Brevet FR2660275A1 — publié le 19911004

La présente invention se rapporte à un système de braquage des roues arrière pour un véhicule automobile. Un système de braquage des roues arrière pour un véhicule automobile consiste à braquer les roues arrière selon le braquage des roues avant, afin de permettre une petite rotation et d'améliorer la stabilité de rotation du véhicule Diverses sortes de systèmes de braquage des roues arrière ont été traditionnellement proposées et révélées, par exemple, dans la publication de la demande de brevet au JAPON NO 63-287 676 Là, l'angle de braquage des roues arrières Ir est déterminé selon l'équation suivante: r K + T S + 52 ( =( 1) if 1 + T S O Sf: Angle de braquage des roues avant. T: Constante de retard du premier ordre du système de braquage des roues arrière. K: Constante proportionnelle. 1: Constante différentielle du premier ordre. t':Constante différentielle du second ordre. S: Variable complexe. Dans le contrôle connu de l'angle de braquage des roues arrière décrit cidessus, la constante proportionnelle K détermine une composante de même phase du braquage des roues arrière dans la même direction que le braquage des roues avant, qui est une composante proportionnelle contribuant à l'amélioration de la stabilité de rotation à l'état stable tandis que les constantes différentielles Xt et Z' déterminent une composante en opposition de phase du braquage des roues arrière dans la direction opposée au braquage des roues avant, qui à son tour est une composante différentielle contribuant à l'amélioration de la réponse caractéristique de rotation transitoire. Dans ce cas, les constantes de contrôle de braquage des roues arrière K, T ett' sont, respectivement, déterminées uniquement en fonction de la vitesse V du véhicule permettant d'obtenir un rapport des angles de braquage des roues avant et arrière irlif montré, par exemple à la figure 12 et elles sont fixes par rapport à l'angle de braquage des roues avant Par conséquent, malgré le fait qu'un grand angle de braquage des roues avant est une indication d'une quantité importante de rotation nécessaire du véhicule, quand le braquage des roues arrière est accompli quelle que soit la condition de grand braquage des roues avant, la composante proportionnelle déterminant la quantité de braquage de la même phase de la roue arrière a tendance à inhiber la propriété de rotation du véhicule, rendant ainsi plus difficile l'opération de braquage souhaitée, contrairement à la demande du conducteur. On sait largement, en particulier dans le cas d'un véhicule à roues avant motrices, que le véhicule présente une tendance au sous-virage lorsqu'on le fait tourner alors qu'il est simultanément accéléré, du fait d'une surface réduite de contact avec le sol des pneumatiques des roues avant par suite de la diminution de la charge appliquée et également du fait d'une relativement petite force latérale produite pendant que le véhicule tourne du fait des pneumatiques des roues avant qui subissent la force d'entraînement. La technologie de braquage des roues arrière décrite ci-dessus consiste essentiellement à braquer les roues arrière dans la même phase que le braquage des roues avant avec une composante accrue de la même phase basée, sur la composante proportionnelle bien que le braquage des roues arrière de la même phase améliore la tendance au sous-virage lors d'une rotation et d'une accélération simultanées d'un véhicule à roues avant motrices Cela signifie que, lorsqu'un véhicule à roues avant motrices est accéléré et est tourné dans une condition de grand braquage des roues avant, la tendance améliorée qui en résulte au sous-virage rend extrêmement difficile, pour le conducteur, un bon braquage du véhicule, comme il le souhaite. En conséquence, la présente invention a pour objet d'éliminer les problèmes ci-dessus mentionnés en prévoyant un système perfectionné de braquage des roues arrière qui prend en considération la demande du conducteur pour une propriété suffisante de rotation du véhicule en condition de grand braquage de roues avant et qui corrige l'angle de braquage des roues arrière pour répondre à la demande du conducteur. A cette fin, selon la présente invention, on prévoit un système de braquage des roues arrière pour un véhicule automobile o le braquage des roues arrière est entrepris selon un braquage des roues avant, avec un angle de braquage qui correspond à la somme des composantes proportionnelle et différentielle d'une