '/ Ω) front wheel - (Ω' / Ω) rear wheel) and the sum ∑δi, from which we can deduce the average value of δ, £ i = (∑δi ) / i
Un comparateur vérifie si la valeur lissée de δi est supérieure au seuil S prédéterminé, qui peut être une fonction des mesures antérieures, ou du gradient de pression dP/dt : par exemple, 200% de la valeur moyenne δ_k après k mesures, avec k = i-10 . Si la réponse est négative, on procède à l'itération de i, et la phase d'acquisition se poursuit.A comparator checks whether the smoothed value of δi is greater than the predetermined threshold S, which can be a function of previous measurements, or of the pressure gradient dP / dt: for example, 200% of the average value δ_k after k measurements, with k = i-10. If the answer is negative, it iterates i, and the acquisition phase continues.
Si la réponse est positive, on commande la fermeture de 1 'électrovanne (6).If the response is positive, the solenoid valve (6) is closed.
La ré-ouverture peut intervenir à différents moments, par exemple par une commande temporisée, ou par un signal délivré par un comparateur comparant la pression en amont de 1 ' électrovanne (6) et la pression en aval de cette électrovanne, et commandant l'ouverture lorsque la pression aval est supérieure à la pression amont.The re-opening can take place at different times, for example by a timed command, or by a signal delivered by a comparator comparing the pressure upstream of the solenoid valve (6) and the pressure downstream of this solenoid valve, and controlling the opening when the downstream pressure is higher than the upstream pressure.
Selon d'autres variantes de ce mode, on calcule outre les termes Ω'AV, Ω'AR, δi = (Ω'/Ω)AV - (Ω'/Ω)AR et le terme ∑δi , une variable auxiliaire Φ(δi,∑δi) .According to other variants of this mode, in addition to the terms Ω'AV, Ω'AR, δi = (Ω '/ Ω) AV - (Ω' / Ω) AR and the term ∑δi, an auxiliary variable Φ ( δi, ∑δi).
Dans une première variante, on calcule le terme C = δi .exp(-Σδi/K) , représentant la variation du coefficient d'adhérence (C ~dμ/dt) , et on active 1 'électrovanne lorsque C franchit un certain seuil S - ou ce qui revient au même lorsque Φ(C) franchit un certain seuil Si [Si = Φ(S)j [Φ
étant une fonction monotone quelconque] . Ce seuil S peut être prédéterminé, ou dépendre des paramètres mesurés.In a first variant, the term C = δi .exp (-Σδi / K) is calculated, representing the variation in the adhesion coefficient (C ~ dμ / dt), and the solenoid valve is activated when C crosses a certain threshold S - or what amounts to the same when Φ (C) crosses a certain threshold If [Si = Φ (S) j [Φ being any monotonic function]. This threshold S can be predetermined, or depend on the parameters measured.
Dans une autre variante, on calcule le terme M = exp(-Σδi/K) représentant le coefficient d'adhérence μ, et on active 1 'électrovanne lorsgue M franchit un certain seuil S - ou ce gui revient au même lorsque Φ(C) franchit un certain seuil Si [Si = Φ(S)] [Φ étant une fonction monotone guelcongue] . Ce seuil S peut être prédéterminé, ou dépendre des paramètres mesurés, ou des conditions d'adhérence, gui peuvent être déterminées à partir des paramètres mesurés :In another variant, the term M = exp (-Σδi / K) representing the adhesion coefficient μ is calculated, and the solenoid valve is activated when M crosses a certain threshold S - or this mistletoe returns to the same when Φ (C ) crosses a certain threshold If [Si = Φ (S)] [Φ being a monotonic guelcongue function]. This threshold S can be predetermined, or depend on the measured parameters, or on the adhesion conditions, which can be determined from the measured parameters:
Selon une réalisation particulière de cette variante, les conditions d'adhérence, sont déterminées à partir du couple de valeurs [β.δj , ∑δj ] à l'issue des No = j premières mesures - où β = pj-pj-1 est le gradient dp/dt de pression de freinage, dt=l/K étant l'intervalle de mesure - l'adhérence réelle étant déterminée par comparaison du couple de valeurs calculées
.exp(-Σδj/K) , C2=∑dj , [respectivement proportionnelles à dF/dμ et μ] aux diverses courbes d'adhérence F = y(μ) modélisées a priori - par exemple sous la forme μ, y' (μ))=dF/dμ] , ou toute autre forme éguivalente.According to a particular embodiment of this variant, the adhesion conditions are determined from the pair of values [β.δj, ∑δj] at the end of the No = j first measurements - where β = pj-pj-1 is the braking pressure gradient dp / dt, dt = l / K being the measurement interval - the actual grip being determined by comparison of the couple of calculated values .exp (-Σδj / K), C2 = ∑dj, [respectively proportional to dF / dμ and μ] to the various adhesion curves F = y (μ) modeled a priori - for example in the form μ, y '( μ)) = dF / dμ], or any other equivalent form.
