FR2742829A1

FR2742829A1 - Procede pour freiner un vehicule a l'aide d'un frein a accumulateur actionne par un electro-aimant et dispositif pour la mise en oeuvre du procede

Info

Publication number: FR2742829A1
Application number: FR9615654A
Authority: FR
Inventors: Franz Fleckenstein; Hilmar Strenzke
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1997-06-27
Anticipated expiration: 2016-12-19
Also published as: FR2742829B1; DE19548517B4; DE19548517A1

Abstract

Procédé pour freiner un véhicule et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'on détermine une grandeur dépendant de l'entrefer existant entre l'électro-aimant (8) et un corps de frein (1) et, on influence le courant traversant l'électro-aimant (8) en fonction de cette grandeur pendant que l'on induit le freinage.

Description

l

L'invention concerne un procédé pour freiner un vé-

hicule à l'aide d'un frein à accumulateur actionné par un élec-

tro-aimant. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé de freinage d'un véhicule.

Les freins à accumulation s'utilisent dans des vé-

hicules de différentes constructions, par exemple des chariots transporteurs. Une garniture de frein, mobile, est pressée avec une force fournie par un accumulateur de force par exemple un ressort de force ou un aimant permanent contre un revêtement de frein. Le revêtement ou garniture de frein peut être desserré à

l'aide d'une seconde force générée par un électro-aimant agis-

sant contre la force de l'accumulateur de force, pour se sépa-

rer du corps du frein.

Les freins à accumulation à commande électromagné-

tique s'utilisent en général comme freins de blocage; pour le

frein à accumulation, il y a uniquement deux positions de fonc-

tionnement, une positon de frein desserrée et une position de frein serrée. De tels freins à accumulation en forme de freins de blocage sont utilisés généralement comme freins de secours ou freins de garage. Au freinage, on applique toujours la force

maximale de la garniture de frein sur le corps de frein et ain-

si, on génère une force de freinage maximale. Il n'est pas pos-

sible d'actionner de manière dosée le frein accumulateur.

Pour utiliser un frein accumulateur comme frein de fonctionnement d'un véhicule, il faut permettre une application dosée de la force de freinage. En particulier, il n'est pas

souhaitable que l'effet de freinage se produise par à coup.

La présente invention a ainsi pour but de créer un procédé de freinage d'un véhicule et un dispositif pour sa mise

en oeuvre permettant un freinage dosé sans à coup.

Ce problème est résolu selon l'invention par un

procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'on déter-

mine une grandeur dépendant de l'entrefer existant entre

l'électro-aimant et un corps de frein et on influence le cou-

rant traversant l'électro-aimant en fonction de cette grandeur

pendant que l'on induit le freinage.

Comme entrefer, lorsque le frein est desserré, on considère l'intervalle entre le corps de frein et une garniture de frein. Lorsque le frein est mis, il y a un entrefer de la

même épaisseur entre l'électro-aimant et un support de garni-

ture, métallique, sur lequel se fixe usuellement la garniture de frein. L'épaisseur de l'entrefer varie ainsi en fonction de l'usure de la garniture de frein, de manière continue pendant la durée d'utilisation du frein. La force magnétique agissant sur la garniture de frein par l'intermédiaire de son support, exercée par l'électro-aimant dépend fortement de la distance

entre le support de garniture et l'électro-aimant. Pour contrô-

ler la force magnétique et ainsi la force de freinage du frein,

selon l'invention, on modifie le courant traversant l'électro-

aimant en fonction de la distance entre le support de garniture

et l'électro-aimant. Pour cela, on mesure tout d'abord l'épais-

seur de l'entrefer subissant la variation continue ou une autre grandeur dépendant de l'épaisseur de l'entrefer. Le courant,

traversant l'électro-aimant et ainsi la force magnétique exer-

cée sur le support de garniture, est influencé ainsi en fonc-

tion de la grandeur mesurée. La force d'application de la garniture de frein contre le corps de frein et la force de freinage qui en résultent, sont ainsi influencées de manière intentionnelle. Selon un développement avantageux de l'invention,

lorsqu'on induit un freinage, on diminue tout d'abord le cou-

rant traversant l'électro-aimant en partant d'une intensité initiale, puis après une durée de temporisation, on augmente

l'intensité à une valeur de consigne de l'intensité.