quantité de braquage des roues avant, le système de braquage des roues arrière comprenant: un moyen de détection pour détecter une condition de grand braquage des roues avant o les roues avant ont été braquées d'une quantité au delà d'une valeur préétablie; un moyen de correction répondant au moyen de détection, pour corriger au moins l'une de la composante proportionnelle et de la composante différentielle dans la condition de grand braquage des roues avant, dans une direction telle que cela améliore la réponse caractéristique de rotation transitoire du véhicule; et un moyen d'actionnement répondant au moyen de correction, pour braquer les roues arrière d'un angle de braquage basé sur ladite au moins une des composantes qui a été corrigée par le moyen de correction dans la condition de grand braquage des roues avant. Ainsi, quand les roues avant d'un véhicule sont braquées, le système de braquage des roues arrière selon la présente invention sert à braquer les roues arrière S d'un angle qui correspond à la somme des composantes proportionnelle et différentielle, chacune dépendant de la quantité de braquage des roues avant, afin d'améliorer la stabilité de rotation à l'état stable et la réponse caractéristique de rotation transitoire par les composantes proportionnelle et différentielle, respectivement. Si, par ailleurs, la quantité de braquage des roues avant dépasse une valeur préétablie, le moyen de correction reçoit un signal du moyen de détection indiquant la condition de grand braquage des roues avant et corrige la composante proportionnelle et/ou la composante différentielle afin d'améliorer la réponse caractéristique de rotation transitoire de véhicule. Ainsi, même dans une condition de grand braquage des roues avant, l'opération de braquage des roues arrière ne dégrade pas de manière significative la propriété de rotation ni la manoeuvrabilité du véhicule contre la demande du conducteur, et une performance transitoire satisfaisante du véhicule peut être assurée en conformité avec l'intention du conducteur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une illustration schématique montrant le concept de base du système de braquage des roues arrière selon la présente invention; la figure 2 est une illustration schématique qui montre un exemple du système de braquage d'un véhicule à quatre roues motrices auquel peut s'appliquer la présente invention; la figure 3 donne un schéma bloc d'un contrôleur incorporé dans le système de braquage montré à la figure 2; la figure 4 est un organigramme montrant un exemple du programme de contrôle exécuté par le contrôleur montré à la figure 3; la figure 5 est un schéma de courbes montrant un exemple de la variation des facteurs de pondération par rapport aux composantes proportionnelle et différentielle du braquage de roues arrière; la figure 6 est un schéma de courbes montrant la composante proportionnelle corrigée de l'angle de braquage des roues arrière de l'exemple de la figure 5 la figure 7 est un schéma de courbes montrant trois exemples différents de la correction de la composante proportionnelle, les figures 8 et 9 sont des schémas de courbes montrant les variations d'une constante spécifique de contrôle de l'angle de braquage des roues arrière et des facteurs de pondération; les figures 10 et 11 sont des organigrammes similaires à la figure 4, montrant d'autres exemples du programme de contrôle exécuté par le contrôleur montré à la figure 3; et la figure 12 est un schéma de courbes montrant la variation d'une constante conventionnelle de contrôle de braquage des roues arrière. La présente invention sera maintenant expliquée en détail en se référant à certains modes de réalisation préférés montrée sur les dessins joints. Comme le montre schématiquement la figure 1 et comme cela a été rapidement mentionné précédemment, la présente invention offre un système perfectionné de braquage des roues arrière pour un véhicule automobile o le braquage des roues arrière est entrepris en réponse au braquage des roues avant, avec un angle de braquage qui correspond à la somme des composantes proportionnelle et différentielle de la quantité de braquage des roues avant Le système comporte une unité de détection pour détecter une condition de grand braquage de roues avant o les roues avant ont été dirigées d'une quantité au-delà d'une valeur préétablie, une unité de correction pour corriger au moins l'une de la composante proportionnelle et de la composante différentielle, en