CH627978A5

CH627978A5 - Procede et dispositif de freinage automatique d'un vehicule, notamment d'un aeronef.

Info

Publication number: CH627978A5
Application number: CH1302877A
Authority: CH
Inventors: Jean Masclet; Claude Marcheron
Original assignee: Messier Hispano Sa
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1982-02-15
Also published as: IT1088813B; CA1118080A; SE438992B; US4367529A; DE2752573C2; DE2752573A1; FR2372058B1; FR2372058A1; JPS5369400A; SE7713011L; JPH0114062B2; GB1592987A

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de freinage automatique, par asservissement de vitesse, d'un véhicule, notamment d'un aéronef, permettant d'assurer le ralentissement et, éventuellement, l'arrêt du véhicule au moyen d'organes de freinage, tels que, par exemple, les freins de roue, en apportant une simplification du travail du pilote lors du freinage et, dans le cas particulier des aéronefs, lors de l'atterrissage, le ralentissement et, éventuellement, l'arrêt du véhicule pouvant s'effectuer selon une loi de décélération choisie par le pilote.

Une telle simplification du travail du pilote s'avère être un avantage particulièrement intéressant pour un aéronef, lorsque les conditions d'atterrissage sont mauvaises.

On connaît déjà des procédés et dispositifs de freinage automatique, en particulier pour aéronefs, permettant d'asservir la décélération de l'aéronef, lors du freinage, à une décélération de consigne préalablement choisie. La mesure de la décélération de l'aéronef s'effectue au moyen d'un accéléromètre, monté à bord de façon à fournir un signal fonction de la décélération longitudinale de l'aéronef. Cette mesure est comparée à la valeur de consigne, et un signal d'erreur résultant est utilisé pour fixer le niveau d'intervention des organes de freinage, par exemple pour fixer le niveau de pression dans les freins de roues, de sorte que la décélération mesurée corresponde à la décélération de consigne.

Ces dispositifs connus présentent l'inconvénient de nécessiter l'emploi d'un accéléromètre, qui est un organe coûteux, et qui ne permet pas de mesurer avec précision l'accélération horizontale du véhicule dans certaines attitudes ou configurations de ce dernier, prenant en compte l'accélération de la pesanteur dès que l'axe de l'accéléromètre n'est pas parallèle au sol.

La présente invention a pour objet une autre conception de freinage automatique, consistant à asservir la vitesse du véhicule à une vitesse programmée en fonction du temps.

Le procédé de freinage automatique selon l'invention est défini par la revendication 1.

Là loi de vitesse programmée peut donc s'exprimer sous la forme Vp = Vo — j"0u,- (t, Va, d,...) dt où Vo représente la vitesse initiale de programme, et correspond à la vitesse du véhicule à l'origine du freinage, t correspond au temps, Va à la vitesse du véhicule, comme déjà expliqué, et d à la distance disponible pour obtenir l'arrêt, la liste des paramètres dont l'accélération est fonction n'étant pas limitée à ceux précédemment définis, mais pouvant en comprendre d'autres, par exemple ceux relatifs aux divers organes de freinage équipant le véhicule.

Lorsque les organes de freinage comprennent des freins de roue, la vitesse initiale de programme Vo sera avantageusement issue de la recopie de la mesure de la vitesse des roues susceptibles d'être freinées, avant l'application du freinage, mais Vo peut également provenir de la recopie de la vitesse de roues non susceptibles d'être freinées ou de tout autre moyen de détection de la vitesse du véhicule, notamment, radar Doppler, balises au sol, dispositifs de calculs particuliers de la vitesse, par centrale inertielle par exemple.

Le dispositif selon l'invention, assurant la mise en œuvre du procédé défini ci-dessus, est défini par la revendication 3.

D'autres avantages apportés par l'invention sont que le freinage peut être appliqué dès que cela est possible, donc sans perte de temps, le freinage étant plus confortable pour les passagers du fait que les pointes de décélération, qui peuvent être dues à d'autres organes de ralentissement, tels que, par exemple, les inverseurs de poussée, parachutes ou autres moyens d'équivalents, peuvent être effacées.

Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent encore d'appliquer un freinage plus régulier, ce qui a pour avantage supplémentaire d'amoindrir l'usure des organes liés au freinage, tels que les freins et pneumatiques pour un véhicule à roues freinées, et de réduire le niveau de fatigue des éléments du véhicule travaillant en cours de freinage.

Les organes de freinage équipant le véhicule peuvent être constitués, de façon classique, par des freins de roue dont on contrôle la pression ou le débit de commande, ou, de façon plus particulière, par toute sorte de patins dont on contrôle la force d'application, des inverseurs de poussée ou des aérofreins dont on contrôle l'angle de braquage. La mesure de la vitesse réelle du véhicule, qui constitue le retour de la boucle d'asservissement, sera obtenue, tout comme la vitesse initiale de programme, à partir de la vitesse de roues non susceptibles d'être freinées, des moyens particuliers déjà cités, ou même, éventuellement, de la vitesse des roues freinées.

L'ordre de freinage automatique peut être un ordre extérieur au dispositif de freinage automatique, qui suivra ou précédera l'enclenchement dudit dispositif par le pilote. Cet ordre extérieur sera élaboré par un assemblage convenable de logiques manuelles ou automatiques. Il pourra, par exemple pour un aéronef, être élaboré à partir de l'ordre de sortie de déperditeurs de portance. Dans une forme particulièrement simple de l'invention, la décélération souhaitée sera une constante, et sa valeur sera choisie, de préférence par le pilote, parmi une gamme donnée, comprenant, par exemple, trois valeurs de décélération: une valeur faible à 0,15 g, moyenne à 0,2 g et forte à 0,3 g. Une décélération, fixe ou variable, ayant été présélectionnée par le pilote, cette décélération sera représentée par un ordre, par exemple une tension électrique, dans le cas où intégrateur et régulateur sont réalisés sous une forme électronique, appliqué à l'entrée de l'intégrateur dès que l'ordre de freinage automatique sera donné. L'intégrateur fournira alors un ordre de sortie représentatif du programme de vitesse recherché.