Le point de départ est un état avec frein desserré

pour lequel l'électro-aimant est traversé par un courant cor-

respondant à l'intensité du courant de départ. Pour commencer le freinage, on diminue tout d'abord l'intensité du courant. La force magnétique exercée sur le support de garniture diminue ainsi, si bien que le support de garniture avec sa garniture se déplace en direction du corps de frein sous l'effet de la force

développée par l'accumulateur de force. A la fin de la tempori-

sation, avant le contact entre la garniture de frein et le corps de frein, on augmente de nouveau l'intensité jusqu'à la

valeur de consigne. Cela permet de réduire la force d'applica-

tion de la garniture de frein contre le corps de frein et ainsi la force de freinage, d'une façon évitant un freinage avec à coup. De manière avantageuse, la temporisation se déter- mine en fonction de la grandeur dépendant de l'entrefer. La temporisation correspond sensiblement au temps nécessaire pour mettre la garniture de frein en contact avec le corps de frein en partant d'une position de frein desserrée. Comme le temps nécessaire dépend de l'épaisseur de l'entrefer, on détermine la temporisation également en fonction de la grandeur dépendant de l'entrefer. De façon avantageuse, on détermine la valeur de consigne de l'intensité en fonction de la grandeur dépendant de

l'entrefer. La force magnétique agissant sur le support de gar-

niture dépend de la distance entre le support de garniture et l'électroaimant et ainsi de l'épaisseur de l'entrefer. La force d'application de la garniture de frein sur le corps de

frein peut ainsi se régler à la valeur souhaitée suivant la va-

leur de consigne de l'intensité.

Selon un développement avantageux de l'invention, on détermine la temporisation et/ou la valeur de consigne de l'intensité pour qu'à l'instant du premier contact, la force d'application de la garniture de frein sur le corps de frein

prenne une valeur déterminée. Il est alors décisif que la va-

leur déterminée de la force d'application soit déterminée en fonction de l'épaisseur de l'entrefer et ainsi en fonction de

l'état d'usure des freins.

Un autre développement avantageux de l'invention

consiste à déterminer la temporisation et/ou la valeur de con-

signe de l'intensité, pour qu'à l'instant du premier contact, la force d'application de la garniture de frein sur le corps de

frein soit au moins sensiblement nulle. Dans ce cas, à l'ins-

tant du premier contact de la garniture de frein avec le corps de frein, seule la force d'inertie engendrée par le freinage de

la garniture de frein crée la force de réaction entre la garni-

ture de frein et le corps de frein. Cela garantit une mise en

oeuvre en douceur et sans à coup de l'effet de freinage.

D'une manière particulièrement avantageuse, on me-

sure et on traite un signal électrique de l'électro-aimant dé-

pendant de l'épaisseur de l'entrefer à partir de la grandeur dépendant de l'épaisseur de l'entrefer. Comme l'entrefer du frein se trouve dans le champ magnétique d'une bobine de

l'électro-aimant, l'épaisseur de l'entrefer influence l'induc-

tance de la bobine. L'inductance peut être détectée à l'aide d'un signal électrique dans l'électro-aimant. Par un traitement

approprié, on peut déterminer à partir de ce signal, l'épais-

seur de l'entrefer. L'avantage de ce procédé de mesure est de ne nécessiter aucun composant supplémentaire ou capteur pour

mesurer l'entrefer.