condition de grand braquage des roues avant, dans une direction telle que cela améliore la réponse caractéristique de rotation transitoire du véhicule, et une unité d'actionnement pour le braquage des roues arrière d'un angle de braquage basé sur au moins l'une des composantes qui a été corrigée par l'unité de correction dans la condition de grand braquage des roues avant. La figure 2 montre un exemple d'un véhicule à quatre roues directrices ( 4 WS) auquel peut s'appliquer le système de braquage des roues arrière selon la présente invention Le véhicule comprend des roues avant gauche et droite 1 L et 1 R, qui sont des roues motrices et des roues arrière gauche et droite 2 L, 2 R Les roues avant 1 L et 1 R sont braquées par le volant 3 par l'intermédiaire d'un mécanisme de direction 4 d'une manière conventionnelle. Les roues arrière 2 L, 2 R sont suspendues par un dispositif de suspension des roues arrière comprenant des bielles transversales 5 L, 5 R et des bras supérieurs 6 L, 6 R et elles sont connectées à un organe de suspension arrière 7 de la carrosserie du véhicule Afin de permettre le braquage des roues arrière 2 L et 2 R, les bras de direction 8 L, 8 R des roues arrière sont connectés l'un à l'autre par un moyen d'actionnement 9 et des tiges latérales l OL, l OR aux deux extrémités du moyen d'actionnement 9. Le moyen d'actionnement 9, dans l'exemple illustré, est un cylindre hydraulique à double action du type à ressort au centre et ayant des chambres de pression à gauche et à droite qui sont connectées, par des passages de fluide à gauche et à droite 11 L et 11 R, à une soupape électromagnétique de contrôle de pression proportionnelle 12, respectivement Par ailleurs, le moyen d'actionnement 9 est commandé par la pression d'un fluide hydraulique qui est fournie par une source de pression comprenant une pompe 13 et un réservoir 14. Ainsi, la soupape de contrôle 12 est de plus connectée à un passage 15 d'alimentation en pression menant de la pompe 13, également à un passage de vidange 16 menant au réservoir 14. La soupape de conntrôle 12, dans l'exemple illustré, est une soupape à trois positions du type à ressort au centre ayant des solénoïdes gauche et droite 12 L, 12 R Quand les deux solénoïdes 12 L, 12 R sont désexcités ou mis hors circuit, la soupape de contrôle 12 maintient chaque passage de fluide li L, 11 R à l'état non pressurisé Quand le solénoïde gauche 12 L est excité ou mis en circuit par au courant électrique i L' une pression proportionnelle au courant i L est fournie au passage de fluide gauche l L et à la chambre de pression du moyen d'actionnement 9 située à gauche, donc les roues arrière 2 L, 2 R sont dirigées vers la gauche d'un angle correspondant à la pression fournie Si, par ailleurs, le solénoïde à droite 12 R est excité ou mis en circuit par le courant électrique i R' une pression proportionnelle au courant i R est fournie au passage de fluide 11 R à droite et à la chambre de pression du moyen d'actionnement 9 située à droite, donc les roues arrière 2 L, 2 R sont guidées vers la droite d'un angle correspondant à la pression fournie. Un contrôleur 17 est prévu, qui sert à effectuer un contrôle électronique de l'angle de braquage des roues arrière par mise en circuit et hors circuit des solénoïdes 12 L, 12 R et contrôle de l'intensité des courants électriques i RI 1 L qui sont fournis aux solénoïdes 12 L, 12 R Comme le montre la figure 3, le contrôleur 17 comprend un circuit de traitement numérique 17 a, un circuit de détection d'entrée numérique 17 b, un circuit à mémoire 17 c, un convertisseur numérique / analogique 17 d et un circuit d'entraînement 17 e Le circuit de détection d'entrée 17 b reçoit un signal d'un capteur 18 de l'angle de braquage qui détecte l'angle Ode fonctionnement du volant 3 Le circuit de détection d'entrée 17 b reçoit de plus un signal d'un capteur 19 de la vitesse du véhicule qui détecte la vitesse V du véhicule Le circuit de traitement numérique 17 a exécute le programme de contrôle montré à la figure 4 en se basant sur les signaux d'entrée fournis au circuit de détection 17 b et l'information stockée au préalable dans le circuit à mémoire 17 c, et produit un signal numérique de sortie converti en un signal analogique par le convertisseur numérique/analogique 17 d puis est fourni au circuit d'entraînement 17 e Le circuit 17 e est adapté à produire des courants électriques i L' i R d'une intensité suffisante pour contrôler le braquage des roues