Brevet FR2636288A1 — publié le 19900316

1. La présente invention concerne un dispositif et un procédé en général pour diriger un véhicule et main- tenir sa stabilité. Pendant le mouvement d'un véhicule, par exemple, pendant la prise d'un virage, la dynamique de conduite du véhicule est influencée par divers paramètres tels que l'état de la roue, les caractéristiques des pneumatiques, la répartition du poids, le freinage, l'accélération, etc., lesquels peuvent amener le véhicule à être sur.vireur ou sous-vireur. Pour tenter de résoudre ce problème et maintenir constante la dynamique de conduite du véhicule, on a proposé dans le passé des systèmes complexes de biel- lettes de suspension, des agencements de trains-moteurs et des systèmes de freinage. Cependant, ces systèmes impliquent un nombre relativement élevé de pièces, ce qui a pour effet d'augmenter fâcheusement la complexité et les dimensions du système. 2. La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour maintenir la stabilité d'un véhicule en mouve- ment. Le dispositif comprend un mécanisme pour mesurer la vitesse réelle du flottement du véhicule, et un mécanisme pour mesurer la vitesse désirée pour le flottement et pro- duire un signal de sortie en réponse à la comparaison des deux vitesses. Un mécanisme de direction répond au signal de sortie pour commander l'angle des roues orientables du véhicule afin d'en maintenir la stabilité. De préférence, le mécanisme permettant de déterminer la vitesse désirée pour le flottement comprend un premier capteur détectant l'angle de direction du véhicule, et un second capteur détectant la vitesse du véhicule. Le mécanisme de direction comprend de préférence un volant de direction, et un train moteur mécanique re- liant mécaniquement le volant aux roues orientables pour changer leur angle en réponse à la rotation du volant de direction. Un mécanisme de réglage de la direction répond au signal de sortie afin de changer l'angle des roues orientables indépendamment du train moteur mécanique. Au lieu d'un train moteur mécanique, les roues orien- tables pourraient être dirigées seulement en réponse au signal de sortie. Cela est obtenu dans le cas o le méca- nisme de direction comprend un volant de direction. Un capteur détecte l'angle du volant de direction et pro- duit un signal qui est fourni à un contrôleur comprenant un moyen pour mesurer la vitesse désirée pour le flotte- ment. Le volant de direction est relié fonctionnellement aux roues orientables seulement par l'intermédiaire du con- trôleur. Dans l'aspect procédé de la présente invention, on maintient la stabilité d'un véhicule en mouvement en mesu- rant la vitesse réelle du flottement du véhicule, et en mesurant une vitesse désirée pour le flottement et en pro- duisant un signal de sortie en réponse à. la comparaison des deux 3. vitesses. L'angle des roues orientables du véhicule est commandé en réponse au signal de sortie, afin de maintenir la stabilité du véhicule. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les des- sins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique en perspecti- ve d'un premier mode de réalisation d'un mécanisme de di- rection pour les roues orientables d'un véhicule, selon là présente invention; La figure 2 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un mécanisme pour commander le mécanisme de direction, selon la présente invention; La figure 3 est un organigramme pour le système représenté en figure 2; La figure 4 est un schéma d'un second niode de réalisation d'un système pour la commande du mécanisme de direction, selon la présente invention; La figure 5 est un organigramme pour le système représenté en figure 4; La figure 6 est une vue schémati;,e en perspecti- ve d'un second mode de réalisation d'un mécanisme de direc- tion pour la direction des roues orientables; La figure 7 est une représentation schématique d'une partie du mécanisme de direction de la figure 6; La figure 8 est une vue schématique d'un troi- sième mode de réalisation d'un mécanisme de direction selon la présente invention; La figure 9 est une vue schématique en perspecti- ve d'un quatrième mode de réalisation d'un mécanisme de direction selon la présente invention; et La figure 10 est une vue schématique d'une partie du mécanisme de direction de la figure 9. La figure 1 représente un mécanisme de direction 10 pour un véhicule comprenant deux roues orientables 12 4. reliées à un volant de direction 14 au moyen d'un mécanis- me de direction. Le mécanisme de direction est du type crémaillère et pignon dans lequel la colonne de direc- tion 16 porte un pignon 18 en prise avec les dents d'une crémaillère 20 pouvant être animée d'un mouvement de va- et-vient. A une partie 20A en prolongement de la crémaillè- re se trouve le logement 22 d'un moteur électrique. Le