Selon une autre variante, applicable à une roue isolée, de ce mode de commande représenté en figure 5, on active 1 'électrovanne lorsque la valeur du terme |Ω'/Ω| de la roue devient supérieure à une valeur seuil fonction (croissante) de la pression instantanée de freinage.According to another variant, applicable to an isolated wheel, of this control mode shown in FIG. 5, the solenoid valve is activated when the value of the term | Ω '/ Ω | of the wheel becomes greater than a threshold value (increasing) function of the instantaneous braking pressure.
La figure 6 représente 1 'algorithme de contrôle de l'adhérence instantanée et d'adaptation de la pression de freinage pendant que l'électrovanne (6) est fermée.FIG. 6 shows the algorithm for checking instantaneous grip and adapting the braking pressure while the solenoid valve (6) is closed.
Selon le mode de commande représenté en figure 6, après détection de l'adhérence quasi optimale par l'un quelconque de ces modes, et fermeture de 1 'électrovanne (6), on surveille les variations de Ω', qui reste constant tant que l'adhérence est constante. A cet effet, on continue de procéder, après fermeture de l'electrovanne, à l'acquisition
périodique de la valeur Ω de la rotation de la roue correspondante. On calcule ensuite périodiquement la dérivée Ω' par rapport au temps.According to the control mode represented in FIG. 6, after detection of the almost optimal adhesion by any of these modes, and closing of the solenoid valve (6), the variations in Ω 'are monitored, which remains constant as long as grip is constant. To this end, after the solenoid valve is closed, the acquisition continues of the value Ω of the rotation of the corresponding wheel. The derivative Ω 'is then periodically calculated with respect to time.
Au lieu de la dérivée de Ω, il est également possible de surveiller la dérivée de la puissance, les deux variables étant directement proportionnelles pendant la période de fermeture de la vanne.Instead of the derivative of Ω, it is also possible to monitor the derivative of the power, the two variables being directly proportional during the valve closing period.
A cet effet, on continue de procéder, après fermeture de 1 ' électrovanne, à 1 'acguisition périodique de la valeur Ω de la rotation de la roue correspondante. On calcule ensuite périodiquement la dérivée Ω' par rapport au temps.To this end, after continuing the solenoid valve, the periodic acguisition of the value Ω of the rotation of the corresponding wheel continues. The derivative Ω 'is then periodically calculated with respect to time.
Lorsqu'une variation soudaine ou rapide de Ω' est détectée, par comparaison aux mesures antérieures - par exemple à leur moyenne Ω ' ni - soit il s'agit d'une accélération [Ω' > Ω'm et |Ω' | < |Ω'm|], soit il s'agit d'une décélération [Ω' < Ω'm et |Ω' | > |Ω'm|].When a sudden or rapid change in Ω 'is detected, compared to previous measurements - for example their average Ω' ni - either it is an acceleration [Ω '>Ω' m and | Ω '| <| Ω ' m |], that is a deceleration [Ω'<Ω' m and | Ω' | > | Ω ' m |].