Selon un autre développement avantageux de l'inven-

tion, on détermine la grandeur dépendant de l'épaisseur de

l'entrefer, en appliquant au moins une bobine de l'électro-

aimant, une tension variant de manière périodique et comme am-

plitude de l'épaisseur de l'entrefer, on détermine l'amplitude d'une composante variant périodiquement du courant traversant la bobine. L'amplitude du courant traversant la bobine dépend directement de l'épaisseur de l'entrefer, car avec l'épaisseur de l'entrefer, forcément l'inductance de la bobine et par suite

son impédance varient. L'amplitude du courant traversant la bo-

bine pour une amplitude de tension continue est elle-même di-

rectement fonction de l'impédance. Ainsi, on peut mesurer l'amplitude de la composante à variation périodique du courant

traversant la bobine comme grandeur de l'épaisseur de l'entre-

fer. La tension variant de manière périodique peut avoir par

exemple la forme d'une tension continue cadencée ou d'une ten-

sion alternative sinusoïdale.

Il est particulièrement avantageux d'appliquer le procédé, selon l'invention,, au freinage d'un véhicule dont les freins à accumulation sont réalisés sous la forme de freins à

accumulation à ressort à déclenchement électromagnétique.

Il est également avantageux d'appliquer le procédé selon l'invention au freinage d'un véhicule dont les freins à

accumulation sont des freins à disques ou des freins à lamel-

les. Le problème selon l'invention est résolu par un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de freinage d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de signal déterminant une grandeur dépendant de l'entrefer existant entre l'électro-aimant et un corps de frein, et ce capteur coopère

avec une unité de commande agissant sur l'électro-aimant.

De manière particulièrement avantageuse, l'unité de

commande comporte une unité de calcul et/ou une mémoire. La mé-

moire contient les valeurs de l'entrefer instantanées ainsi que différentes séries de données empirifiques. L'unité de calcul détermine à partir de ces données, le profil chronologique de

l'intensité pendant la mise en oeuvre d'un freinage.

De façon avantageuse, l'unité de commande génère une intensité traversant l'électro-aimant et dépendant de l'épaisseur de l'entrefer. Ainsi pour commander le frein par

l'unité de commande, aucun composant supplémentaire n'est né-

cessaire. D'autres avantages et développements de l'invention seront décrits ci-après, de manière plus détaillée, à l'aide de l'exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels:

- la figure 1 montre un frein à disques à accumulateur à res-

sort à l'état desserré,

- la figure 2 montre un frein à disques à accumulateur à res-

sort à l'état de fonctionnement,

- la figure 3 montre la courbe de la force exercée sur le sup-

port de garniture en fonction de sa distance par rapport à l'électroaimant, - les figures 4a, 4b, 4c montrent l'opération de mise en oeuvre

d'un freinage suivant des chronogrammes.

La figure 1 montre un frein à disques en forme de frein à accumulateur à ressort, à l'état desserré, pour la mise

en oeuvre du procédé de l'invention. Un corps de frein 1 réali-

sé sous la forme d'un disque de frein est monté librement en rotation autour d'un axe 2. Une garniture de frein 3 est fixée sur un support de garniture 4. Le support de garniture 4 est reliée solidairement en rotation par une goupille de guidage 5 à un boîtier de frein 6 logeant un électro-aimant 8. Le boîtier de frein 6 est par exemple fixé à un châssis de véhicule non représenté. Entre le support de garniture 4 et le boîtier de frein 6 se trouvent des ressorts de compression 7 exerçant sur le support de garniture 4, une force dans la direction du corps de frein 1. Lorsque le frein est desserré, une bobine de

l'électro-aimant 4 logée dans le boîtier de frein 6 est traver-

sée par le courant. On génère ainsi une force magnétique agis-

sant sur le support de garniture 4; cette force fixe le

support de garniture 4 contre la force développée par les res-

sorts de compression du boîtier de frein 6. Ainsi, un entrefer

créé entre la garniture de frein 3 et le corps de frein 1 per-

met au corps de frein 1 de tourner librement. L'épaisseur d de l'entrefer dépend du degré d'usure de la garniture de frein 3; cette épaisseur augmente avec l'usure. Une distance s entre le

support de garniture 4 et le boîtier de frein 6 est pratique-

ment nulle pour cette position du frein. Le volume compris en-

tre l'électro-aimant 8 et la surface du boîtier de frein 6 du côté de la garniture de frein est rempli par une masse coulée 14. La figure 2 montre le frein de la figure 1 à l'état serré. L'électro-aimant 8 n'est pas traversé par du courant. La

force des ressorts de compression 7 pousse le support de garni-

ture 4 avec ses garnitures 3 contre le corps de frein 1. Cela freine le mouvement de rotation du corps de frein 1. L'entrefer qui existe alors entre le support de garniture 4 et le boîtier de frein 6, présente également l'épaisseur d. La distance s

correspond dans cette position du frein à la distance d.