moteur comporte un arbre de sortie qui entraîne un engrena- ge 24. L'engrenage de sortie est en prise avec le fileta- ge hélicoïdal d'un écrou 26 fixé à une tige de raccorde- ment 28. Les extrémités de la tige 28 sont reliées à deux bras de direction 30 qui transmettent le mouvement de di- rection aux roues 12. Ainsi, la colonne 16 et le pignon provoquent un mouvement linéaire de la crémaillère 20 et de sa partie en prolongement 20A et ce mouvement linéaire est transmis au logement du moteur et à l'engrenage de sortie 24. Ce dernier produit un mouvement linéaire de l'écrou 26 par sui- te de l'engagement de l'engrenage de sortie 24 et de l'écrou 26. Le mouvement linéaire de l'écrou 26 est trans- mis directement à la tige 28. De cette façon, l'orienta- tion des roues 12 peut être modifiée en tournant le volant de direction. Dans le but d'éviter un survirage ou un sous-vira- ge excessifs, la présente invention permet d'ajuster l'orien- tation des roues, indépendamment de la position du volant de direction, par la mise en marche du moteur 22 afin de pro- voquer la rotation de l'engrenage de sortie 24 et le mouve- ment linéaire résultant de l'écrou 26 et de la tige de raccordement 28. L'actionnement du moteur 22 est produit par des si- gnaux électriques provenant d'un contrôleur 32 utili- sant des signaux qui sont fonction de l'angle de direc- tion et de la vitesse du véhicule afin de déerminer une vitesse désirée pour le flottement et compare cette vitesse 5. à la vitesse réelle du flottement pour commander l'angle des pneumatiques. Le signal (6) concernant l'angle de direction -est fourni par un capteur classique 25 qui est connecté fonctionnellement à la colonne de direction 16 du véhicu- le. Le signal (V) concernant la vitesse du véhicule est fourni par des capteurs classiques 23 reliés fonctionnel- lement aux-roues du véhicule. Si les vitesses des roues sont différentes, le contrôleur en obtiendra une moyenne. La vitesse réelle du flottement est mesurée par un cap- teur classique tel qu'un gyroscope 29. La vitesse désirée (Od) pour le flottement est calculée par le contrôleur en conformité avec la relation suivante: V. 6 Gd =2 L + (KV) g dans laquelle d est la vitesse désirée pour le flotte- ment,L la longueur de l'empattement du véhicule, 1 l'accé- lération de la pesanteur, 6 l'angle de la direction, V la vitesse du véhicule et K une constante supérieure à O et inférieure à 1 degré de manière à obtenir un état neu- tre ou une situation légèrement sous-vireuse. Après la détermination de la vitesse Gd dési- rée pour le flottement selon la manière précédente, le contrôleur compare la valeur désirée pour la vitesse du flottement à la vitesse réelle a du flottement. Lorsque a Ga = ed, aucun ajustement de la direction n'est nécessai- re; lorsque Sa id, on se trouve dans une situation survireuse, nécessitant la diminution de l'an- gle des pneumatiques. La direction dans laquelle l'engre- nage de sortie 24 tourne dépend de celle des valeurs Ga et Sd qui est la plus grande, et la valeur de la rotation de l'engrenage 24 dépend de l'amplitude de la différence 6. entre les valeurs 0a et Od. La rotation de l'engrenage 24 se poursuit jusqu'à ce que le contrôleur constate que Ea = ed a d En figures 4 et 5, on a représenté un autre mode de réalisation de l'aspect commande de la présente inven- tion, dans lequel on emploie une façon différente pour déterminer la vitesse réelle du flottement. Plus précisé- ment, au lieu d'un capteur de la vitesse de flottement, on utilise des capteurs classiques 40, 42 pour l'accélé- ration latérale avant et arrière (force G). On transfor- me les accélérations mesurées en valeurs Vav, Var de la vitesse latérale avant et arrière pour le contrôleur, ce qui permet de déterminer la vitesse réelle Sa du flotte- ment grâce à la relation suivante: Vav - Var 0 = a N dans laquelle N est la distance entre les capteurs 40, 42 avant et arrière. En figures 6 et 7, on décrit un second mode de réalisation d'un mécanisme de direction selon la présen- te invention, dans lequel on remplace le moteur électri- que par un moteur 50 à fluide pressurisé. Le moteur fluidi- que comprend un cylindre 52 dans lequel est disposé un piston 54 pouvant être animé d'un mouvement de va-et-vient. Deux tiges de pistons 56, 56' sont reliées aux côtés oppo- sés du piston 54 et sont en saillie sur les extrémités opposées du cylindre. Deux ressorts 58, 58' disposés à l'intérieur du cylindre sollicitent le piston 54 vers un emplacement central à l'intérieur du cylindre 52. Une pompe à huile 60 fournit du fluide pressurisé à une sou- pape 62 à trois voies actionnée par solénoïde, dont la position est déterminée par un signal provenant du con- trôleur 32. Un accumulateur 64 peut être monté dans la conduite de fluide entre la pompe 60 et la soupape 62. En