Dans le premier cas, qui correspond à une amélioration de l'adhérence, on commande la réouverture de 1 'électrovanne (6) : le cycle recommence.In the first case, which corresponds to an improvement in adhesion, the reopening of the solenoid valve (6) is ordered: the cycle begins again.
Dans le deuxième cas, qui correspond à une diminution de l'adhérence, on commande une réduction de la pression de freinage en amont de 1 ' électrovanne (6) , suffisante pour revenir dans le domaine de stabilité (domaine avant le maximum d'adhérence) : par exemple, à environ 50 % de la valeur de la pression de freinage correspondant à l'adhérence maximum sur sol sec. Cette pression, inférieure à la pression en aval de 1 'électrovanne (6) , provoque la réouverture de cette électrovanne, et le cycle recommence.In the second case, which corresponds to a decrease in adhesion, a reduction in the braking pressure upstream of the solenoid valve (6) is commanded, sufficient to return to the stability domain (domain before the maximum adhesion ): for example, at around 50% of the braking pressure value corresponding to the maximum grip on dry ground. This pressure, lower than the pressure downstream of the solenoid valve (6), causes the solenoid valve to reopen, and the cycle begins again.
Dans la variante de réalisation de la figure 3, cette réduction de pression est obtenue au moyen d'une électrovanne de régulation (7) . Cette électrovanne (7) comporte un noyau (8) permettant de faire varier la valeur de la pression aval indépendamment de la pression imposée par le répartiteur de freinage. A cet effet, les
déplacements du noyau (8) provoguent une variation de la pression aval d'une valeur F/S où F désigne la force opposée à la pression amont exercée sur le noyau par le bobinage et S la section du noyau. La commande de variation de pression amont peut aussi être réalisée de manière connue par un système de type ABS.In the alternative embodiment of FIG. 3, this pressure reduction is obtained by means of a regulating solenoid valve (7). This solenoid valve (7) comprises a core (8) making it possible to vary the value of the downstream pressure independently of the pressure imposed by the brake distributor. To this end, the displacements of the core (8) cause a variation in the downstream pressure by a value F / S where F denotes the force opposite to the upstream pressure exerted on the core by the winding and S the section of the core. The upstream pressure variation control can also be carried out in a known manner by an ABS type system.
Dans une autre variante (figure 8), l'effort F appligué au piston transmetteur de pression (8), pour réduire la pression aval de freinage en cas de diminution d'adhérence, est obtenu par l'application d'une pression hydrauligue repoussant le piston, ici dans la chambre annulaire (15) . Cette pression hydrauligue est fournie par un vérin à dépression (9) , analogue à ceux des dispositifs d'assistance de freinage dits servofrein à dépression, ou par un vérin électrigue, gui comprime par l'intermédiaire d'un piston (10) le fluide de la chambre haute pression (11) - cette pression hydrauligue pourrait aussi être fournie par une pompe -. Ce vérin à dépression sera par exemple activé à chague freinage. Pendant la phase initiale de freinage, la chambre annulaire (15) reste en communication, viaIn another variant (FIG. 8), the force F applied to the pressure transmitter piston (8), in order to reduce the downstream braking pressure in the event of a decrease in grip, is obtained by the application of a repelling hydraulic pressure the piston, here in the annular chamber (15). This hydraulic pressure is supplied by a vacuum cylinder (9), analogous to those of the brake assist devices known as vacuum booster, or by an electric cylinder, which compresses the fluid by means of a piston (10). of the high pressure chamber (11) - this hydraulic pressure could also be supplied by a pump -. This vacuum cylinder will for example be activated under each brake. During the initial braking phase, the annular chamber (15) remains in communication, via
1 'électrovanne (14), avec un accumulateur basse pression1 solenoid valve (14), with a low pressure accumulator
(12) et la contre-pression dans la chambre (15) reste négligeable. Si les conditions de freinage limite ont été atteinte, 1 'électrovanne (6) a été fermée. Si pendant cette phase où 1 'électrovanne (6) reste fermée une diminution d'adhérence est détectée (par variation brusgue de Ω') ,(12) and the back pressure in the chamber (15) remains negligible. If the limit braking conditions have been reached, the solenoid valve (6) has been closed. If during this phase where the solenoid valve (6) remains closed, a decrease in adhesion is detected (by sudden variation of Ω '),
