Brevet FR2444163A1 — publié le 19800711

La présente invention a pour objet un dispositif limitant et régulant la vitesse et/ou le régime moteur d'un véhicule automobile. On sait que pour qu'un véhicule automobile (en particulier un poids lourd) soit performant, c'est-à-dire que la moyenne réalisée soit aussi proche que possible de la vitesse maximale autorisée, il est nécessaire qu'il dispose d'une puissance à la tonne élevée, que d'autre part pour qu'il soit économique tant du point de vue consommation en carburant que du point de vue usure mécanique et pour améliorer le confort de conduite (diminution du bruit), il doit être équipé d'un rapport de pont long de façon â ce qui sa vitesse de croisiere normale le régime moteur soit celui de couple maximal, c'est-à-dire environ les 2/3 du régime de puissance maximale. Il est à craindre que dans ce cas les utilisateurs roulent, par inattention ou sciemment, à des vitesses incompatibles avec la réglementation, la sécurité et l'économie. Il convient par conséquent de permettre à l'utilisateur de se servir de son véhicule de façon optimale sans dépasser les vitesses autorisées. Ce dispositif permet également de rappeler la commande d'accélérateur en cas de surrégime lorsque le moteur travaille en retenue et qu'il n'est pas équipé d'un régulateur de débit de carburant en fonction du régime. On connaît certains dispositifs entrant en action lorsque la plus haute vitesse de la boîte est engagée, qui mettent en jeu soit une butée escamotable, soit un dispositif qui décale angulairement le levier de commande de la pompe d'injection ou du papillon d'admission. On comprendra l'inconvénient de ces systèmes en se rapportant à la figure 1 qui représente les courbes caractéristiques de puissance, en fonction de la vitesse, obtenue avec et sans ces systèmes. Soit un véhicule dont les caractéristiques sont Puissance nominale du moteur - Courbe Pn. Puissance absorbée en palier - Courbe PaO. Ce véhicule est capable d'une vitesse Vm. Si on limite sa vitesse à une vitesse de croisière Vc à l'aide d'un des dispositifs antérieurs, en limitant la course angulaire du levier d'accélération, la courbe de puissance devient la courbe Pr (puissance régulée). Quand le vehicule ainsi équipé rencontre un palier ascendant sa courbe de puissance absorbée devient Pa 1 et sa vitesse chute à Vr (intersection des courbes Pr et Pa 1) alors que le véhicule sans ce dispositif était capable de maintenir sa vitesse à Vc puisque le point A se trouve à l'intérieur de la courbe Pn. Inversement en descente le véhicule pourra rouler à une vitesse supérieure à celle choisie si l'utilisateur maintient sa pression sur la pédale d'accélérateur, le moteur continuant à développer de la puissance jusqu'à la vitesse Vb. D'autres dispositifs utilisent la fermeture d'un contact placé dans le système de comptage de vitesse du véhicule pour commander la limitation de la course de la commande d'accélérateur. A partir d'une vitesse prédéterminée la course de la commande est réduite d'une valeur fixe, et en dessous de cette vitesse la commande est totalement libérée. Pour éviter que le véhicule ne se trouve en circulation à vitesse maximale dans une situation où le dispositif oscille de la position limitée à la position libérée, il est nécessaire de régler le décalage de la commande d'accélérateur à une valeur qui permet au véhicule de rouler à une vitesse sensiblement supérieure à celle où le dispositif entre en action. Tant qu'en côte la vitesse du véhicule n'a pas chuté jusqu'à la vitesse de contact, le véhicule se trouve pénalisé comme dans les dispositifs précédents.Si la pente est telle que la vitesse du véhicule chute jusqu'à la vitesse de contact, le dispositif se mettra à osciller entre la position libre et la position limitée. En descente l'inconvénient de ces dispositifs est identique à celui des dispositifs précédents. De plus, pour éviter que le changement de situation entre la position limitée et la position libre ne soit ressenti trop brutalement, il est nécessaire de placer dans l'installation un dispositif qui ralentisse la vitesse de mise en ou hors position décalée de la commande, ce qui se traduit par un retard dans le fonctionnement de l'appareil. En conclusion-les dispositifs antérieurs présentent le ou les inconvénients suivants Une limitation de la course de la commande