Brevet FR2578046A1 — publié le 19860829

DISPOSITIF ET PROCEDE DE MESURE DE L'ANGLE FORME ENTRE LES DEUX ELEMENTS D'UN VEHICULE ARTICULE, ET SON APPLICATION A L'ORIENTATION AUTOMATIQUE D'UN RETROVISEUR EXTERIEUR. La présente invention est relative à un dispositif et à un procédé de mesure de l'angle formé entre les deux éléments d'un véhicule articulé, et elle s' applique nota m m ent à l' l'orientation automatique d' un rétroviseur extérieur. Les véhlcules articulées ou attelés possèdent la caractéristique particulière de pouvoir se défor m er latéralement selon un angle a plus ou moins important en fonction des circonstances de cheminement souhaité par le conducteur. Cet angle a entre les co m posants du véhicule est une caractéristique i m portante de 1' ensemble, qui engendre des réactions au sol différentes selon sa valeur. Il est donc i m portant pour le conducteur du véhicule, de connaître consta m m ent la valeur de cet angle a, soit pour des systèmes d'aide à la conduite, soit pour des com mandes automatiques d'accessoires, soit pour des dispositifs d'alarme. On pourrait mesurer directement cette déformation latérale a, c'est-à-dire la rotation d'un élément par rapport à l'autre ment du véhicule, ou plus exactement la rotation de la cabine par rapport à la remorque ou à la semi-remorque. Cette mesure pourrait se faire sur l'articulation elle-même des deux éléments, à l'aide de dispositifs connus de mesure d'angle. Cependant ces dispositifs de mesure sont encombrants et il doivent se monter dans l' articulation ou il y a peu de place. On va donc se heuter à des problèmes délicats et coûteux d'installation et de mise en place. De plus ces dispositifs de mesure seront mal protégés, et ils seront susceptibles d'être détériorés facilement par une fausse manoeuvre. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure de l'angle a entre les deux éléments du véhicule articulé, qui puisse s'installer en dehors de la zone d'articulation, à un endroit relativement protégé. De plus ce dispositif doit indiquer de façon constante l'angle formé par les deux éléments du véhicule. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de mesure de l'angle a formé entre les deux éléments d'un véhicule articulé comporte au moins un' moyen de mesure de longueur, qui est disposé sur l'un des éléments au dessus du plan d'articulation S, ce moyen de mesure coopérant avec un moyen disposé sur l'autre élément au dessus dudit plan d'articulation. Selon un mode de réalisation de l'invention un deuxième moyen de mesure de longueur est disposé sur le premier élément au dessus du plan d'articulation, et du côté opposé à celui du premier moyen de mesure de logueur par rapport à l'axe logitudinal de ce premier élé m ent. Selon un mode de réalisation de l'invention, les deux moyens de mesure de longueur sont disposés symétriquement par rapport au plan vertical passant par l' axe longitudinal du premier éIment. Selon un mode de réalisation de l'invention, le ou les moyens de mesure de longueur sont des capteurs de télémesure, et le moyen disposé sur le deuxième ment du véhicule articulé est un plan cible disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal de ce deuxième Qément. Ce plan cible est à une distance indéterminée en avant de l'axe de rotation du premier élément par rapport au deuxième élément du véhicule articulé, et le ou les capteurs sont associés à un calculateur électronique de traite m ent. Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé de mesure est caractérisé en ce que l' on effectue successive m ent les mesures des distances respectives des capteurs avec le plan cible, - le calcul de la différence de ces distances, que l'on boucle jusqu'à ce que cette différence soit égale à une valeur déterminée, - on peut alors calculer une certaine valeur que l'on m et en mBmoire, cette valeur étant fonction de l'une ou l'autre des distances précédé ment mesurée, - on peut alors calculer l'angle a recherché en fonction de la valeur précédente mise en mémoire, et de l'une ou l'autre des mesures effectuées dans la première étape du procédé. Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé de mesure est caractérisé en ce que l'on effectue successivement - la mesure de la distance du capteur avec le plan cible, - on calcul une valeur déterminée en fonction de la mesure précédente, et lorsque les deux éléments du véhicule articulé sont alignés, et l'on met cette valeur détermine en mémoire, - on peut alors calculer l'angle a recherché en fonction de cette valeur mise en n moire et de la mesure de la distance effectuée dans la première étape du procédé. Selon un mode de réalisation de l'invention, le calculateur électronique de traitement reçoit les signaux des capteurs de télémesure, et il délivre la variable de sortie a à un système d'application. Le calculateur électronique de traitement est relié à des éléments de réglage par exemple des potentiomètres. Selon un mode de réalisation de l'invention, le calculateur électronique de traitement reçoit le signal d'un un capteur de télémesure, et il délivre la variable de sortie a à un système d'application, ledit calculateur électronique de traitement étant relié à des potentiomètres de réglage et à un bouton poussoir de validation. Selon un mode de réalisation de l'invention les capteurs de télémesure sont du type à ultrasons. Selon un mode de réalisation de i'invention, le système d'application est un ensemble de con mande d'un rétroviseur extérieur, qui comprend un moteur électrique d'actionnement, un dispositif de réduction de vitesse et le miroir du rétroviseur extérieur. Le dispositif de mesure selon l'invention de l'angle a formé entre les deux éléments d'un véhicule articulé, présente ainsi l'avantage d'utiliser un système simple, qui puissent être mis en dehors de la zone encombrée de l'articulation des deux n éléments du véhicule. De plus, le système est très souple, et les éIdments de mesure peuvent être disposés au meilleur endroit possible sur la cabine du véhicule. Enfin, le dispositif selon l'invention permet d' avoir consta m n ent la valeur de l'angle a, que l'on peut utiliser. Les applications de la connaissance de l'angle a sont multiples. On peut citer à titre d' exemple - la correction auto m atique du freinage prenant en compte ce para m ètre angulaire, - un avertisseur de renverse ment d' un véhicule articulé, - l'automatisation de la commande d'un rétroviseur extérieur. Cette dernière application relative à la commande automatique d'un rétroviseur extérieur fera l' objet d'une description particulière. L'invention sera mieux comprise par ltétude d'un mode de réalisation particulier décrit nullement limitatif et illustré par les dessins, annexées sur lesquels - la figure 1 est une vue longitudinale des deux éléments d'un véhicule articulé - la figure 2 est une vue longitudinale d'un véhicule articulé équipé du dispositif de mesure selon l'invention - la figure 3 est une vue sch8matique en plan d'un véhicule articulé équipé du dispositif de mesure selon l'invention la figure 4 est une vue schématique en plan d'un véhicule articulé - la figure 5 est un schéma du procédé selon l'invention drun premier mode de réalisation de ladite invention - la figure 6 est un schéma du procédé selon l'invention d'un deuxième mode de réalisation de ladite invention - la figure 7 est un schéma du dispositif du premier mode de réalisation de l'invention - la figure 8 est un schéma du dispositif du deuxième mode de réalisation de 1' invention - la figure 9 est un schéma du dispositif de l'invention pour la commande d'un rétroviseur extérieur. Le véhicule articulé co m prend un tracteur que l'on appelera premier élément 12 et une remorque ou semiremorque, que l'on appelera deuxième élément 13. Comme on le voit sur les figures 1 et 2 le tracteur et la seniremorque s'articulent autour d'un axe d'articulation C, à l'aide d'une face d'appui S, qui est la sellette. La sellette S sert ainsi de plan de rotation et de support de la semi-remorque 13. La semiilemorque 13 présente donc un plan d'appui, qui coopère avec le plan S, ce plan d'appui ayant à son extrémité un pion d'accrochage avec le tracteur 12. Le plan de la sellette S