L'électro-aimant 8 coopère avec une unité de com-

mande électronique 15 qui commande le passage du courant à tra-

vers la bobine de l'électro-aimant 8. L'unité de commande comporte une unité de mémoire 17 dans laquelle est enregistrée l'épaisseur instantanée d de l'entrefer. Une unité de calcul 16 calcule à partir de cette épaisseur d'entrefer d et d'une série de données empirifiques, mise en mémoire, la forme du courant

pour induire un freinage.

La figure 3 montre la courbe de la force F exercée sur le support de garniture 4 en fonction de la distance s des supports de garniture 4 avec le boîtier de frein 6. La force des ressorts de compression 7 qui diminue de manière linéaire avec la distance s, est représentée par la courbe 10. La force magnétique opposée à la force des ressorts de compression et qui agit sur la garniture 4, est représentée par les courbes 11 et 12 correspondant à deux intensités de courant I différentes. Ces courbes montrent que la force magnétique diminue suivant

une fonction hyperbolique à la distance s du support de garni-

ture 4 par rapport à l'électro-aimant. La force magnétique peut

être augmentée en conservant la même distance s, mais en aug-

mentant l'intensité I du courant traversant la bobine. En con-

séquence, la courbe 12 repose sur une intensité électrique I

plus grande que la courbe 11.

Selon l'invention, on cherche à choisir une inten-

sité de consigne 12 pour qu'à l'instant du premier contact, la force d'application de la garniture de frein 3 sur le corps de frein 1 soit égale à zéro. Pour cela, à cet instant, il faut

que l'amplitude de la force exercée par le ressort de compres-

sion 7 soit égale à l'amplitude de la force magnétique. Cette

valeur de la force est prédéterminée par la courbe 10 non in-

fluençable du ressort de compression 7 et l'épaisseur d de

l'entrefer correspondant à cet instant de l'opération de frei-

nage à la distance s. La figure 3 montre clairement que par exemple pour une épaisseur d'entrefer de d = 1 mm, il faut choisir une valeur de courant de destination 12 correspondant à la courbe 11 et pour une épaisseur d'entrefer d = 4 mm, il faut

choisir une valeur de courant 12 correspondant à la courbe 12.

De façon analogue, pour chaque distance s, on peut définir une

intensité de consigne 12.

La figure 4a montre le chronogramme de la distance entre la garniture de frein 3 et le corps de frein 1 pendant la mise en oeuvre d'une opération de freinage, et cela en fonction

du temps. La figure 4b montre la forme correspondante de l'in-

tensité I traversant la bobine de l'électro-aimant. A l'instant (t = 0), le frein est desserré; l'électro-aimant est traversé

par le courant de l'intensité de la valeur de départ Il.

A l'instant t1, un capteur de frein, non représen-

té, est mis en oeuvre. Selon la figure 4, l'opération de frei-

nage est alors induite, mais de manière retardée. Pour cela, on

abaisse tout d'abord à zéro le courant I traversant l'électro-

aimant. Du fait de l'auto-induction de la bobine de l'électro-

aimant, le courant I chute le long d'une courbe 13 analogue à une fonction exponentielle. Selon la figure 4a, la garniture de frein 3 se déplace simultanément en direction du corps de frein.

Puis, après une durée de temporisation At, à l'ins-

tant t2, on augmente de nouveau l'intensité à la valeur de l'intensité de consigne 12. Les valeurs de temporisation At et de l'intensité de consigne 12 sont déterminées comme fonctions de l'entrefer d. La valeur 12 du courant peut se définir à

l'aide des diagrammes analogues à ceux de la figure 3. Les va-

leurs du temps de temporisation At doivent par contre être dé-

finies de manière empirique avant la mise en route d'un frein.