Le programme pourra être supprimé ou modifié à la volonté du pilote ou de façon automatique, à tout instant. S'il est supprimé,

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l'intégrateur repassera en condition initiale, afin d'être prêt à être à nouveau sollicité. En particulier, il recopiera la vitesse du véhicule pour disposer d'une nouvelle valeur initiale de programme, nécessaire à un nouvel emploi du dispositif de freinage automatique.

Si, au cours du freinage, la décélération que l'on souhaite imposer au véhicule par la mise en œuvre du programme de freinage automatique ne peut être obtenue, en raison d'une insuffisance de freinage provenant soit des organes de freinage, soit d'une faible adhérence au sol, le dispositif ne doit pas permettre à la vitesse de programme de devenir inférieure à une fonction choisie de la vitesse réelle du véhicule, ou éventuellement à cette vitesse elle-même. Dans ce cas, l'intégrateur sera constamment chargé par un signal représentatif de la vitesse réelle du véhicule, de sorte qu'il contiendra la donnée d'origine correcte pour assurer la fonction de décélération choisie pour le véhicule dès que la capacité de freinage du véhicule sera redevenue suffisante, sans engendrer de régime transitoire brutal et sans perte de temps.

L'ordre issu de l'intégrateur est envoyé en tant que consigne de vitesse à l'entrée d'un régulateur recevant également un signal représentatif de la vitesse du véhicule, issu des moyens générateurs choisis pour effectuer cette mesure, par exemple une génératrice tachymétrique.

Le signal de vitesse programmée Vp est comparé à une fonction du signal vitesse du véhicule Va, qui peut être le signal Va lui-même, et le régulateur délivre un signal d'erreur utilisé pour réguler l'intensité du freinage. Dans le cas très fréquemment rencontré d'un freinage résultant d'une commande hydraulique, ce signal d'erreur, convenablement amplifié de façon en soi connue, est envoyé à un ou plusieurs distributeurs électrohydrauliques à action proportionnelle ou par paliers, de façon à ajuster le niveau de la pression ou, éventuellement, du débit, envoyé aux organes de freinage pour que la vitesse réelle du véhicule soit conforme à celle demandée par le programme.

Dans ce qui suivra, on décrira plus particulièrement le procédé et le dispositif selon l'invention tels qu'appliqués à un véhicule dont le freinage résulte d'une commande hydraulique, mais ceux-ci peuvent être appliqués à un véhicule dont le freinage résulte de tout autre moyen de commande.

De plus, on supposera que les divers éléments tels qu'intégrateur et régulateur sont réalisés au moyen de composants électroniques de tout type convenable connu, soit analogique, soit numérique, sans pour autant limiter l'invention à cette forme de réalisation, à laquelle on pourrait substituer une réalisation au moyen d'éléments fluidiques ou pneumatiques.

Dans une première forme particulière de mise en œuvre et de réalisation du procédé et du dispositif selon la présente invention, les organes de freinage sont simultanément alimentés en fluide hydraulique au travers d'une électrovalve, la régulation du niveau de pression requis étant effectuée par un distributeur électro-hydraulique, par exemple une servovalve, qui ajustera la pression dans les organes de freinage au niveau correspondant à l'intensité du courant électrique de commande constituant l'ordre qu'elle reçoit.

Les appellations électrovalve et servovalve se rapportent à un ensemble réalisant l'interface entre la partie électronique et la partie hydraulique de notre exemple, ensemble consistant en un seul ou plusieurs appareils distincts, connus en soi.

L'application aux organes de freinage soit d'une pression normale de freinage, soit d'une pression modulée, par l'intervention du dispositif de freinage automatique, sera discriminée au moyen d'appareils de technologie connue, relevant de l'art des commandes hydrauliques, tels des clapets-navettes par exemple.

Dans une seconde forme particulière selon l'invention, on utilise deux servovalves électro-hydrauliques, dont l'une commande la pression appliquée à une première série d'organes de freinage et dont l'autre commande la pression appliquée à une seconde série d'organes de freinage du véhicule, par exemple respectivement les freins gauches et droits d'un aéronef. Ces deux servovalves pourront recevoir soit le même ordre issu du régulateur de freinage automatique, soit des ordres différents, pour agir de façon différentielle sur les organes de freinage du véhicule. Cette action différntielle peut être utilisée, en reprenant cet exemple, pour corriger la trajectoire de l'aéronef sur une piste d'atterrissage, en fonction de paramètres extérieurs, tels que la prise en compte de l'influence du vent de travers, de l'alignement de la trajectoire de l'aéronef sur l'axe de la piste, ou de tout autre paramètre permettant de diriger l'avion selon une trajectoire déterminée.

Un dispositif de freinage automatique particulier peut être utilisé sur des véhicules dont le freinage est effectué au niveau d'au moins une roue munie de freins, et équipés d'un dispositif d'antipatinage.

Ces véhicules sont, en général, déjà équipés d'au moins un distributeur électro-hydraulique permettant de moduler la pression dans le ou les freins en fonction d'un ordre électrique issu d'un régulateur d'antipatinage.