1 'électrovanne (14) est brièvement commutée, ce gui met la chambre (15) en communication avec la haute pression (11) , et fait chuter la pression de freinage en aval de (8) , en fonction du dimensionnement - par exemple à 50% ou moins de la pression correspondant à un freinage optimal sur sol sec. Cette chute de la pression aval - gui est devenue ainsi inférieure à la pression dans le cylindre de frein - entraîne la réouverture de 1 ' électrovanne (6) , et une réduction très brève du freinage appligué à la roue, gui retrouve les conditions d'adhérence : 1 'électrovanne (14)
revenant aussitôt à sa position initiale, la pression recommence à croître et le cycle recommence.1 solenoid valve (14) is briefly switched, this mistletoe puts the chamber (15) in communication with the high pressure (11), and drops the brake pressure downstream of (8), depending on the dimensioning - for example to 50% or less of the pressure corresponding to optimal braking on dry ground. This drop in downstream pressure - which has thus become lower than the pressure in the brake cylinder - leads to the reopening of the solenoid valve (6), and a very brief reduction in the braking applied to the wheel, which returns to the conditions of adhesion: 1 solenoid valve (14) immediately returning to its initial position, the pressure begins to increase again and the cycle begins again.
En fin de freinage, le servo-vérin à dépression devient inactif, l'effort du piston (10) disparaît, la pression chute dans la chambre (11), autorisant le retour du fluide BP par le clapet (13) .At the end of braking, the vacuum servo-cylinder becomes inactive, the force of the piston (10) disappears, the pressure drops in the chamber (11), authorizing the return of the BP fluid by the valve (13).
Le schéma de la figure (9) représente un exemple possible de réalisation du dispositif de régulation de pression sous forme d'un circuit compact. Le piston mobile (8) peut être utilisé comme amplificateur de pression, et comporter un clapet fin de course de sécurité (19) qui fait communiquer les pressions amont et aval quand le piston (8) vient en butée - suite à fuites et dérive anormales : la réduction active de la pression de freinage en cas de diminution d'adhérence après intervention de 1 'électrovanne (6) de limitation de pression devient alors inopérante (la pression étant toutefois réduite de P aval à P amont en cas d'amplification), mais toutes les autres fonctions de freinage restent conservées (sécurité) .The diagram in FIG. (9) represents a possible example of an embodiment of the pressure regulation device in the form of a compact circuit. The movable piston (8) can be used as a pressure booster, and include a safety limit switch (19) which communicates the upstream and downstream pressures when the piston (8) comes to a stop - due to abnormal leaks and drift : the active reduction of the braking pressure in the event of a decrease in grip after intervention of the pressure limiting solenoid valve (6) then becomes ineffective (the pressure being however reduced from P downstream to P upstream in the event of amplification) , but all the other braking functions are retained (safety).
Dans une autre variante (figure 10) , une dérivation (20) ouverte au repos, et obturée pendant les phases de freinage par un clapet commandé (21), relie amont et aval pour faciliter remplissage et purge du circuit, et permettre au repos (hors freinage), sous l'action du ressort (22) faiblement taré, le retour du piston (8) en position initiale en cas de dérive due à fuite interne anormale. Là encore, la perte de la fonction obturation du clapet se traduit par la seule perte de la réduction active de la pression de freinage et la sécurité reste assurée. Avec cette dérivation (20) , la dérive étant toujours ramenée à zéro, le clapet de sécurité ne serait jamais sollicité, et devient superflu.In another variant (FIG. 10), a bypass (20) open at rest, and closed during the braking phases by a controlled valve (21), connects upstream and downstream to facilitate filling and purging of the circuit, and allow the rest ( except braking), under the action of the spring (22) slightly tared, the return of the piston (8) in the initial position in case of drift due to abnormal internal leakage. Again, the loss of the valve shutter function results in the only loss of the active reduction of the brake pressure and safety remains assured. With this bypass (20), the drift always being brought to zero, the safety valve would never be stressed, and becomes superfluous.
