Brevet FR2587962A1 — publié le 19870403

DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT DE LA DIRECTION D'UN VEHICULE ARTICULE La présente invention concerne un dispositif d'asservissement de la direction d'un véhicule articulé comportant un véhicule tracteur et au moins une remorque à roues à essieux fixes ou articulés, et un organe de commande pour donner une consigne de direction à ce dispositif, ce dispositif comportant un premier détecteur pour détecter la position des roues directrices du véhicule tracteur, au moins un second détec- teur pour détecter la position de la remorque relativement à l'axe du tracteur et un circuit électronique pour fournir au dispositif d'as- servissement un signal de commande de la direction des roues avant du tracteur en fonction des informations fournies par le premier et le second détecteur et de la consigne de direction donnée par l'organe de commande. On connaît deé3à un dispositif de ce type décrit dans la demande inter- nationale de brevet publiée sousle numéro WO 85/03263. Dans cette demande de brevet sont essentiellement décrits les diffé- rents moyens d'asservissement agissant sur la commande de la direction pour faciliter principalement les manoeuvres en marche arrière de véhicules articulés du type semi-remorque ou camion tractant une remorque. La présente invention se propose de définir un ensemble de perfectionnements à ce dispositif pour garantir son fonctionnement sûr et efficace en toutes circonstances. Dans ce but, le dispositif selon l'invention est caractérise en ce que le circuit électronique comporte des moyens de traitement numérique des informations fournies par les détecteurs. Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de traitement numérique comportent un calculateur numérique. Dans le cas o les détecteurs sont des capteurs analogiques, le circuit électronique comporte avantageusement un multiplexeur dont chacune des entrées est raccordée à un détecteur et un convertisseur analogique/numérique couplé entre ce multiplexeur et le calculateur numérique. Dans le cas o les détecteurs sont des capteurs numériques, le circuit électronique comporte avantageusement un multiplexeur dont chacune des entrées est raccordée à un détecteur et dont la sortie est directement couplee au calculateur numérique. Selon une forme de réalisation avantageuse, le dispositif comporte des organes avertisseurs montés dans la cabine du conducteur, ces organes étant liés aux détecteurs pour signaler au conducteur que le vehicule atteint les limites de braquage. Pour commander les roues directrices du vehicule tracteur, le disposi- tif peut également comporter un dispositif électromécanique & grand couple de démarrage. Pour faciliter les manoeuvres, le dispositif peut comporter des moyens de visualisation de la remorque et/ou du véhicule tracteur, montés sur le tableau de bord du vehicule tracteur. Selon une autre forme de réalisation, le dispositif peut comporter deux séries de voyants lumineux montés respectivement sur le bord droit et le bord gauche d'au moins un rétroviseur du véhicule trac- teur, ces voyants étant agencés pour fournir au conducteur une indica- tion sur le sens dans lequel il doit tourner le volant de la direction du véhicule tracteur pour effectuer correctement la manoeuvre, ainsi que l'amplitude de la rotation de ce volant. Pour des raisons de sécurité, le dispositif peut comporter des butées mécaniques de sécurité associées à des contacteurs agencés pour fournir au calculateur des informations relatives aux angles de braquage maximal. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'exemples de réalisation et au dessin annexe dans le- quel: La figure 1 représente une vue schématique d'un véhicule articulé du type camion-remorque, La figure 2 représente schématiquement un véhicule du type semi- remorque, La figure 3 représente un schéma-bloc illustrant une première forme de réalisation du circuit électronique du dispositif selon l'invention, La figure 4 représente un schéma-bloc illustrant une autre forme de réalisation du circuit électronique du dispositif selon l'invention, et La figure 5 représente une forme de réalisation d'un rétroviseur à indicateurs lumineux monte à l'extérieur de la cabine du conducteur. En référence à la fig. 1, le dispositif de l'invention est monté sur un véhicule articulé du type camion 10 tractant une remorque 11. La remorque 11 est attelée au camion 10 par un timon 12 portant un crochet d'attelage 13. La remorque comporte en outre un essieu avant 14 articulé sur une sellette 15. Pour fournir à un circuit électroni- que les informations requises pour qu'il puisse commander le disposi- tif d'asservissement, le camion comporte un premier détecteur 16 associe à l'organe de commande 17 appelé par la suite godille, agencé pour donner au circuit une consigne de direction. Un second détecteur 18 est associe à la direction 19. Le détecteur 16 fournit une mesure d'angle désignée par G. Le détecteur 18 fournit une mesure d'angle désignée par D. Le