Lorsque les distributeurs électro-hydrauliques du dispositif d'antipatinage ne sont pas à action progressive, le véhicule pourra toujours être équipé du dispositif de freinage automatique selon la présente invention, sous réserve de l'addition d'une ou plusieurs servovalves électro-hydrauliques. Cela constituera toutefois une solution lourde et coûteuse, du fait du matériel supplémentaire requis. Lorsque les distributeurs électro-hydrauliques du dispositif d'antipatinage sont à action progressive, ils pourront être directement utilisés pour commander la pression des freins en fonction de l'ordre issu du régulateur de freinage automatique.

Le dispositif d'antipatinage restera toujours en surveillance de l'évolution des roues freinées par le dispositif de freinage automatique, et il interviendra pour faire chuter la pression dans le ou les freins correspondant à la ou les roues susceptibles de se mettre à patiner.

La coexistence de l'ordre de freinage automatique et de l'ordre d'antipatinage pourra être effectuée par tout moyen permettant à chaque fonction de se réaliser normalement, non simultanément, et sans transition brutale.

La présente invention sera mieux comprise à l'aide des dessins annexés où:

la fig. 1 représente, de façon schématique, l'élaboration de la vitesse programmée;

la fig. 2 représente, de façon analogue, une logique interdisant à la vitesse programmée d'être inférieure à la vitesse réelle d'un véhicule;

la fig. 3 représente la boucle d'asservissement de la vitesse du véhicule à la vitesse programmée;

la fig. 4 représente l'asservissement de la vitesse du véhicule au moyen de freins à commande hydraulique;

la fig. 5 représente des moyens permettant une sélection du mode de commande hydraulique des freins;

la fig. 6 représente des moyens permettant une commande différentielle de freinage;

la fig. 7 représente, de façon générale, l'installation d'un dispositif de freinage sur un véhicule déjà équipé d'un dispositif d'antipatinage;

les fig. 8 et 9 représentent respectivement une installation de commande d'une servovalve à deux bobines, dans un dispositif selon la fig. 7, ainsi que la caractéristique d'une telle servovalve;

les fig. 10 et 11 sont analogues aux fig. 8 et 9, relativement à une servovalve n'ayant qu'une bobine;

les fig. 12 et 13 représentent deux variantes de discrimination des signaux de vitesse alimentant le régulateur du dispositif d'antipatinage, qui joue successivement le rôle de régulateur d'antipatinage et de freinage automatique;

la fig. 14 rappelle la course classique liant le coefficient d'adhérence au glissement;

la fig. 15 représente une réalisation particulière pour obtenir une vitesse initiale de programme Vo;

la fig. 16 représente, toujours schématiquement, une installation d'ensemble pour un véhicule muni d'au moins une roue gauche et d'au moins une roue droite commandées séparément;

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la fig. 17 représente, en correspondance, l'évolution des vitesses et de la pression lors du régime transitoire de mise en freinage automatique d'une roue;

la fig. 18 représente, en correspondance, l'évolution des vitesses et de la pression lors de la traversée par une roue freinée automatiquement d'une zone à faible adhérence provoquant l'intervention du dispositif d'antipatinage.

En référence à la fig. 1, la vitesse programmée, variable en fonction du temps est fourme par un intégrateur électronique 1 connu en soit et chargé, à l'origine du freinage, par l'interrupteur 2 à la tension électrique Vo, représentant la vitesse du véhicule à l'origine du freinage, ainsi que par le signal y, correspondant à la décélération choisie par le pilote, parmi trois valeurs, par exemple constantes (haute H, moyenne M et basse B), en manœuvrant le sélecteur 3. L'ordre de freinage automatique est déclenché par un phénomène externe au dispositif en basculant simultanément les interrupteurs 2 et 4, ce dernier étant monté en série sur le sélecteur 3. L'intégrateur délivre alors le signal Vp représentatif de la vitesse programmée selon l'équation Vp = Vo — yt.

Selon la fig. 2, afin que le programme puisse être modifié ou supprimé à tout instant, il est prévu que l'interrupteur 4 est actionnable automatiquement ou par le pilote. Si l'interrupteur 4 est ouvert, l'intégrateur 1 recopiera un signal de vitesse du véhicule Va pour disposer d'une valeur initiale adaptée nécessaire à un nouvel emploi du freinage automatique. Une diode 5 interdira à Vie de devenir inférieur à Va en cours de freinage si la décélération y demandée par le programme ne peut être obtenue. Dans ce cas, Vp sera la recopie de Va, afin d'éviter des transitions brutales, lorsque la décélération demandée pourra, à nouveau, être obtenue par l'intervention du freinage automatique.

Le signal Vp est envoyé à l'entrée d'un régulateur 6, recevant également un signal fonction de la vitesse véhicule Va, qui peut être le signal de vitesse du véhicule Va lui-même, généré à partir d'un bloc 7 de moyens détectant la vitesse du véhicule.

Le régulateur 6 élabore un signal d'erreur e transmis à un étage de puissance 8 délivrant un signal de commande aux organes de freinage 9, dont la sollicitation provoque le freinage du véhicule 10 (voir fig. 3) de telle sorte que la décélération du véhicule soit celle choisie par le pilote.

Lorsque les organes de freinage sont à commande hydraulique, une première réalisation particulière du dispositif de freinage automatique consiste (voir fig. 4) à alimenter simultanément tous les organes de freinage 9 en fluide hydraulique provenant en A d'une génération hydraulique non représentée, dont le retour à la bâche est en R, au moyen d'un ensemble de distribution 11, comprenant une électrovalve 12, jouant le rôle d'un robinet commandé par l'interrupteur 13 dont la fermeture est commandée par l'ordre de freinage automatique, ainsi qu'un distributeur électro-hydraulique 14, du type servovalve, recevant le signal d'erreur e transmis du régulateur 6 pour moduler le niveau de pression requis au niveau des organes de freinage 9.