d'accélérateur à une valeur fixe et dans certaines conditions une tendance à entrer en oscillation. L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et en particulier de ne pas pénaliser le véhicule lorsqu'il aborde des côtes, maintenir la vitesse en descente et de stabiliser la vitesse à la vitesse de régulation. Le dispositif concerné comprend d'une part un organe de rappel qui agit mécaniquement sur la timonerie d'accélération, qui fait la liaison entre l'utilisateur et le moteur, et d'autre part un système de commande de préférence électronique qui pilote l'action dudit organe de rappel. Ce système de commande, à partir des paramètres vitesse et accélération du véhicule et position de l'organe de rappel, agit si nécessaire sur ledit organe de rappel. L'action du dispositif consiste d'une part à rappeler la timonerie d'accélération quand la vitesse V du véhicule ou du moteur est supérieure à la vitesse maxi V2 de la plage, et d'autre part à libérer ladite timonerie quand ladite vitesse V est inférieure à la vitesse mini V1 de la plage. Ledit système de commande reçoit l'information sur la vitesse du véhicule à l'instant t et la compare à des valeurs présélectionnées, calcule l'accélération du véhicule et la compare à des valeurs présélectionnées, enfin compare la position de l'organe de rappel à des positions présélectionnées. A chaque instant en fonction des résultats des 3 comparaisons ci-dessus, le système de commande pilote, si nécessaire, dans le sens et à la vitesse optimale, l'organe de rappel. Les informations sur la vitesse et l'accélération du véhicule sont données par un appareil connu en soi entraîné par la transmission du véhicule. L'information sur la position de l'organe de rappel est donnée par un capteur de position connu en soi placé soit sur l'organe de rappel, soit sur la timonerie d'accélération. Dans le cas de régulation de régime moteur l'appareil donnant les informations vitesse et accélération est placé sur le moteur. Le capteur de position reste inchangé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris par la description ci-dessous qui n'est nullement limitative. La figure 2 représente la ière version de l'organe de rappel. La figure 3 représente la 2ème version de l'organe de rappel. La figure 4 représente le schéma d'agencement du dispositif de régulation. La figure 5 représente le schéma d'agencement du système de commande. La figure 6 représente un diagramme montrant la mise en forme des signaux dans le système de commande. La figure 7 représente le traitement des signaux par le calculateur. La figure 8 représente les différentes comparaisons et les actions défi nies par le calculateur. Légende de la figure 8 A = Augmentation de la course de la commande d'accélérateur. D = Diminution de la course de la commande d'accélérateur. VR = A Vitesse rapide. VL = A Vitesse lente. = Pas de changement de la course. Deux versions de l'organe de rappel peuvent etre envisagées. Dans la première, le rappel de la timonerie d'accélération se fait pour stabiliser la vitesse sans que l'utilisateur puisse le contrecarrer. Dans la deuxième version, au prix d'un effort supplémentaire, l'utilisateur peut dépasser la vitesse de régulation mais dans ce cas l'effort à fournir à la pédale est tel qu'il ne pourra en continu rouler à une vitesse supérieure à celle prédéterminée. Comme on peut le voir sur la figure 2 qui représente la 1ère version, la pédale d'accélération (1) par l'intermédiaire d'une biellette élastique (2) commande un levier de renvoi (3) qui lui-même commande par une biellette (4) le levier d'accélération (5) situé sur la pompe à injection ou le volet du carburateur. Un levier fou (6) peut commander le rappel du levier (3) s'il est sollicité par le vérin (7). Lorsque le dispositif agit, l'utilisateur sent que la pédale a tendance à remonter, il lui suffit alors d'accompagner la pédale. Tout effort supplémentaire ne fait qu'agir sur le dispositif élastique et n'a pas d'action sur la vitesse du véhicule. La 2eme version de l'organe de rappel est décrite à la figure 3. La pédale d'accélération (1) par l'intermédiaire d'une biellette (4a), d'un levier de renvoi (3) et d'une biellette (4b) commande le levier d'accélération (5). Un levier fou (6) peut commander le rappel du levier (3) s'il est sollicité par le vérin (7). Cette action est faite par l'in- termédiaire