supporte donc la caisse de la semiremorque 13, qui a comme ossature un châssis d' épaisseur non négligeable. C ette description de véhicule articulé est valable quelque soit le modèle du tracteur et de sa remorque. On peut donc dire, que vu du tracteur 12, il existe toujours au dessus du plan de rotation S de la sellette un élément matérialisant la remorque ou la semieemorque 13. Selon l'invention, on dispose, au meilleur endroit possible, les moyens de mesure de longueur sur le premier élément 12. Ces moyens de mesure sont placés au dessus du plan S de la sellette 17, et de part et d'autre de l'axe longitudinal 14 du premier élé m ent 12. On voit sur les figures 3 et 4 le schéma en plan du véhicule articulet avec le premier élément 12 et son axe longitudinal 14, et le deuxième élément 13 et sont axe longitudinal 15. Dans le cas de la figure 4, les deux éléments 12 et 13 forment un angle a, c' est-à-dire l'angle qui est formé par les axes longitudinaux 14 et 15, tandis que dans le cas de la figure 3 cet angle a est égale à 0. Les moyens de mesure de longueur sont des capteurs de télémesure 1 et 2, qui coopèrent avec un moyen disposé sur l'élément 13 au dessus du plan S de la sellette 17. Ce dernier moyen est un plan cible 16, qui est disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal 15 du deuxième élément 13. Ce plan cible 16 est situé à une distance indéterminée d3, en avant de l'axe de rotation C de l'élément 12 par rapport à l'élément 13. Les capteurs de télém esure 1 et 2, qui peuvent être des capteurs à ultra-sons, sont associés à un calculateur électronique de traitement 3, qui fournit en permanence un signal correspondant à la valeur de l'angle a. Les capteurs de télémesure 1 et 2 délivrent respectivement et à tout instant les mesures A et B ; A est la distance entre le capteur de télé m esure 1 et le plan cible 1 6, selon l'axe privilégié dudit capteur qui est parallèle à l'axe 1 4. La mesure B est la distance entre le capteur de télémesure 2 et le plan cible 16 selon Paxe privilégié du capteur, qui est parallèle à l'axe 14.On détermine d'autre part la position des capteurs de télémesure 1 et 2 à l'aide des coordonnées ci-après - d1 qui est la distance entre le capteur 1 -et le plan passant par l'axe C perpendiculairement à l'axe longitudinal 14 du premier nent 12, - d' qui est la distance entre le capteur 1 et le plan verticale passant par l'axe 14, - d2 qui est la distance entre le capteur 2 et le plan passant par l'axe C perpendiculairement à l'axe 14, - d'2 qui est la distance entre le capteur 2 et le plan vertical passant par l'axe 14. Le dispositif selon l'invention qui co m prend l'installation des deux capteurs de télé m esure 1 et 2, qui coopère avec le plan cible 16, permet de déterminer sans ambiguité l'angle a du premier élément 12 par rapport au deuxième élément 1 3, sans connaître les caractéristiques particulières du deport avant d3 de la caisse de la remorque par rapport à l'axe d'articulation C. Des distances mesurées A et B par les capteurs de télémesure 1 et 2, on peut en déduire: - que l'angle a est une fonction de d1, d'1, d3 et A, ce qui peut s'écrire : a = f(d1, d'1, d3, A) - et que l'angle a est une fonction de d2, d'2, d3 et B ce qui peut s'écrire : a = (d2, d' 2 d3, B). n faut noter que d1, d'1, d2 et d'2 sont des constantes donc finalement l'angle a est une fonction de d3 et A, et l'angle a est une fonction de d3 et B ; ce qui peut s'écrire : a = F(d3, A) a = C(d3, B) La connaissance de d3 et de A ou de d3 et de B permet d'obtenir sans ambiguïté l'angle a formé par les éléments 12 et 13 du véhicule articulé. Les valeurs de A et de B sont obtenues par mesure à l'aide des capteurs de télémesure I et 2, tandis que d3 est une donnée propre à l'élément 13 (remorque ou semiemorque). Supposons les éléments 12 et 13 alignés, comme cela est le cas sur la figure 3 on a alors l'angle a qui est égal à zéro, a=O On peut écrire: A = d1 - d3 et B = d2 - d3 Si l'on appelle k la différence dl - d2, k est connu. Calculons A - B: A - B = d1 - d3 - (d2 - d3) d'où A - B = d1 - d3 - d2 + d3 = d1 - d2 A - B = k. Donc