Les organes de freinage devant pouvoir être commandés de façon normale, par exemple manuelle, pour fonctionner même lorsqu'il n'est pas demandé au dispositif de freinage automatique d'intervenir, on utilisera de préférence un clapet-navette 15 (voir fig. 5) de tout type convenable connu, transmettant aux organes de freinage 9 la pression de commande qu'il reçoit, c'est-à-dire soit la pression de commande provenant d'un bloc usuel de commande hydraulique de freinage 16, lorsque le freinage est exercé manuellement, soit la pression de commande modulée provenant de l'ensemble distributeur 11, et en particulier de sa servovalve 14, lorsque le dispositif de freinage automatique est en action (voir fig. 5).

La fig. 6 concerne une autre réalisation particulière, utilisant deux servovalves 14a et 14b, commandant respectivement la pression appliquée aux organes de freinage droite 9a et gauches 9b dont est équipé le véhicule. Ces deux servovalves 14a et 14b, alimentées par une, voire même deux électrovalves (non représentées) seront commandées en parallèle à partir d'un répartiteur 17 recevant l'ordre issu du régulateur 6 et sensible à un ou plusieurs paramètres extérieurs X, par exemple l'influence du vent de travers. Ce dispositif permet donc une commande différentielle de freinage.

La fig. 7 représente une réalisation particulièrement intéressante d'un dispositif de freinage automatique pour un véhicule muni de roues susceptibles d'être freinées et équipé d'un dispositif d'antipatinage; ce dernier comprend une servovalve électro-hydraulique 14 en liaison avec une alimentation A et une bâche R d'une génération hydraulique, et modulant le niveau de pression qu'elle délivre aux freins de roue 9 en fonction d'un signal S élaboré dans un régulateur d'antipatinage 18, sensible au comportement des roues freinées du véhicule 10. Parallèlement au signal S, la servovalve 14 reçoit le signal e, élaboré dans le régulateur de freinage automatique 6, à partir de la vitesse programmée Vp et de la fonction choisie de la vitesse du véhicule, obtenue par le bloc 7. Cette réalisation est intéressante en ce qu'elle permet d'utiliser, autant qu'il est possible, des éléments déjà présents dans le dispositif d'antipatinage pour réaliser le freinage automatique. Dans cette association, le régulateur d'antipatinage 18 interviendra pour faire chuter la pression dans les freins 9 si une tendance au patinage est détectée, le dispositif de freinage automatique étant hors fonction ou en fonction.

Lorsque la ou les servovalves électro-hydrauliques 14 sont équipées de deux bobines électriques de commande (voir fig. 8), l'une de ces bobines 19 est utilisée pour recevoir le signal s, d'intensité ie, provenant du régulateur 6 de freinage automatique à la sortie duquel s'effectue, de façon connue, une transformation tensio-intensité, et l'autre bobine, 20, est utilisée pour recevoir le signal S, d'intensité is, provenant du régulateur 18 d'antipatinage à la sortie duquel s'effectue également une transformation tensio-intensité. Il va de soi que, si chaque servovalve possède plus de deux bobines, plusieurs d'entre elles peuvent recevoir le signal s et d'autres le signal S. Comme, en général, les servovalves utilisées dans les dispositifs d'antipatinage sont asservies en pression et possèdent une caractéristique inverse, ces servovalves répondent à des ordres de défreinage. C'est-à-dire que, d'une part, en l'absence de courant de commande ic, elles laissent passer la pleine pression de l'alimentation vers l'utilisation, le freinage étant alors maximal, et, d'autre part, la pression délivrée est minimale pour un ordre électrique maximal iCM, la pression à l'utilisation étant régulée selon une fonction décroissante de l'ordre électrique d'entrée sur toute bobine. Tout ordre électrique de commande est donc un ordre de défreinage. En revenant au dispositif selon la fig. 7, on constate que les ordres envoyés par chaque régulateur (6 et 18) verront leurs effets s'additionner algébriquement pour commander la servovalve, l'ordre de défreinage global étant la somme des ordres de défreinage issus l'un du régulateur d'antipatinage 18, et l'autre du régulateur de freinage automatique 6, chacun des ordres étant capable de produire seul un défreinage total, quel que soit le second. La caractéristique pression-intensité d'une servovalve recevant une telle commande est représentée par la fig. 9.

Lorsque les servovalves électro-hydrauliques 14 ne sont équipées que d'une seule bobine de commande 21 (voir fig. 10), ou lorsqu'on désire commander une servovalve au moyen d'une seule de ses bobines, il conviendra de ne laisser passer que l'ordre de défreinage maximal, puisque c'est celui qui assurera le bon fonctionnement de l'ensemble.

Cet ordre sera e, issu du régulateur 6 de freinage automatique en fonctionnement, tant que la décélération demandée peut être obtenue. L'ordre S issu du régulateur 18 d'antipatinage sera alors nul et n'interviendra pas. Par contre, dans le cas où la décélération demandée ne peut pas être obtenue, le freinage commandé par le régulateur 6 de freinage automatique risque d'entraîner le patinage et le blocage des roues. Pour que ce patinage soit limité, il faut alors que ce soit l'ordre S issu du régulateur 18 d'antipatinage qui commande la servovalve. L'ordre de défreinage s issu du régulateur 6 de freinage automatique sera donc nul, puisque la pression aux freins sera inférieure à celle qui aurait été nécessaire pour assurer la décélération demandée par le programme. La solution consistant à ne laisser