L'accumulateur basse pression peut être obtenu par simple utilisation dans la chambre (13) d'une mousse compressible (17) , avantageusement isolée par une membrane
(18) , et éventuellement gonflée (basse pression) , ou classiquement par membrane gonflée.The low pressure accumulator can be obtained by simple use in the chamber (13) of a compressible foam (17), advantageously insulated by a membrane (18), and possibly swollen (low pressure), or conventionally by swollen membrane.
Pour une meilleure clarté, les figures 9 et 10 présentent le schéma sans échelle et pour une seule roue, d'où un seul sous-ensemble électrovanne (14) + piston (8) représenté, et 1 'électrovanne (6) d'arrêt de freinage, sur la pression P aval en sortie de (8), n'est pas figurée: Avantageusement, les chambres (11) et (12) de cette figure 9 seront mises en communication avec plusieurs électrovannes du même type que (14) - une pour chague roue - associées à des pistons du même type gue (8)- par exemple selon une symétrie circulaire, d'ordre 4 pour 4 roues. Les clapets, électrovannes (14), (6), et piston adaptateur de pression (8) peuvent être de dimensions très réduites. La figure 12 représente une variante particulièrement simple de l'invention. Dans cette variante,For better clarity, Figures 9 and 10 show the diagram without scale and for a single wheel, hence a single solenoid valve (14) + piston (8) sub-assembly shown, and the solenoid valve (6) braking, on the downstream pressure P at the outlet of (8), is not shown: Advantageously, the chambers (11) and (12) of this figure 9 will be placed in communication with several solenoid valves of the same type as (14) - one for each wheel - associated with pistons of the same type (8) - for example according to a circular symmetry, of order 4 for 4 wheels. The valves, solenoid valves (14), (6), and pressure adapter piston (8) can be very small. FIG. 12 represents a particularly simple variant of the invention. In this variation,
(figure 12 et schéma 11), le circuit principal (11), est normalement ouvert, et en communication avec amont et aval du piston flottant de régulation (8) , en équilibre sous ces deux pressions identiques, la chambre 15 étant hors pression(figure 12 and diagram 11), the main circuit (11) is normally open, and in communication with upstream and downstream of the floating regulating piston (8), in equilibrium under these two identical pressures, the chamber 15 being unpressurized
(pression réservoir) . Quand le seuil de détection est atteint, la pression de freinage appliquée à la roue est maintenue constante, le cylindre de freinage étant isolé du circuit principal par fermeture de 1 'électrovanne (6), et du circuit de régulation par la vanne 16. La détection pendant cette phase d'une perte d'adhérence, par variation brusque de Ω', active temporairement 1 'électrovanne 14 qui met la chambre 15 du piston flottant étage en communication avec la pression hydrauligue de freinage, réduisant la pression aval en proportion des rapports de sections - à p~0 si S~s(tank pressure). When the detection threshold is reached, the brake pressure applied to the wheel is kept constant, the brake cylinder being isolated from the main circuit by closing the solenoid valve (6), and from the regulation circuit by the valve 16. The detection during this phase of a loss of adhesion, by abrupt variation of Ω ', temporarily activates the solenoid valve 14 which puts the chamber 15 of the floating stage piston in communication with the hydraulic braking pressure, reducing the downstream pressure in proportion to the section reports - at p ~ 0 if S ~ s
(S≈section annulaire, s≈section d'extrémité) . Un clapet anti-retour 23 fonctionnellement en parallèle avec(Annular section, end section). A non-return valve 23 functionally in parallel with
1 ' électrovanne 16, entraîne la chute simultanée de la pression hydrauligue dans le cylindre de freinage. Quand cette pression aval a atteint le seuil reguis, 1 ' électrovanne 14 revient à sa position initiale,
dépressurisant la chambre 15, de nouveau en communication avec la pression réservoir, et la vanne 16 est rouverte, laissant la pression aval remonter ; le gradient de pression pouvant être ajustée par d'éventuelles restrictions 24 et 25 pour assurer sa compatibilité avec le temps de réponse du système.1 solenoid valve 16, causes the simultaneous drop in hydraulic pressure in the brake cylinder. When this downstream pressure has reached the reguis threshold, the solenoid valve 14 returns to its initial position, depressurizing the chamber 15, again in communication with the reservoir pressure, and the valve 16 is reopened, letting the downstream pressure rise; the pressure gradient can be adjusted by possible restrictions 24 and 25 to ensure its compatibility with the response time of the system.