d'un élément élastique (2) convenablement taré. Lorsque le dispositif agit, l'utilisateur sent que la pédale a tendance à remonter et il lui suffit d'accompagner le mouvement de celle-ci. S'il désire dépasser la vitesse de régulation, par exemple pour effectuer un dépassement, il le peut au prix d'un effort musculaire supplémentaire. Le tarage de l'élément élastique (2) qui entre en jeu à ce moment est de préférence tel que l'utilisateur ne peut conduire longtemps à une vitesse supérieure à celle prédéterminée. Selon une configuration préférentielle mais non limitative de l'invention, le vérin est un vérin électro-mécanique actionné par un moteur à courant continu dont l'inversion de sens de rotation est provoquée par l'inversion de passage du sens du courant. Ledit vérin est équipé de contacts de fin de course, sa vitesse de déplacement varie en fonction de la tension qui lui est appliquée, il est freiné lors des arrêts par la fermeture sur lui-même du bobinage du moteur. Sur la figure 4 on décrit le dispositif de régulation préférentiel. Un vérin (7) à moteur électrique à courant continu est piloté par le système de commande (8) qui reçoit les informations sur la vitesse du véhicule (ou régime moteur) du capteur de vitesse (9), et sur la position de ltor- gane de rappel du capteur de position (10). On comprend aisément que toute autre solution de commande, par fluide par exemple, peut être adoptée sans sortir du cadre de l'invention. La figure 5 représente le schéma d'agencement du système de commande. Le circuit (11) met en forme les signaux venant du capteur de vitesse (9) et de position (10) afin de les rendre compatibles avec le circuit (12). Le circuit (12) est un calculateur qui peut etre soit analogique, soit numérique (pneumatique ou électronique). Ce calculateur reçoit les informations - de vitesse du véhicule (ou de régime moteur), - de position de la commande d'accélération grâce à un indicateur placé soit sur le vérin, soit directement sur la commande d'accélération. A partir de la vitesse, à l'instant t et des vitesses à des instants précédents, conservées en mémoire, il calcule l'accélération du véhicule. En fonction des trois paramètres (position de la timonerie d'accélération, vitesse et accélération du véhicule) et de valeurs présélectionnées, le calculateur commande si nécessaire le sens et la vitesse de déplacement du vérin. Les valeurs présélectionnées (de vitesse, de position ou d'accélération) peuvent être soit directement incluses dans le circuit électronique, soit affichées par le conducteur. Le circuit (13) est le circuit de commande du vérin. Il fixe le sens et la vitesse de fonctionnement du vérin en fonction des indications du calculateur (12). Ce circuit peut être mécanique (relais), pneumatique (électro-vannes) ou électronique (interrupteurs électroniques). Dans une réalisation préférentielle de l'invention, le capteur de vitesse (9) est une génératrice tachymétrique qui délivre un signal sinusoïdal dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du véhicule. La mesure de la période de ce signal permet de connaître cette vitesse. Le calculateur (12) étant un calculateur numérique programmable (microprocesseur) il est nécessaire de convertir la durée d'une période (valeur analogique) en une valeur numérique, comprise entre et 255, exploitable par le calculateur. L'élément de mise en forme des signaux (1l) reçoit du capteur le signal sinusoidal comme représenté figure 6a, le transforme de façon connue en soi en signal créneau de même période comme on peut le voir sur la figure 6b et génère une impulsion sur chaque front montant du signal créneau selon la figure 6c à l'aide d'un monostable. La durée entre deux impulsions, est donc inversement proportionnelle à la vitesse. Les impulsions arrivent à l'entrée interruption du calculateur qui peut déclencher ou arrêter un compteur CI. Le compteur s'incrémentant automatiquement à une fréquence fixe, la durée à mesurer est convertie en une valeur numérique. Afin de minimiser les conséquences de l'imprécision du capteur, le calculateur fait une moyenne sur 256 mesures. Les valeurs successives du compteur C1 sont donc additionnées dans une mémoire C2 dont la valeur est divisée par 256 à la fin pour obtenir la valeur de la vitesse. Entre deux impulsions, le calculateur a trois tâches à exécuter (voir