dans le cas ou a = O A - B = k et comme alors A = d1 - d3 et B = d2 - d3 On en déduit la valeur de d3 car on peut écrire que : d3 = d1 - A ou que : d3 - d2 - B Dans le cas particulier ou les capteurs de tdldmesure 1 et 2 sont disposés symétriquement par rapport au plan vertical passant par l'axe longitudinal 14 de l'élément 12 (tracteur) ; on a alors la relation d1 = d2 et la valeur devient k = d1 - d2 = , c'est-à-dire que lorsque l'angle a = O, A - B = k = O. Ainsi; selon l'inventeur le procédé de mesure de l'angle a est défini par les étapes expXicitées ci-après - on effectue tout d'abord les mesures des distances respectives A et B à l'aide des capteurs 1 et 2 qui coopèrent avec le plan cible 16. - on calcule la différence A - B que l'on appelera x. - on compare cette différence x à la valeur k mise en mémoire ; si x est diffèrent de k on reboucle le processus et l'on revient à la première étape. - lorsque x = k, on effectue le calcul de la valeur de d3 en fonction des distances d1 et A, ou en fonction des distances d2 et B par l'une des formules d3 = d1 - A ou d3 = d2 - B et l'on met cette valeur d3 en mémoire. - on effectue alors le calcul de l'angle a en fonction de d3 et A ou en fonction de d3 et B à l'aide des relations a = F(d3, A) ou a = C-(d3, B) Pratique m ent, cela revient à dire que le conducteur du véhicule articulé n' a pas à intervenir. En effet, lorsque le chauffeur conduit le véhicule le dispositif selon l'invention calculera automatiquement la différence A - B ; et dès que les conditions de déplacement du vdhicule articulé feront que la remorque sera alignée avec le tracteur, c'est-à-dire que l'angle a = O ; on aura x = k et on pourra calculer d3 que l'on mettra en mémoire. On aura alors à tout instant directement la valeur de l'angle a par l'une des relations a = F(d3, A) et a = C-(d3, B) Le procédé selon l'invention peut être représenté par l'algorithme de la figure 5. Un deuxième mode de réalisation de l'invention comporte un seul capteur de télé m mesure 1 qui coopère avec le plan cible 16, dans ce cas le procédé de mesure de l'angle a selon l'invention est défini par les étapes explicitées ci-après : - on effectue tout d'abord la mesure de la distance A et à l'aide du capteur 1 qui coopère avec le plan cible 16. - on calcule la valeur de d3 en fonction de la distance A et de d1 par la formule d3 5 d1 - A, lorsque les deux éléments 12 et 13 sont alignés c'est-à-dire que a = O ; et l'on met cette valeur d3 en mémoire. - on effectue alors le calcul de l'angle a en fonction de d3 et de A à l'aide de la relation a = F(d3, A). Pratiquement cela revient à dire que c'est le conducteur du véhicule qui doit, dans ce cas, entrer la valeur de d3 dans la mémoire. Pour cela, le conducteur aligne l'élément 12 (le tracteur) avec l'élément 13 (la remorque) ; et il appuie sur un bouton pressoir 8, cette dernière action étant prise en compte con me étant une validation. Le dispositif selon l'invention peut ainsi calculer la valeur de d3 qui est in médiatement mise en mémoire, grâce à la validation. On aura alors à tout instant, lorsque le véhicule se déplacera, directement la valeur de l'angle a par la relation a = F(d3, A). Le procédé de l'invention de ce second mode de réalisation est représenté par l'algorithme de la figure 6. L'invention telle que décrite se résume pratiquement à 2 capteurs 1 et 2, de mesure de longueur à distance par exemple du type à ultrasons implantés sur le tracteur 12 à des distances d1 d' 1, d2, d' 2' telles que définies précédemment. On aura avantage si possible à implanter de tels capteurs avec dl = d2 et d' 1 = d'2. C es capteurs délivrent des signaux appropriés à un calculateur électronique de traitement 3, dont la mémoire programme permet de réaliser l'algorithme fonctionnel précédem ment décrit. Des moyens de réglages tels que des potentiomètres'par exemple liés au calculateur électronique de traitement 3 permettant d'ajuster les paramètres dl, d2, d'1, d'2, ces potentiomètres de réglages sont respectivement réferencés 4, 5, 6 et 7. La valeur de l'angle a se trouve disponible en mémoire du calculateur et peut selon l' application finale être délivrée, soit sous forme analogique ou numérique à un autre calculateur, soit être utilisée par une autre partie -du progra n me du calculateur 3 pour être envoyé à un système d'application 18. Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention, il y a un seul capteur de télémesure 1, un calculateur de traitement 3, un bouton poussoir de validation 8, et deux potentiomètres de réglage 4 et 5 des variables d1 et d' 1- La variable a qui est l'angle tracteur remorque peut être délivrée sous for m e analogique ou nu m érique selon l'application finale envisagée, qui peut être un système d'application t8. Décrivions maintenant l'application à l'automatisation d'un rétroviseur extérieur. Dans le cas de virages, de manoeuvres, de changements de directions, le conducteur d'un véhicule en particulier articulé doit apporter une attention soutenue aux évène m ents de la circulation se produisant sur les côtés de son véhicule tracteur et de sa remorque ou semi-remorque. L'invention considérée a pour objet d'apporter une amélioration sensible à ce problème qui dans le cas de vdhicules poids lourds reste difficile à résoudre au moins pour le coté du véhicule se trouvant à l' opposé ou conducteur. n existe à ce jour divers dispositifs de rètrovision donnant une solution à ce problème, en particulier les rétroviseurs fixes à miroir plan. Ce dispositif le plus com munément utilisé par tous les constructeurs automobiles permet après réglage d'obtenir un champ de vision correct depuis le- poste de conduite, mais seulement lorsque le véhicule tracteur est aligné avec sa remorque. Dès que l'angle entre l'axe longitudinal du tracteur et celui de la remorque devient significatif (cas d'une cassure tracteur remorque à droite avec conducteur à gauche et inversement) le réglage fixe du miroir rétroviseur donne au conducteur une vision du flan de sa remorque et ne permet pas à celui d'observer ni le passage des roues arrières, ni d'observer les évènements de la circulation se produisant sur le côté opposé à son poste de conduite. Une variante de ce montage donne une solution au problème posé et est constitué par l' adjonction d'un second miroir fixe d'orientation diffèrente. Cette solution simple est quelquefois utilisée. Une autre solution consiste à avoir des rétroviseurs fixes à miroirs incurvés. Les miroirs fixes incurvés permettent au conducteur de disposer d'un champ de vision élargi par rapport aux miroirs plans avec l'inconvénient d'avoir une image déformée et donc une notion fausse des distances et des objets s'y refletant au moins pour ceux se situant à l' extrëmité de la courbe. Lors de la cassure du tracteur avec la remorque le champ de vision se trouve très réduit et défor Une autre possibilité est offerte par les rétroviseurs orientables depuis le poste de conduite. Cette solution où le conducteur dispose d'une commande d'orientation du rétroviseur depuis le poste de conduite est connue et appliquée. Les technologies de motorisation de l'orientation sont de type électrique ou m dcanique. Ces solutions connues présentent l'inconvénient : - pour le miroir fixe unique de ne pas résoudre le problé n e posé, - pour plusieurs miroirs fixes d'avoir des réglages difficiles et de nécessiter d'une multiplicité de miroirs de surface moindre, - pour le miroir fixe incurvé de donner une vision d8formée, - et pour le miroir télécom mandé par le conducteur de nécessiter une intervention de celui-ci. Le dispositif de mesure de l'angle a pourra être appliqué à l'auto m atisation d'un rétroviseur extérieur, et évitera tous les inconvénients précédents. L'angle a tel que appréhendé dans les paragraphes précédentes sera la donnée principale d'un algorithme de calcul complémentaire où l'orientation du miroir du rétroviseur sera calculée en fonction de l'angle a et des paramètres de positionnement du miroir résidant en mémoire et qui relèvent de la géométrie élémentaire. On supposera que le champ de vision du miroir est suffisant pour couvrir les différentes longueurs de semi-remorques habituellement tractées. Le