Avantageusement, dans la variante de la fig 11, les électrovannes 6 et 16 sont remplacées par une électrovanne unique. Dans une autre variante (fig 14), qui réalise un circuit fermé, les deux chambres annulaires du piston flottant étage sont en communication, par l'intermédiaire d'une électrovanne 4 voies/2 positions, qui peut-àtre réalisée par quatre clapets pilotés, avec celles d'un deuxième piston étage identique ou similaire, soumis à une extrémité à la pression de freinage du pilote : au repos, la vanne met en communication les deux chambres annulaires du piston de régulation; guand elle est activée (phase de régulation) , elle envoie la pression (pilote) dans la chambre annulaire aval, et réduit d'autant la pression de freinage. Un seul tel piston auxiliaire peut-être utilisé pour les quatre roues. Dans une variante en circuit fermé, du dispositif de la figure 14 (fig 15) , un clapet anti¬ retour (30) , piloté ou non, et un clapet anti-retour (31) sont utilises pour isoler le cylindre de frein, un troisème clapet anti-retour, piloté, permettant d'envoyer temporairement la pression dans la chambre annulaire pour réduire la pression de freinage : une dérivation (33) interne ou externe, avec restriction, permettant à la pression dans le cylindre de freinage de remonter ensuite progressivement, jusqu'au nouvel optimum.Advantageously, in the variant of FIG. 11, the solenoid valves 6 and 16 are replaced by a single solenoid valve. In another variant (fig 14), which creates a closed circuit, the two annular chambers of the floating stage piston are in communication, by means of a 4-way / 2-position solenoid valve, which may be produced by four piloted valves , with those of a second identical or similar stage piston, subjected at one end to the pilot's braking pressure: at rest, the valve communicates the two annular chambers of the regulating piston; When activated (regulation phase), it sends the pressure (pilot) to the downstream annular chamber, and reduces the braking pressure accordingly. Only one such auxiliary piston can be used for all four wheels. In a closed circuit variant of the device of FIG. 14 (fig 15), a non-return valve (30), piloted or not, and a non-return valve (31) are used to isolate the brake cylinder, a third, non-return valve, piloted, allowing the pressure to be sent temporarily to the annular chamber to reduce the braking pressure: an internal or external bypass (33), with restriction, allowing the pressure in the brake cylinder to then rise gradually, until the new optimum.