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passer que l'ordre de défreinage le plus grand permet aussi d'assurer, sans risque d'instabilité, des variations très progressives de pression aux freins, en cas de commande alternativement par l'un ou l'autre des régulateurs de freinage automatique 6 et d'antipatinage 18. Dans ce cas, la servovalve de caractéristique pression-intensité donnée par la fig. 11, toujours commandée par le régulateur dont l'ordre de défreinage est le plus grand, ignore l'ordre issu de l'autre régulateur, lequel ordre est en général contradictoire avec le premier. Le passage d'un régulateur à l'autre ne peut se faire qu'après qu'il y a égalité des deux ordres de défreinage et que l'un soit ensuite devenu supérieur à l'autre. La réalisation permettant le choix de l'ordre de défreinage le plus grand se fera de préférence au moyen d'un circuit de discrimination par diodes, tel que représenté sur la fig. 10. Les ordres s et S arriveront au point de discrimination 22 après avoir respectivement traversé les diodes 23 et 24. Le point de discrimination 22 sera donc au potentiel de l'ordre de défreinage le plus grand, qui subira une transformation tensio-intensité dans le bloc 25 délivrant un courant de commande ic à la bobine 21 de la servovalve 14. La réalisation de la discrimination de l'ordre de défreinage le plus grand pourrait également se faire par tout autre moyen électronique donnant le même résultat, par exemple au moyen d'un ou plusieurs amplificateurs séparateurs.

Une forme particulièrement intéressante de réalisation sera maintenant décrite relativement aux véhicules équipés d'un dispositif d'antipatinage à régulation de vitesse. Un tel dispositif d'antipatinage régule les roues freinées en maintenant leur vitesse à une valeur de consigne égale à une fonction de la vitesse de référence, laquelle est celle du véhicule. Le glissement g de la roue, qui s'exprime par la formule:

Va — v g=-vT~'

où Va représente la vitesse véhicule et v la vitesse réelle de la roue, est ainsi maintenu à une valeur déterminée, en général de l'ordre de 15%, ce qui correspond au meilleur coefficient d'adhérence roue/sol. Bien entendu, ce coefficient n'est atteint que si le couple disponible aux freins est suffisant (voir fig. 14). Dans le cas où le véhicule dont on veut automatiser le freinage est équipé d'un tel dispositif d'antipatinage, il suffira de substituer la vitesse programmée à la fonction de la vitesse du véhicule à l'entrée du régulateur d'antipatinage pour que le freinage se réalise selon la vitesse programmée, qui deviendra alors une vitesse de consigne, de façon que la vitesse du véhicule, donc sa décélération, suive une loi déterminée. Cela est représenté à la fig. 12, où le régulateur d'antipatinage 18 reçoit, au travers du boîtier 26 d'une logique de discrimination, de tout type connu, soit le signal de vitesse programmée Vp, soit le signal de vitesse consigne Vc, élaboré à partir du signal de vitesse véhicule Va entrant dans le bloc multiplicateur 27, où, selon l'exemple représenté, Va est multiplié par (1 —g). Par ailleurs, et de façon classique, le régulateur reçoit également le signal vitesse réelle de la roue freinée v. Le régulateur 18 joue donc successivement le rôle de régulateur d'antipatinage et de freinage automatique en délivrant soit s, soit S. Une réalisation préférentielle (voir fig. 13) du choix par le régulateur 16 soit du signal Vp, soit du signal Vc, consiste à effectuer, à l'entrée du régulateur 18, la discrimination de l'une ou de l'autre des vitesses de référence en utilisant un système à diodes 28 et 29, comme décrit précédemment. La vitesse de référence considérée par le régulateur sera représentée par le plus grand des signaux Vp et Vc. La substitution de la vitesse de consigne Vc à la vitesse programmée Vp sera ainsi automatique et progressive dès lors que la vitesse programmée ne pourra être suivie. Le dispositif d'antipatinage restera donc constamment en surveillance et en sécurité du freinage automatique. Cette réalisation, d'une grande simplicité, apporte une grande sécurité puisque à tout instant, en cours de freinage, la vitesse de chaque roue freinée restera contrôlée par le dispositif d'antipatinage, la commande de la pression s'effectuant au travers du régulateur de ce dispositif. La vitesse de la roue étant asservie à celle du programme, elle prendra une valeur égale à la vitesse programmée, et il ne pourra y avoir de départ au blocage, dans le cas où l'une quelconque des roues freinées rencontre une partie de piste à faible adhérence.

A la limite, si l'adhérence au sol est suffisamment faible pour que la loi de décélération souhaitée ne puisse être suivie, la vitesse du véhicule tendra à dépasser la vitesse programmée, et le contrôle de glissement des roues se fera par rapport à la vitesse réelle du véhicule, comme dans le cas d'un freinage non automatique. On interdira alors le déroulement postérieur du programme, et Vp restera en recopie de Va, de façon qu'éventuellement, si les conditions d'adhérence s'améliorent, on puisse retrouver le freinage selon la loi de décélération choisie. L'asservissement de la vitesse des roues freinées à un même programme de vitesse contribuera à maintenir le véhicule en ligne droite. En effet, les roues gauches et droites tourneront à la même vitesse et auront une tendance naturelle à maintenir le véhicule sur une trajectoire rectiligne. De plus, ce dispositif permet de contrer par principe tout risque d'embardée brutale consécutive à la sollicitation de gouverne ou commande de direction du véhicule.

Un exemple d-'utilisation d'un dispositif de freinage automatique sur un aéronef, équipé d'un dispositif d'antipatinage fonctionnant en régulation de vitesse, sera maintenant décrit, en notant qu'un asservissement en vitesse est analogue à un asservissement en glissement, puisque le glissement est mathématiquement lié aux vitesses de l'avion et de la roue freinée considérée.