crochet d'attelage 13 porte un détecteur 20 qui fournit une mesure d'angle désignée par C. La sellette 15 est associée à un détecteur 21 qui fournit une mesure d'angle désignée par 5. Les angles sont mesurés en valeur absolue. Chaque détecteur comporte un point zéro qui correspond à une valeur réelle de l'angle correspon- dant. Ces détecteurs peuvent être constitues par des capteurs analogi- ques du type potentiométrique, capacitif, inductif, magnétique etc... ou des capteurs numériques du type disque à fentes connu en soi. Ils sont conçus pour fournir une mesure d'angle absolue qui constitue l'information de base destinée à être traitée par le circuit électro- nique. L'algorithme de travail est déterminé de telle manière qu'à tout moment on tende à annuler les erreurs sur les angles C et S, c'est-à- dire d'angles du crochet et de la sellette par rapport à une trajec- toire idéale. Cette trajectoire idéale peut etre définie comme étant la trajectoire que suivrait le même véhicule s'il circulait en marche avant. Cette trajectoire est soit linéaire, lorsque l'angle D est nul, soit circulaire lorsque cet angle à une valeur différente de zéro. L'équation de régulation est la suivante: Ki(G - S) + K2(G - C) - G = D si K3 = K1 K2 - 1 on obtient D = K3G K2C - KS Les coefficients K1, K2 et K3 sont appelés les gains. Dans la pratique, on s'arrange pour faire varier ces gains selon des lois de réglage, de telle manière qu'en cours de fonctionnement la direction ne dépasse jamais la limite de braquage maximale. En travaillant en boucle d'asservissement fermée, on contrôle en permanence les valeurs des angles et on aJuste les gains pour que ces valeurs n'atteignent Jamais la saturation. L'équation de régulation mentionnée ci-dessus s'applique valablement à de petites variations de l'angle G qui définit la consigne de direction. Pour des sauts relativement importants de l'angle G, l'angle C risquerait d'atteindre des valeurs critiques. Pour éviter ce risque, on fait varier les gains de façon appropriée. La loi de sélection des gains est telle que le déplacement du véhicule à proximité de la trajectoire idéale s'effectue dans le minimum de temps. Dans la pratique, ce temps est minimal lorsque la trajectoire effective suivie par le véhicule est la plus proche de la trajectoire idéale. Plus les fluctuations de part et d'autre de cette trajectoire idéale sont grandes, plus le véhicule mettra de temps pour atteindre son obJectif. La formule ci-dessous illustre un cas particulier de sélection de gains K4 et K5 et définit la loi qui s'applique lorsque l'angle du crochet C s'approche de sa valeur limite. D = K4(C - Cmax) + K5G Dans ce cas K1 = 0, ce qui revient & limiter le mouvement de la sellette lorsque l'angle du crochet s'approche de sa valeur maximale. La fig. 2 illustre un véhicule semi-remorque comportant, comme précédemment, un tracteur 10 auquel est attelée une remorque 11. Comme précédemment le tracteur est équipé d'une godille 17 associée à un détecteur 16 définissant l'angle de consigne de direction G et une direction 19 associée a un détecteur 18 définissant l'angle D des roues directrices du tracteur 10. Une sellette 15 associée à un détecteur 21 définit l'angle S de la sellette. Dans ce cas l'angle C est nul compte tenu de l'absence d'un timon et du crochet correspondant. Il en résulte que l'équation définissant la valeur angulaire D de la direction s'en trouve simplifiée. Le système pourrait être généralisé sous la forme d'une application à des véhicules comportant par exemple un tracteur et deux remorques ou un semiremorque auquel est attelée une remorque supplémentaire. Dans ce cas, il convient d'introduire au moins un paramètre complémentaire défini par l'angle de l'élément articulé de la remorque supplémen- taire. La mesure absolue des angles par rapport A la route est nécessaire pour éviter une dérive globale du véhicule lors d'une marche arrière en ligne droite. En effet, dans certains systèmes connus, le dispositif tendait à aligner le tracteur sur l'axe de la remorque. De ce fait. si la remorque avait initialement une position en travers par rapport à la route, et si le conducteur donnait & son véhicule, par l'intermédiaire de la consigne, l'ordre de reculer en ligne droite, 6 2587962 l'ensemble du train routier se mettait en travers. Pour éviter cet inconvénient, le chauffeur peut, soit faire avancer le véhicule en ligne droite de manière à amener l'axe de la remorque dans la direc- tion souhaitée, soit faire dévier le tracteur en marche arrière de manière à faire dévier également la remorque. Le dispositif électroni- que est conçu pour mesurer cette dérive, sa durée et pour la compenser dans l'autre sens de telle manière que la traJectoire moyenne du véhicule soit rectiligne. La figure 3 est un schéma-bloc illustrant une forme de réalisation du circuit électronique du dispositif décrit ci-dessus. Un premier détec- teur analogique 30 lié à la direction du tracteur fournit une informa- tion correspondant à l'angle D à un amplificateur