figure 7). - La tâche TI a une durée fixe correspondant à l'addition de la valeur du compteur C1 avec celle de la mémoire C2. - La tâche T2 est une temporisation de durée fixe (pouvant être utilisée par le calculateur pour exécuter d'autres tâches) qui permet d'avoir une meilleure précision sur la valeur numérique de la vitesse : la va leur numérique p correspondant à une vitesse Vs et la valeur numérique 255 à une vitesse Vi, la durée de la temporisation et la fréquence d'incrémentation du compteur C1 doivent être choisies de façon que Vi soit légèrement inférieur à la vitesse de régulation et que le véhi cule ou le moteur en régulation ne puisse jamais atteindre la vitesse Vs. - La tâche T3 correspond à la mesure proprement dit. Le compteur C1 est initialisé à la valeur au début de cette tâche et s'incrémente ensui te à une fréquence fixe. Il est arrêté par l'arrivée de l'interruption correspondant au front montant de l'impulsion suivante. Ce cycle de 3 tâches est répété 256 fois, puis la valeur de la mémoire C2 est, comme précisé précédemment, divisée par 256. Cette valeur sera considérée par le calculateur comme la vitesse du véhicule à l'instant t. La figure 7 représente les opérations effectuées par le calculateur pour 2 vitesses différentes V et V1. Pour la vitesse V nous obtenons, compteur CI = 120 et pour la vitesse V1 > V compteur C1 = 95. - Le capteur de position est un potentiomètre dont la résistance varie avec la position de la timonerie d'accélération ou de l'organe de rap pel utilisé pour créer un signal de fréquence variable transformé en donnée numérique comme l'information sur la vitesse. Le calculateur ayant gardé en mémoire les valeurs des vitesses à des instants précédents, il peut facilement calculer la valeur de l'accélération du véhicule à l'instant t. Pour calculer l'accélération le calculateur fait la différence entre la valeur de la vitesse à l'instant t et celle conservée en mémoire et divise cette valeur par la différence de temps entre ces deux mesures. L'experience montre que dans cette réalisation la connaissance des deux paramètres, vitesse et accélération, permet déjà d'obtenir une bonne ré- gulation. Le paramètre position peut éventuellement ne pas être utilisé. Pour envoyer ses ordres au circuit de commande du vérin, le calculateur compare les valeurs de la vitesse et de l'accélération à l'instant t à des valeurs présélectionnées et détermine le sens et la vitesse de déplacement du vérin, la figure 8 permet de voir les différentes comparaisons et les actions réalisées par l'organe de calcul, la vitesse Y et l'accé itération 8 à l'instant t sont représentées par un point. Suivant le secteur où se trouve le point, les ordres envoyés au circuit de commande sont différents ; Vr représente la vitesse de régulation désirée. De part et d'autre de cette vitesse Vr on trouve deux vitesses V1 et V2, choisies à l'avance, qui déterminent une plage d'une fraction de kmjh dans laquelle la vitesse V du véhicule-doit se stabiliser.Dans cette plage on modifie la position de l'organe de rappel si l'accélération devient supérieure à I 1 ou inférieure à Y 2, Y 1 et Y 2 étant également choisies à l'avance. Si le point représentatif se trouve à l'extérieur de cette plage, l'organe de rappel n'est modifié que si la vitesse Y du véhicule a tendance à s'éloigner de la vitesse Vr. La vitesse de déplacement de l'organe de rappel est obtenue en comparant l'accélération aux valeurs g 1 et Il existe de plus une troisième vitesse présélectionnée V3 et une troisième accélération présélectionnée j 3. Lorsque le point représentatif est dans le secteur V2 Le calculateur indique au circuit de commande du vérin le sens et la vitesse de déplacement du vérin. Ce dernier est constitué d'inverseurs électroniques qui délivrent deux tensions différentes correspondant à deux vitesses de vérin. Le vérin peut être refermé sur lui-même afin de permettre un arrêt plus rapide de celui-ci. On concevra facilement que le choix de 2 vitesses de déplacement du vérin n'est nullement limitatif et que sans sortir du cadre de l'invention le nombre de 2 peut être augmente. REVENDICATIONS 1 - Dispositif destiné à limiter et à réguler la vitesse d'un véhicule automosile et/ou le régime d'un moteur comprenant un capteur de vi tesse qui envoie des informations à un système de commande, caracté risé en ce que ledit système de commande convertit les informations en données numériques, calcule les accélérations à partir des vites ses, compare les deux grandeurs (vitesse et accélération du véhicule et/ou du moteur) à des valeurs présélectionnées, calcule le sens et la vitesse de déplacement d'un organe de rappel agissant sur la ti monerie d'accélération, et commande ledit organe de rappel. 