fonctionnement, la direction des roues 12 est 7. effectuée par le volant de direction 14 et le coupleur à crémaillère et pignon 18, 20. Le mouvement linéaire de la crémaillère 20 est transmis au cylindre 52 qui est fixé à la partie 20A en prolongement de la crémaillère. Le mouve- ment linéaire du cylindre est transmis aux tiges d'accou- plement 66 qui sont reliées aux extrémités extérieures des tiges de piston 56, 56'. Dans le cas o le contrôleur 32 détecte un état sous-vireur ou survireur, la soupape 62 est actionnée pour déplacer le piston dans l'une ou l'autre des deux directions pour faire tourner les roues 12 indépendamment de la position du volant de direction, d'o la correction nécessaire de l'angle des pneumati- ques. La figure 8 décrit un troisième mode de réalisa- tion du mécanisme de direction dans lequel il n'y a aucu- ne liaison mécanique entre le volant de direction 14 et les roues orientables 12. Au contraire, la crémaillère et le pignon sont commandés seulement par des signaux électriques provenant du contrôleur 32. Le contrôleur 32 est relié électriquement à un moteur électrique 70, dont l'arbre de sortie 12 est relié à un pignon 74. Le pignon est en prise avec les dents d'une.crémaillère 76, dont les extrémités sont reliées à des tiges d'accouplement 78. Les tiges d'accouplement 78 sont reliées à des bras de direction 80. En fonctionnement, la rotation du volant de di- rection 14 produit un signal à partir du capteur 25 de l'angle du volant de direction. Ce signal est appliqué au contrôleur de la même façon que dans la description fai- te en liaison avec la figure 3. Ainsi, toutes les fois qu'il y a rotation du volant de direction, le contrôleur fournit un signal de commande au moteur 70 pour faire tour- ner les roues 12 suivant une quantité qui évite un état survireur ou sous-vireur appréciable. La figure 9 représente un quatrième mode de 2'636288 8. réalisation d'un mécanisme de direction qui est une varian- te de celui décrit ci-dessus en liaison avec la figure 8, en ce sens que le contrôleur 32 commande un mécanisme fluidique semblable à celui décrit précédemment en liai- son avec les figures 6 et 7. Plus précisément, un cylin- dre fluidique 90 comporte des tiges de piston 92, 92' re- liées à des tiges d'accouplement 94. Le signal sortant du contrôleur 32 est fourni à une soupape 96 à trois direc- tions, actionnée par solénoide, pour provoquer l'achemine- ment du fluide pressurisé entre une pompe 95 et le cylin- dre fluidique 90 de manière à diriger les roues 12. Selon la présente invention, on propose un dis- positif et un procédé de direction qui minimisent les états survireur et sous-vireur d'une façon simplifiée et nécessitant un nombre minimum de pièces. Le dispositif et le procédé sont extrêmement souples en ce sens que leur mise en oeuvre est possible de diverses façons. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 9. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour maintenir la stabilité d'un véhicule en mouvement, caractérisé en ce qu'il comprend: - un moyen (29) pour mesurer la vitesse réelle (0a) du flottement du véhicule, - des moyens (23, 25) pour mesurer la vitesse désirée l0b) pour le flottement du véhicule et pour produire un signal de sortie en réponse à la comparaison de la vitesse désirée (Od) et de la vitesse réelle (0a), et - des moyens de direction (14, 18, 20, 20A, 22, 24, 26, 28, 30) comportant un moyen répondant au si- gnal de sortie pour commander l'angle des roues orientables (12) du véhicule afin de maintenir la stabilité de ce dernier. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens de direction (14 - 30) provo- quent la rotation des roues orientables (12) d'une maniè- re telle qu'il y a sensiblement un rapprochement de la vi- tesse réelle (Oa) du flottement et de sa vitesse désirée (0d). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le moyen (23, 25) pour déterminer la vites- se désirée (Od) pour le flottement comprennent un premier moyen de capteur pour détecter l'angle de direction des roues orientables (14), et un second moyen de capteur (23) pour détecter la vitesse du véhicule. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de capteur (-23) comprend un capteur de la vitesse des roues afin de détecter la vitesse de rotation de chacune de la multitude de roues (12) du véhicule. - Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le moyen (29) pour mesurer la vitesse réelle (Oa) du flottement du véhicule comprend un gyroscope pour vitesse de flottement. 10. 6 - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le moyen (29) pour mesurer la vitesse réelle du flottement du véhicule comprend des capteurs avant et arrière (40, 42) de l'accélération latérale. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le moyen de direction (14-30) comprend un volant de direction (14), des moyens de liaison mécani- que (16, 18, 20, 20A, 26, 28, 30) reliant mécaniquement le volant de direction (14) aux roues orientables (12) afin de changer l'angle des roues en réponse à la rotation du volant de direction (14), et des moyens (22, 24) de régla- ge de la direction répondant au signal de sortie pour modi- fier l'angle des roues orientables (12) indépendamment des moyens de liaison mécanique (16 - 30). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractéri- sé en ce que les moyens de liaison mécanique (16-30) comprennent un moteur (22) relié-physiquement de manière à transmettre le mouvement de direction entre le volant de direction (14) et les roues orientables (12), le mo- teur (22) pouvant être actionné indépendamment du volant de direction (14) pour commander le moyen de réglage de la direction. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que le moteur (22) est un moteur électrique. 10 - Dispositif selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que le moteur (22) est un moteur à fluide pres- surisé. 11 - Dispositif selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que le moyen de direction comprend un volant de di- rection (14), une colonne de direction (16) mise en rota- tion en répon-e à la propre rotation du volant de direc- tion (14), un pignon (18) porté par la colonne de direc- tion (16), une crémaillère (20) en prise avec le pignon (18) pour pouvoir être déplacée linéairement, le moteur (22) comprenant un moyen mené (24) relié fonctionnellement 11. aux roues orientables (12) pour les diriger en réponse au mouvement linéaire de la crémaillère (20), le moteur (22) pouvant être actionné indépendamment du mouvement linéaire de la crémaillère (20) pour diriger les roues orientables (12). 12 - Dispositif selon la revendication 11, carac- térisé en ce que le moteur (22) comprend un arbre de sor- tie et un engrenage de sortie (24) monté sur l'arbre de sortie, un moyen (28) de tige de raccordement pouvant se déplacer linéairement étant relié fonctionnellement aux roues orientables (12) et un écrou fileté (26) étant fixé au moyen (28) de tige de raccordement et pouvant être vissé sur l'engrenage de sortie (24) pour transmet- tre un mouvement linéaire au moyen de tige de raccorde- ment (28) en réponse au déplacement linéaire de la crémail- lère (20) et pour transmettre le mouvement linéaire au moyen de tige de raccordement (28) indépendamment du déplacement linéaire de la crémaillère (20) en réponse à la rotation de l'engrenage de sortie (24). 13 - Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les roues orientables (12) sont dirigées seulement en réponse au signal de sortie. 14 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de direction (14-30) comportent un volant de direction (14) et un moyen (25) pour détecter l'angle du volant de direction et produi- re un signal qui est fourni à un contrôleur (32) compre- nant les moyens (23, 25) pour mesurer la vitesse désirée (0d) pour le flottement, cette vitesse désirée (Od) étant fonction de l'angle (6) du volant de direction, le volant de direction (14) étant relié fonctionnellement de manière à diriger les roues orientables (12) seulement par l'in- termédiaire du contrôleur (32). - Dispositif selon la revendication 14, carac- térisé en ce qu'il comprend un moteur (22) relié 12. fonctionnellement au contrôleur (32) et aux roues orienta- bles (12) pour les diriger en réponse au signal de sortie. 16 - Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le moteur (22) est un moteur électri- que. 17 - Dispositif selon la revendication 15, carac- térisé en ce que le moteur (22) est un moteur à fluide pres- surisé. 18 - Procédé pour maintenir la stabilité d'un véhi- cule en mouvement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - mesurer la vitesse réelle (Oa) du flottement du véhicule, - mesurer une vitesse désirée (Od) pour le flot- tement du véhicule et produire un signal de sortie en réponse à la comparaison de la vites- se désirée pour le flottement et de sa vitesse réelle, et - commander l'angle des roues orientables (12) du véhicule en réponse au.signal de sortie, afin de maintenir la stabilité du véhicule. 19 - Procédé selon la revendication 18, caracté- risé en ce que les roues orientables (12) sont dirigées par un volant de direction (14), et le sont indépendam- ment en réponse au signal de sortie. - Procédé selon la revendication 18, carac- térisé en ce que les roues orientables (12) sont diri- gées seulement en réponse au signal de sortie. 21 - Procédé selon la revendication 18, carac- térisé en ce que les roues orientables (12) sont animées d'un mouvement de rotation d'une manière ayant pour effet de rapprocher sensiblement la vitesse réelle (O a) du flottement de sa vitesse désirée (Od).