Pour une meilleure compréhension, on supposera que le régulateur d'antipatinage assure un glissement maximal des roues gc, de 15% par rapport à la vitesse de l'aéronef Va, c'est-à-dire qu'il oblige les roues freinées à tourner à une vitesse de consigne Vc = Va(l-gc) = 0,85 Va.

On supposera également que le régulateur d'antipatinage est muni de dispositifs logiques suffisants, de type connu, pour assurer l'interdiction du freinage tant que l'aéronef n'a pas, à l'atterrissage, au moins posé ses rous principales au sol, et qu'elles ne se soient mises en vitesse, ainsi que d'un dispositif assurant la transformation tensio-intensité.

Dans un dispositif selon la fig. 16, permettant de contrôler le freinage d'au moins une roue principale gauche 30 et d'au moins une roue principale droite 31 d'un aéronef, le freinage automatique est déclenché par la présence simultanée de deux ordres. Le premier provient de l'enclenchement, par le pilote, de la procédure de freinage automatique, au niveau de décélération choisi grâce au sélecteur 3. On supposera que cet enclenchement a été effectué avant l'atterrissage.

Le second ordre provient d'un phénomène extérieur et est issu d'une combinaison de logiques convenables. Il peut être, par exemple, l'ordre de sortie des déperditeurs de portance si le freinage doit avoir lieu aussitôt que l'avion a touché le sol, ou bien être l'ordre indiquant que l'atterrisseur avant est au sol, si le freinage ne doit être appliqué que lorsque l'avion est posé sur toutes ses roues.

Dans l'exemple, on supposera que l'ordre de freinage automatique est le même que l'ordre de sortie des déperditeurs de portance, et qu'il provoque la fermeture des interrupteurs 4 et 13 présentés respectivement aux fig. 1 et 4. On supposera encore que l'aéronef atterrit sur une piste sèche, c'est-à-dire que le coefficient d'adhérence des pneumatiques sur le sol est d'environ 0,5 pour un glissement de 15%, selon la courbe donnant le coefficient d'adhérence (ji) en fonction du glissement g pour une piste sèche et pour une piste mouillée, respectivement en 32 et 33 sur la fig. 14. De plus, on supposera que le pilote a choisi une décélération constante de 2 m/s2.

Lorsque l'aéronef se présente à l'atterrissage, le dispositif de freinage automatique est armé, mais non déclenché. Lorsque les roues principales touchent le sol, elles se mettent en vitesse, et la tension électrique issue de la mesure des vitesses des roues, au moyen par exemple de génératrices tachymétriques, va charger l'intégrateur programmateur 1, de préférence à la valeur de la roue la plus rapide, donc à la tension la plus élevée. Cela est obtenu au moyen du dispositif selon la fig. 15, où les tensions Vj, v2, v3, vn, représentatives

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des vitesses des roues Nos 1,2, 3, n, seront délivrées, au travers des diodes 34,35, 36, 37, à la sortie de l'intégrateur 1 chargé à la tension vn la plus importante si la roue d'ordre n est la plus rapide. Cette tension vn constitue la valeur initiale de programme Vo à l'origine du freinage. La mise en vitesse des roues principales ayant supprimé l'interdiction de freinage préalablement donnée par le dispositif d'antipatinage, comme cela a déjà été dit, lorsque l'ordre de freinage automatique est donné, il provoque, d'une part, par la fermeture de l'interrupteur 13, la commande de l'électrovalve 12 d'alimentation des-servovalves 14a et 14b, ce qui assure alors la mise en pression des circuits de freinage des roues 30 et 31 à partir d'une alimentation hydraulique A, d'autre part, par la fermeture de l'interrupteur 4, la dérive de l'intégrateur 1 délivrant un signal Vp = Vo — yt. La vitesse programmée Vp transmise aux régulateurs 18a et 18b étant décroissante, elle devient inférieure à la vitesse des roues 30 et/ou 31, et va donc provoquer le freinage de celle(s)-ci pour que l'égalité entre la vitesse réelle v et la vitesse programmée soit obtenue pour chaque roue. La progressivité de la mise en freinage est réalisée parce que le glissement réel de chaque roue va s'établir à environ 5%, pour la décélération choisie, correspondant sur la courbe 32 de la fig. 14 à un coefficient d'adhérence de 0,2, de sorte que le couple de freinage puisse être transmis. Les régulateurs 18a et 18b travaillent alors en se référant à la vitesse de programme Vp.

La vitesse de consigne Vc = 0,85 Va arrive à l'entrée de chaque régulateur 18a et 18b, mais, étant inférieure à la vitesse programmée qui s'établit à environ Vp = 0,9 Va dans l'exemple Vc, n'est pas utilisée et reste disponible pour les régulateurs 18a et 18b assurant la surveillance. Cela est représenté sur la fig. 17. Avant que le freinage automatique ne soit déclenché (zone I), l'intégrateur 1 recopie une vitesse de roue v d'où l'on tire également la vitesse du véhicule. Donc Va = Vp = v, et la vitesse de consigne Vc des régulateurs d'antipatinage 18a et 18b est égale à 0,85 Va, alors que la pression aux freins p est nulle. Dans la zone II, qui suit le déclenchement de la séquence de freinage automatique et correspond au régime transitoire de mise en freinage automatique, le signal Vp décroît selon la loi Vp = Vo—yt, et la pression p appliquée aux freins croît. Corrélativement, la vitesse de roue v décroît, et devient progressivement inférieure à la vitesse de l'aéronef Va en se rapprochant de la vitesse programmée Vp.