de réglage 30' dont la sortie est liée à une entree 30'" d'un multiplexeur 40. Un second détecteur analogique 31 fournit une information correspondant à l'an- gle G de la godille à un amplificateur de réglage 31' dont la sortie est connectée à une entrée 31'' du multiplexeur 40. Un troisième détecteur analogique 32 transmet un signal correspondant à l'angle de la sellette S à un amplificateur de réglage 32' dont la sortie est connectée à une entrée 32'' du multiplexeur 40 et un quatrième détec- teur analogique 33 transmet un signal correspondant à l'angle C du crochet à un amplificateur de réglage 33' dont la sortie est connectee à une entrée 33'' du multiplexeur 40. Ce circuit électronique correspond au cas du camion tractant une remorque représente par la fig. 1. Dans le cas d'une extension a un camion tractant deux remorques, un cinquième détecteur 34 représenté en traits interrompus peut être prévu. Dans ce cas, un cinquième amplificateur de réglage 34' est associé à ce détecteur et sa sortie est connectée à une entrée complémentaire 34'" du multiplexeur 40. Dans le cas du vehicule semi-remorque illustré par la fig. 2, le détecteur 33 correspondant au crochet est supprimé. La sortie du multiplexeur 40 est connectée à l'entrée d'un convertis- seur analogique/numérique 41 qui permet de transformer les signaux des détecteurs analogiques en signaux numériques transmis a un calculateur analogique 42 alimenté en tension par une source d'énergie 43. La sortie du calculateur 42 est reliée à un convertisseur numérique/ana- logique 44 dont le signal de sortie préalablement amplifié par un amplificateur 45 est dirigé vers un dispositif d'asservissement qui peut être un système électro-hydraulique ou un moteur électrique. Un sélecteur 46 est relié au calculateur 42 pour fournir à ce dernier une information sur le type de véhicule, l'empattement etc... Des contacteurs 47 liés à des butées mécaniques sont conçus pour fournir au calculateur 42 des informations concernant des angles de braquage maximal. Les butées mécaniques peuvent être remplacées par tout système ayant le même objectif, par exemple un dispositif électronique. Le circuit électronique représenté par la fig. 4 diffère de celui de la fig. 3 par l'absence du convertisseur analogique/numérique 41 et celle du convertisseur numérique/analogique 44. Ceci est dé au fait que, dans ce cas, les détecteurs 30, 31, 32, 33 et 34 sont constitués par des capteurs numériques. Le dispositif d'asservissement hydrauli- que est conçu pour répondre à des informations numériques. Pour assurer un maximum de sécurité de fonctionnement au système, la cabine du conducteur peut être équipée de dispositifs d'alarme se présentant sous la forme de voyants lumineux, de signaux sonores ou d'une combinaison de ces deux moyens qui émettent des signaux lorsque le véhicule s'approche ou atteint les limites de braquage. Un autre accessoire intéressant peut être prévu pour faciliter au conducteur le contrôle des manoeuvres effectuées. Il s'agit d'un dispositif de visualisation de la remorque et/ou du véhicule tracteur prévu sur le tableau de bord. Un tel dispositif peut être particuliè- rement utile lorsque la remorque est plus étroite que le tracteur de sorte que son repérage est particulièrement difficile depuis le poste de pilotage. C'est le cas notamment de remorques portant des pompes à incendie etc... Pour fournir au conducteur une information complète en images de l'environnement dans lequel s'effectue la manoeuvre, le vehicule peut être équipé d'une caméra videéo, montée à l'arrière du train routier, et d'un récepteur de contrôle disposé à l'intérieur de la cabine du véhicule tracteur. Un tel dispositif peut être particulièrement utile pour effectuer des manoeuvres en marche arrière dans des endroits exigus. Gomme mentionné précédemment, le dispositif d'assistance peut être du type hydraulique, mécanique ou électrique. Dans ce dernier cas, il convient de disposer d'un dispositif électromécanique ayant un impor- tant couple de démarrage. Un autre dispositif, illustré par la fig. 5, peut être particulière- ment utile pour assister le conducteur au cours des manoeuvres. Il s'agit de lampes indicatrices de direction ou de voyants lumineux de préférence montés à proximité ou sur au moins un rétroviseur du véhi- cule tracteur. Deux séries de voyants lumineux 51 et 52 de couleurs différent à allumage progressif ou d'intensité lumineuse variable peuvent être montées, soit le long du bord droit, soit le long du bord gauche d'un rétroviseur 53 pour signaler au conducteur dans quel sens il doit tourner le volant du véhicule et l'amplitude de la rotation de ce volant pour que la manoeuvre s'effectue correctement. Il est bien entendu que les voyants lumineux doivent être disposés à proximi- té immédiate du ou des rétroviseurs pour que le conducteur puisse voir simultanément l'image transmise par le miroir et lesdits voyants. A titre d'exemple, les voyants 51 peuvent être verts et indiquent au chauffeur qu'il doit tourner le volant à droite. Les voyants 52 peu- vent être rouges et signalent au chauffeur qu'il doit tourner le volant dans l'autre sens. Ceci permet de réaliser un dispositif semi- automatique dans lequel la commande automatique du dispositif d'assis- tance peut être supprimée. Bien que moins précis et moins efficace, un tel dispositif pourrait présenter un intérêt économique en raison de son coût réduit. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. En particulier, le circuit électronique pourrait comporter des détecteurs analogiques et une sortie numérique agissant directement sur un dispositif d'assistance électromecanique connu en soi. En outre, le train routier peut comporter un poste de pilotage arrière, comprenant une unité de commande liée au dispositif et agissant sur la transmission et les freins du véhicule, de manière à permettre au conducteur de diriger une manoeuvre de marche arrière depuis l'arrière du véhicule. Cette variante peut être liée à un équipement de commande à distance portable qui permet de diriger entièrement les manoeuvres de l'extérieur du véhicule. Ces deux variantes permettent au conducteur de visualiser directement le terrain de manoeuvre et le déplacement du véhicule, sans que son attention soit distraite par la commande de cette manoeuvre. Revendications 1. Dispositif d'asservissement de la direction d'un véhicule articulé comportant un véhicule tracteur et au moins une remorque à roues à essieux fixes ou articulés, et un organe de commande pour donner une consigne de direction à ce dispositif, ce dispositif comportant un premier détecteur pour détecter la position des roues directrices du tracteur, au moins un second détecteur pour détecter la position de la remorque relativement à l'axe du véhicule tracteur et un circuit électronique pour fournir au dispositif d'asservissement un signal de commande à la direction des roues avant du tracteur en fonction des informations fournies par le premier et le second détecteur et de la consigne de direction donnée par l'organe de commande, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte des moyens de traitement numérique des informations fournies par les détecteurs. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement numérique comportent un calculateur numerique (42). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les détecteurs (30, 31, 32, 33, 34) sont des capteurs analogiques, caractérisé en ce que le circuit electronique comporte un multiplexeur (40) dont chacune des entrées est raccordée à un des détecteurs et un convertisseur analogique/numérique (41) couplé entre le multiplexeur (40) et le calculateur numérique (42). 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les détecteurs (30, 31, 32, 33, 34) sont des capteurs numériques, caractérisé en ce que le circuit electronique comporte un multiplexeur (40) dont chacune des entrées est raccordée à un détecteur et dont la sortie est couplée directement au calculateur numérique (42). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce qu'il comporte des organes avertisseurs montés dans la cabine du conducteur, ces organes étant liés aux détecteurs pour signaler au conducteur que le véhicule atteint les limites de braquage. !1 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com- porte un dispositif électromecanique a grand couple de démarrage pour commander le déplacement des roues directrices du vehicule-tracteur. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens de visualisation de la remorque, et/ou du véhicule tracteur montes sur le tableau de bord du véhicule tracteur. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une camera fixée à l'arrière du véhicule articulé et un récepteur de contrôle situé dans la cabine du véhicule tracteur. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com- porte deux séries de voyants lumineux (51, 52) de couleurs différentes montes, soit sur le bord droit, soit sur le bord gauche d'au moins un retroviseur (53) du véhicule tracteur, ces voyants étant agencés pour fournir au conducteur une indication sur le sens dans lequel il doit tourner le volant de la direction du tracteur pour effectuer correcte- ment la manoeuvre ainsi que l'amplitude de la rotation de ce volant. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des butées mécaniques de sécurité associées à des contacteurs agencés pour fournir au calculateur (42) des informations relatives aux angles de braquage maximal. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens électroniques agencés pour fournir au calculateur (42) des informations relatives aux angles de braquage maximal. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de commande agencée pour agir sur la transmission et les freins du véhicule et montee dans un poste de pilotage dispose à l'arrière de ce véhicule. 13. Dispositif selon la revendiation 1, caractérisé en ce qu'il comporte un equipement de commande à distance portable agencé pour permettre la commande de manoeuvres de l'extérieur du véhicule.