Dans une série en continue, on a des valeurs différentes de l'entrefer d et des valeurs correspondantes de la temporisation At. A l'instant t3, se produit le premier contact entre la garniture de frein 3 et le corps de frein 1. Comme pour l'intensité 12 du courant, la force développée par les ressorts

de compression 7 est compensée exactement par la force magnéti-

que à l'instant, la force d'application AF de la garniture de frein 3 sur le corps de frein 1 est égale à zéro. La figure 4c montre la force d'application AF comme différence entre la force des ressorts de compression 7 et la force magnétique de l'électro-aimant. Ce n'est qu'à partir de l'instant t4 que l'on diminue de nouveau l'intensité I du courant, le capteur de

frein restant en marche et générant ainsi une force d'applica-

tion axiale de la garniture de frein 3 sur le corps de frein 1.

R E V E N D I CATIONS

1 ) Procédé pour freiner un véhicule à l'aide d'un frein à ac-

cumulateur actionné par un électro-aimant, caractérisé en ce qu' on détermine une grandeur dépendant de l'entrefer existant en- tre l'électro-aimant (8) et un corps de frein (1) et, on influence le courant traversant l'électro-aimant (8) en

fonction de cette grandeur pendant que l'on induit le freinage.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

lorsqu'on induit un freinage, on diminue tout d'abord le cou-

rant traversant l'électro-aimant (8) en partant d'une intensité initiale (Il), puis après une durée de temporisation (At), on augmente l'intensité à une valeur de consigne de l'intensité (I2). 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la durée de temporisation (At) est déterminée en fonction de

la grandeur dépendant de l'entrefer.

4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce qu' on fixe la valeur de consigne de l'intensité (I2) en fonction

de la grandeur dépendant de l'entrefer.

) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce qu' on détermine la durée de temporisation (At) et/ou la valeur de consigne de l'intensité (I2) pour qu'à l'instant du premier contact, la force d'application d'une garniture de frein (3)

sur le corps de frein (1) prenne une valeur déterminée.

6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on détermine la durée de temporisation (At) et/ou la valeur de consigne de l'intensité (I2) pour chaque l'instant du premier contact, la force d'application de la garniture de frein (3)

contre le corps de frein (1) soit au moins voisine de zéro.

7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce qu' on détermine la grandeur dépendant de l'épaisseur de l'entrefer

en mesurant un signal électrique de l'électro-aimant (8) dépen-

dant de l'épaisseur de l'entrefer et on traite ce signal.

8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce qu' on détermine la grandeur dépendant de l'épaisseur de l'entrefer en appliquant une tension variant périodiquement à la bobine de

l'électro-aimant (8) et on détermine comme grandeur de l'épais-

seur de l'entrefer, l'amplitude de la composante variant pério-

diquement du courant traversant la bobine.

9 ) Application d'un procédé selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 8, au freinage d'un véhicule dont le frein à ac-

cumulateur est réalisé sous la forme d'un frein à accumulateur

à ressort libéré de manière électromagnétique.

) Application d'un procédé selon l'une quelconque des reven-

dications 1 à 8 au freinage d'un véhicule dont le frein à accu-

mulateur est un frein à disques ou un frein à lamelles.

11 ) Dispositif pour freiner un véhicule à l'aide d'un frein à accumulateur actionné par un électro-aimant, caractérisé en ce qu'

il comporte un capteur de signal déterminant une grandeur dé-

pendant de l'entrefer existant entre l'électro-aimant (8) et un

corps de frein (6) et ce capteur coopère avec une unité de com-

mande (15) agissant sur l'électro-aimant (8).

12 ) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'unité de commande (15) est une unité de calcul (16) et/ou une

mémoire (17).

1l

13 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 ou

12, caractérisé en ce que dans l'unité de commande (15), on génère un courant dépendant5 de l'épaisseur de l'entrefer et traversant l'électroaimant (8).