La vitesse de l'aéronef Va décroît progressivement en restant supérieure à v et Vp, le régime de freinage automatique est établi (zone III) et Va, Vp ou v et Vc évoluent parallèlement, avec une pente correspondant à la décélération désirée pour l'aéronef. La pression p est alors à un niveau donné et quasi stabilisé.

Dans le cas où l'aéronef est encore cabré, il ne faut pas que le freinage soit trop puissant. La décélération imposée par le programme est éventuellement limitée à une valeur maximale, ou bien égale à une fraction ou fonction de la décélération définitive exigée, tant que l'aéronef n'est pas posé sur toutes ses roues.

Dès que l'atterrisseur avant se pose, un ordre logique est émis vers le dispositif de freinage automatique, de manière que la décélération prenne sa valeur définitive.

Dans l'exemple choisi, le programme défile avec une décélération correspondant à 0,2 g et les roues principales freinées sont maintenues à la même vitesse que celle du programme. D'après la fig. 15, on remarque que le glissement réel des roues correspondant au ralentissement de 0,2 g est de l'ordre de 5%, la vitesse de l'aéronef est donc de l'ordre de 105% de la vitesse des roues freinées, donc environ 105% de la vitesse du programme. La décélération réelle, obtenue par la mise en œuvre du programme, n'est donc pas exactement 0,2 g, mais se trouve corrigée pour tenir compte du glissement des roues à une valeur de l'ordre de:

g X 0,2 -»,19 g.

Le freinage se poursuit donc dans ces conditions, jusqu'à l'arrêt complet, ou bien jusqu'à ce que le pilote décide d'arrêter le freinage automatique. Il peut le faire en basculant le sélecteur 3 sur une borne d'arrêt, ou bien par une manœuvre non spécifique qui consistera, par exemple, à solliciter une ou les deux pédales de freinage à la fois,d'une quantité définie.

On supposera maintenant qu'en cours de freinage automatique, la décélération demandée ne peut pas être réalisée sur une position de piste de longueur non négligeable, où le coefficiênt d'adhérence pneumatique/sol ne dépasse pas 0,1 (voir fig. 18).

La zone III, fig. 18, correspond en tout point à la zone III de la fig. 17: Va, Vp ou v, et Vc évoluent parallèlement. Lorsque les roues pénètrent sur la zone à faible adhérence IV, le couple de freinage se révèle trop élevé, et leur vitesse v va décroître brutalement et tendre à s'annuler. Les régulateurs 18a et 18b vont commander une chute de pression p aux freins des roues dont la vitesse est inférieure à celle du programme, et ces roues vont se remettre en vitesse pour être à nouveau freinées, mais à un niveau de pression pl inférieur à p, lorsque leur vitesse v aura rattrapé la vitesse du programme Vp. Mais comme, par ailleurs, l'aéronef ne peut suivre la décélération demandée par le programme puisque la décélération maximale possible n'est que de 0,1 g en zone IV, la vitesse de l'aéronef Va diminue bien moins rapidement que celle du programme Vp (zone IVa). De ce fait, le glissement de la roue par rapport à l'aéronef augmente. Mais il est limité à 15%, valeur pour laquelle la vitesse de consigne Vc du dispositif d'antipatinage, évoluant parallèlement à Va dont Vc est inférieur de 15%, a tendance à devenir supérieure à celle du programme Vp (point 38 sur la fig. 18), et c'est Vc qui va servir de référence aux régulateurs 18a et 18b. Pendant toute la période où la décélération demandée ne peut pas être obtenue, la vitesse de la roue v reste asservie à celle de l'aéronef Va avec un glissement de 15%, comme s'il n'y avait pas de freinage automatique (zone IVb, où le freinage s'effectue sous commande du dispositif d'antipatinage).

Dès que l'aéronef retrouve une zone à coefficient d'adhérence élevé (zone V), le freinage automatique selon la vitesse programmée Vp peut reprendre. Pour éviter toute augmentation anormale de la décélération réelle de l'aéronef, que l'on obtiendrait si la vitesse programmée était alors devenue trop faible, on imposera, pendant toute la durée de la perturbation que la vitesse programmée Vp ne devienne pas inférieure à la vitesse de consigne Vc du régulateur d'antipatinage. L'intégrateur recopiera cette vitesse de consigne Vc (zones IVb et Va), par exemple, en recopiant simplement la plus grande des vitesses de roues freinées Vn. Dès l'arrivée en zone V à bonne adhérence, les roues vont se relancer, la pression des freins va augmenter selon p2 et donc aussi la décélération de l'aéronef. Dès que cette décélération devient égale à celle qui a été choisie (début de la zone Vb), la vitesse du programme Vp se substitue à celle de consigne Vc comme vitesse de référence pour le ou les régulateurs 18a et/ou 18b, et le freinage automatique se réalise à nouveau en suivant le programme, en zone Vc, après une zone Vb transitoire où la vitesse de la roue freinée s'aligne sur Vp, Va et Vc décroissant parallèlement.

La pression aux freins se rétablit au niveau p de la zone III.

De façon tout à fait analogue à ce qui vient d'être décrit, on pourrait équiper d'un dispositif de freinage automatique un aéronef à commande électrique de freinage. Dans ce cas, la commande électrique de freinage agit au niveau de la servovalve qui est alors utilisée en distributeur de pression, c'est-à-dire qu'elle délivre une pression proportionnelle, par exemple, à l'angle de commande de la pédale de freinage. Cette commande électrique est délivrée en général sur une bobine de servovalve différente de celle commandée par le dispositif d'antipatinage, mais on pourrait également n'utiliser qu'une seule bobine et faire la discrimination de l'ordre de défreinage le plus grand, comme il a été indiqué précédemment, au moyen de diodes par exemple. Il est clair qu'il ne doit se produire aucun freinage lorsque la pédale de freinage n'est pas enfoncée par le pilote. Comme il est inutile d'alimenter hydrauliquement les servovalves en dehors de la période de freinage, une électrovalve sera montée en amont de celle-ci sur le circuit, et l'électrovalve sera fermée lorsque les pédales de freinage ne seront pas sollicitées.