dispositif d'actionnement sans originalité particulière par exemple du type électrique comprendra tous les moyens classiques d'arrêt sur fin de course et de sécurité habituellement connus de l'homme de métier. Ainsi le calculateur électronique du dispositif représente sur la figure 7 pourra con mander un moteur électrique d'actionnement 9, qui coopérera avec un dispositif rdducteurde vitesse 10 et le miroir 1 1 du rétroviseur extérieur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de l'angle a formé entre les deux éléments (12) et (13) d'un véhicule articulé caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de mesure de longueur qui est disposé sur l'élément (12) au dessus d'un plan S, ledit moyen coopérant avec un moyen disposé sur l'élément (13) au dessus du plan S. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième moyen de mesure de longueur qui est disposé sur l'élément (12) au dessus du plan S, et du côté opposé à celui du premier moyen de mesure de longueur par rapport à l'axe longitudinal (14) de ltélément (12). 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2 caractérisé en ce que les deux moyens de mesure de longueur sont disposés sym dorique ment par rapport au plan vertical passant par l'axe longitudinal (1 4). 4. Dispositif de mesure selon l' une des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les moyens de mesure de longueur sont des capteurs (1) et (2) de télémesure, et le moyen disposé sur ltélément (13) est un plan cible (16) disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal (15) dudit élément (13) à une distance indéterminée d3 en avant de l'axe de rotation C de l'élment (12) par rapport à l'élément (13), le ou lesdits capteurs (1, 2) étant associés à un calculateur électronique de traitement (3). 5. Procédé de mesure selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'on effectue successivement - les mesures des distances respectives A et B des capteurs (1) et (2) avec le plan cible (16), - le calcul de la différence x = A - B que l' on boucle jusqu'à ce que cette différence soit égale à une valeur k, - on peut alors calculer la valeur d3 en fonction des distances d1 et A ou en fonction des distances d2 et B par l'une des formules d3 = dl - A et d3 = d2 - B, et l'on met cette valeur d3 en m é m oire, - on peut alors calculer l'angle a en fonction de d3 et A ou en fonction de d3 et B et A par les relations a = F(d3, A) et a = C-(d3, B). 6. Procédé de mesure selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'on effectue successivement - la mesure de la distance A du capteur (1) avec le plan cible (16), - on calcul la valeur d3 en fonction des distances d1 et A par la formule d3 = d1 ~ A lorsque les deux élém ents (12) et (13) sont alignés ; et l'on met cette valeur d3 en m8moire, - on peut alors calculer l'angle a en fonction de d3 et A par la relation a = F(d3, A). 7. Dispositif de mesure selon la revendication 4 caractérisé en ce que le calculateur électronique de traitement (3) reçoit les signaux des capteurs de télémesure (1) et (2), et qu'il délivre la variable de sortie a à un système d' application (18), ledit calculateur électronique de traitement (3) étant relié à des potentiomètres de réglage (4), (5), (6) et (7). 8. Dispositif de mesure selon la revendication 4 caractérisé en ce que le calculateur électronique de traitement (3) reçoit le signal du capteur de télém esure (1), et qu'il délivre la variable de sortie a à un système d'application (1 8), ledit calculateur électronique de traitement (3) étant relié à des potentiomètres de réglage (4) et (5), et à un bouton poussoir de validation (8). 9. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 7 et 8 caractérisé en ce que les capteurs de télé m esure (1) et (2) sont du type à ultra-sons. 10. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 7, 8 et 9 caractérisé en ce que le système d'application (18) est un ensemble de commande d'un rétroviseur extérieur qui comprend un moteur électrique d'actionnement (9), un dispositif de réduction de vitesse (10), et le miroir (11) du rétroviseur extérieur.