Dans une autre variante du dispositif précédent les haute et basse pressions pour alimenter la chambre annulaire du piston flottant de régulation 15 sont d'origine externe et fournies par le dispositif de la figure 13, qui comprend :
un vérin constitué d'un piston plongeur 11 et d'une chambre 11, qui peuvent être respectivement solidaires du châssis et de la roue, l'effort transmis par le piston lors du freinage étant alors proportionnel au transfert de charge, d'où en outre un effet anti-plongée, un accumulateur HP 26, et un accumulateur BP 27 en communication tous deux avec cette chambre 11 au repos (en dehors des actions de freinage) , une vanne 28 activée par la pression de freinage, qui isole les deux accumulateurs lors des phases de freinage : la pression maximaie induite alors dans la chambre 11 par l'effort du piston 10 lors de cette phase est transmise via le clapet anti retour 29 à l'accumulateur HP qui stocke cette énergie de pression, qui pourra, en cas de chute d'adhérence pendant un freinage optimal, être transmise par 1 'electrovanne 14 à la chambre 15 du piston flottant, en communication sinon par cette même électrovanne 14 avec l'accumulateur basse pression.In another variant of the above device, the high and low pressures for supplying the annular chamber of the floating regulating piston 15 are of external origin and supplied by the device of FIG. 13, which comprises: a cylinder consisting of a plunger 11 and a chamber 11, which can be respectively secured to the chassis and the wheel, the force transmitted by the piston during braking then being proportional to the load transfer, hence in addition to an anti-diving effect, an HP accumulator 26, and a BP accumulator 27 both in communication with this chamber 11 at rest (apart from the braking actions), a valve 28 activated by the braking pressure, which isolates the two accumulators during the braking phases: the maximum pressure then induced in the chamber 11 by the force of the piston 10 during this phase is transmitted via the non-return valve 29 to the HP accumulator which stores this pressure energy, which may, in the event of a fall in grip during optimal braking, be transmitted by the solenoid valve 14 to the chamber 15 of the floating piston, in communication otherwise by this same solenoid valve 14 with the low pressure accumulator.
Après le freinage, la vanne 28 revenant à sa position de repos remet les accumulateurs 26 et 27 en communication avec la chambre 11, dépressurisant l'accumulateur HP 26.After braking, the valve 28 returning to its rest position puts the accumulators 26 and 27 back in communication with the chamber 11, depressurizing the HP accumulator 26.
La figure 7 représente l'algorithme de détection de la limite d'adhérence et de contrôle du couple appliqué lors des phases d'accélération (antipatinage) . Selon le mode de contrôle représenté en figure 7 on réduit le couple appliqué lorsgue la différence entre Ω'/Ω de la roue menante et Ω'/Ω de la roue menée est supérieure, en valeur absolue, à une valeur seuil, qui peut être auto- générée, par exemple une valeur égale à 150 ou 200 % de la valeur moyenne observée lors de la phase initiale, avant patinage (zone de stabilité, avant l'adhérence maximale).FIG. 7 represents the algorithm for detecting the adhesion limit and controlling the torque applied during the acceleration phases (traction control). According to the control mode represented in FIG. 7, the torque applied is reduced when the difference between Ω '/ Ω of the driving wheel and Ω' / Ω of the driven wheel is greater, in absolute value, than a threshold value, which can be self-generated, for example a value equal to 150 or 200% of the average value observed during the initial phase, before skating (stability zone, before maximum grip).
A cet effet, on procède, à partir du début de l'accélération, à l'acquisition périodique de la valeur Ω de la rotation de la roue menée d'une part et de la roue
menante d'autre part. On calcule ensuite périodiquement la dérivée Ω' par rapport au temps et le rapport Ω' /Ω.To this end, from the start of the acceleration, there is a periodic acquisition of the value Ω of the rotation of the driven wheel on the one hand and of the wheel. leading on the other hand. We then periodically calculate the derivative Ω 'with respect to time and the ratio Ω' / Ω.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif. L'homme de métier pourra réaliser diverses variantes sans pour autant sortir du cadre de l'invention.The invention is described in the foregoing by way of nonlimiting example. Those skilled in the art will be able to produce various variants without departing from the scope of the invention.
Son efficacité optimale, qui conduit à un grand confort d'utilisation grâce à l'absence de vibrations et d'à-coups, jointe à sa simplicité, et son faible coût, la rendent applicable à tout type de véhicules automobiles, y compris les deux-roues.
Its optimal efficiency, which leads to great comfort of use thanks to the absence of vibrations and jolts, combined with its simplicity, and its low cost, make it applicable to all types of motor vehicles, including two wheels.