Par contre, elle est ouverte, donc les servovalves sont alimentées hydrauliquement, dès que l'une des pédales est enfoncée d'un faible

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seuil. Le courant de commande des servovalves, dans cette configuration, doit donc être un ordre de total défreinage, et celui-ci diminue au fur et à mesure que le pilote enfonce la pédale. En fin de course, l'ordre électrique est donc minimal, pour correspondre à la pression maximale de freinage. s

L'installation d'un dispositif de freinage automatique tel que décrit ne demande aucune modification de la commande électrique.

Si le circuit hydraulique comporte déjà une électrovalve d'alimentation hydraulique des servovalves, le dispositif de freinage automatique l'utilise et, dans ce cas, il n'y a aucun matériel 10

hydraulique à rajouter.

Si on désire qu'en aucun cas la commande électrique de freinage n'interfère avec le dispositif de freinage automatique, il suffira de mettre ce dernier hors service dès que l'une des pédales de freinage du pilote sera enfoncée de façon telle qu'elle laisse passer l'ordre is d'excitation de l'électrovalve. Le freinage redevient alors complètement soumis à la volonté du pilote, sous réserve de l'intervention du dispositif d'antipatinage.

Par contre, si on désire que le pilote ait la possibilité d'influencer légèrement le freinage automatique pour, par exemple, créer un 20 freinage différentiel, il faut permettre aux deux ordres de coexister,

donc de s'additionner algébriquement au niveau des deux bobines de servovalve.

Pour assurer la progressivité d'une éventuelle correction, il faut, lorsque le freinage électrique s'enclenche, créer un décalage de 25

commande égal au courant de commande apporté par la commande électrique en début de course de la pédale.

Ce décalage peut se faire par tout moyen électronique connu au niveau de l'étage de commande de la servovalve.

Enfin, le dispositif de freinage automatique peut équiper tout aéronef à commande de freinage en couple.

En effet, la commande de freinage en couple se ramène à une commande électrique de freinage lorsqu'elle est vue de la servovalve. La seule différence interne à la commande est que l'ordre correspondant à l'enfoncement de la pédale de freinage est analogue à une consigne de couple; il est ensuite comparé à un ordre correspondant à une mesure de couple pour que l'ordre électrique transmis à la servovalve permette d'obtenir, au niveau du frein, le couple demandé.

Le dispositif de freinage automatique se combinera donc avec une commande en couple exactement comme avec une commande électrique de freinage, puisque en bout de chaîne la servovalve reçoit toujours des ordres équivalents.

On pourra donc, là aussi, monter directement le dispositif de freinage automatique sans aucune liaison avec la commande en couple, dans le cas où cette dernière ne permettrait pas d'apporter de légère correction à la volonté du pilote.

Dans le cas où on voudra permettre cette correction, l'enclenchement de la commande en couple devra entraîner une compensation de courant au niveau de la servovalve pour assurer la progressivité de cette correction.

Il est clair que des servovalves à caractéristique différente de celle décrite dans les exemples pourraient être utilisées, puisqu'il suffirait d'adapter les moyens de commande pour que le fonctionnement des servovalves soit le même.

Enfin, on a décrit le fonctionnement d'un certain nombre de dispositifs particuliers de freinage automatique. Il va de soi que, sur un véhicule, on pourra, éventuellement, installer toute combinaison de ces cas particuliers.

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7 feuilles dessins

Claims

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1. Procédé de freinage automatique d'un véhicule, notamment d'un aéronef, selon lequel on compare la vitesse réelle du véhicule (Va) ou une fonction de cette vitesse à une vitesse programme (Vp) pour en déduire un signal d'erreur commandant la sollicitation d'organes de freinage, caractérisé en ce que la vitesse programme (Vp) est élaborée à partir d'une loi de décélération prédéterminée susceptible d'être modulée en fonction de paramètres.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres modulant la loi de décélération sont la vitesse du véhicule (Va), le temps et/ou la distance disponible pour obtenir l'arrêt.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un intégrateur chargé, à l'origine du freinage et à partir de moyens générateurs, par un signal représentant la vitesse du véhicule, et un régulateur de freinage délivrant un signal d'erreur à des moyens de commande des organes de freinage équipant le véhicule, caractérisé en ce que le régulateur reçoit constamment le signal de vitesse programmée issu de l'intégrateur et le signal de vitesse du véhicule issu des moyens générateurs.

4. Dispositif selon la revendication 3, pour un véhicule équipé d'organes de freinage à commande hydraulique, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un ensemble de distribution hydraulique composé d'une électrovalve alimentant tous les organes de freinage au travers d'une servovalve, recevant le signal d'erreur émis par le régulateur de freinage pour moduler le niveau de pression hydraulique appliqué aux organes de freinage.

5. Dispositif selon la revendication 3, pour un véhicule équipé d'organes de freinage à commande hydraulique, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent deux servovalves, dont l'une module le niveau de pression appliqué à un premier ensemble d'organes de freinage et dont l'autre module le niveau de pression appliqué à un second ensemble d'organes de freinage, les servovalves recevant leur ordre de commande respectif à partir d'un répartiteur recevant le signal d'erreur issu du régulateur de freinage ainsi que des ordres représentant l'action de phénomènes externes subis par le véhicule, tels que le vent de travers.