2 - Dispositif selon revendication l caractérisé en ce que d'une part deux vitesses V1 et V2 constituent la plage de régulation de vitesse présélectionnée, d'autre part deux accélérations i l et g 2 consti- tuent la plage d'accélération présélectionnée. 3 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que, en plus de la vitesse, q0 système de commande reçoit une information d'un cap teur de position1 placé soit sur la timonerie d'accélération soit sur l'organe de rappel, qu'il utilise aussi dans le calcul du sens et de la vitesse de déplacement de organe de rappel. i - Dispositif selon revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le cap teur de vitesse est une génératrice connue en soi à signal sinusoidal, dont la fréquence est directement proportionnelle à la vitesse, trans formé dans le système de commande en signal créneau puis en train d'impulsion de même fréquence que le signal initial afin que le cal culateur inclus dans le système de commande puisse convertir la don née analogique en donnée numérique. 5 - Dispositif selon revendication 3 caractérisé en ce que le capteur de position connu en soi est un potentiomêtre, dont la résistance varie avec la position de la timonerie d'accélération ou de l'organe de rappel1 utilisé pour créer un signal de fréquence variable transformé en donnée numérique comme l'information sur la vitesse. 6 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le calculateur ne fait la convertion analogique numérique que dans une plage de vitesse dont la limite inférieure Vi est légèrement en dessous de la limite inférieure V1 de la plage de régulation et dont la limite supérieure est légèrement au-dessus de la vitesse maximale du véhicule. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que le calculateur effectue une moyenne sur plusieurs données numériques pour obtenir la valeur de la vitesse instantanée. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que le calculateur calcule l'accélération à partir des valeurs de vitesses à des instants précédents conservés en mé moire. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que l'organe de rappel est commandé à des vitesses de déplacement différentes suivant les indications du système de commande. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que ledit dispositif n'agit pas, si en combinaison, la vitesse V du véhicule ou du moteur se trouve dans la plage de ré gulation V1 Y2 et l'accélération % du véhicule et/ou du moteur se trouve dans la plage i l g 2. Il - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que, si la vitesse V du véhicule ou du moteur se trouve à l'extérieur de la plage V1 V2 le dispositif n'agit que si ladite vitesse V du véhicule et/ou du moteur s'éloigne dans un sens ou dans un autre de cette plage. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que, si la vitesse V du véhicule et/ou du moteur est supérieure à la valeur V2, limite supérieure de la plage de régula tion mais inférieure à une troisième vitesse présélectionnée V3 et si l'accélération X est inférieure, en valeur algébrique, à une 3ème accélération présélectionnée d 3 négative ledit dispositif agit en libérant la timonerie d'accélération. 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que un élément élastique est situé dans la timonerie d'accélération entre la pédale et le point d'application de la sour ce de force de l'organe de rappel. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que un élément élastique est situé entre la source de force de l'organe de rappel et la timonerie d'accélération. 15 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca ractérisé en ce que la source de force de l'organe de rappel est un vérin à moteur électrique dont la vitesse d'action varie suivant la tension appliquée audit moteur par le système de commande. 16 - Véhicule automobile et,'ou moteur caractérisé en ce qutil est équipé d'un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications pré cédentes.