arrière 2 L, 2 R. En se référant maintenant à la figure 4, l'angle ede fonctionnement du volant et la vitesse V du véhicule sont introduits dans l'étape 31 et l'angle Of de braquage des roues avant est calculé à l'étape 32 qui suit, selon l'équation suivante: f = -y ( 2) N o N est le rapport de direction. A l'étape 33 qui suit, la constante proportionnelle K et les constantes différentielles Zt montrées à la figure 12, sont calculées ou consultées selon la vitesse V du véhicule La composante proportionnelle rk de l'angle Or de braquage de roues arrière est déterminée par la constante proportionnelle K qui est toujours positive dans cet exemple Il est apparent, de l'équation ( 1) expliquée précédemment, que la composante proportionnelle rk correspondant à l'angle de braquage jf des roues avant devient l'angle de braquage des roues arrière de la même phase Par ailleurs, la composante différentielle de l'angle de braquage r des roues arrière est déterminée par les constantes différentielles,Zt, qui sont négatives dans cet exemple Il est également apparent, de l'équation ( 1), que la composante différentielle devient l'angle de braquage des roues arrière de phase opposée selon la vitesse et l'accélération variables de l'angle de braquage r des roues avant. f A l'étape 34 qui suit, le facteur de pondération f 1 est consulté en même temps que l'angle de fonctionnement du volant selon les données de table correspondant à la figure 5 Le facteur de pondération f est utilisé pour corriger la composante proportionnelle correspondant à la constante proportionnelle K comme on l'expliquera en se référant à l'étape 35 qui suit. Dans une condition de grand braquage des roues avant o l'angle de fonctionnement du volant dépasse une valeur préétablie È, comme le montre la figure 5, la valeur du facteur de pondération f 1 diminue graduellement de 1 en réponse à l'augmentation de l'angle de fonctionnement du volant et devient négative lors d'une plus ample augmentation de l'angle de fonctionnement dans la région de O l>o Dans la région d'une condition de grand braquage des roues avant correspondant à e O> O ' le facteur de pondération fi, en fonction de l'angle de fonctionnement du volant, peut s'exprimer par l'équation suivante e 1 -a f 1 = ( 3) el -i O o A l'étape 35, l'angle de braquage 5 r des roues arrière est calculé par l'équation suivante o la constante proportionnelle K est multipliée par le facteur de pondération f 1: f 1 K + -CS + t C S 2 5 r=f f( 4) 1 + T S A l'étape 36 qui suit, le courant électrique i L ou i R correspondant à l'angle calculégr de braquage des roues arrière est fourni à la soupape de commande 12 de la figure 2 de manière que les roues arrière 2 L, 2 R puissent être braquées selon les résultats du calcul. Par ailleurs, comme on l'a mentionné ci-dessus, la composante proportionnelle àrk =I- K de l'angle de braquage Sr des roues arrière déterminée par la constante proportionnelle K est multipliée par le facteur de pondération f 1 qui est déterminé comme le montre la figure 5 En conséquence, avec l'augmentation de l'angle du volant zen condition de grand braquage des roues avant o le volant 3 est manoeuvré sur un angle 19 qui est égal à ou plus important que la valeur prédéterminée & 0, la composante proportionnelle Srk de l'angle de braquage des 11. roues arrière par rapport à l'angle du volant 69, comme le montre la ligne en trait plein sur la figure 6, devient plus faible qu'une composante conventionnelle dont la quantité de braquage de la même phase est montrée par la ligne en pointillé à la figure 6 et éventuellement change pour un angle de braquage en opposition de phase dans l'étendu de o 1 ê Par ailleurs, la composante proportionnelles rk montrée en trait plein sur la figure 6 peut s'exprimer par l'équation suivante =rkf 1 K N = K 1 -90 N K i 2 N 1 O 2 4 Par conséquent, quand le système de braquage est établi en condition de grand braquage des roues avant correspondant à O > e, l'angle de braquage de même phase de la composante proportionnelle S rk par rapport à l'angle de braquagerf des roues avant devient relativement petit tandis que ce dernier angle augmente et la composante proportionnelle rk change pour une phase opposée lors d'une plus ample augmentation de l'angle de braquage if des roues avant En conséquence, tandis que l'angle de braquage des roues avantff est accru en se basant sur la demande du conducteur pour une propriété de rotation suffisante, la composante de la même phase de l'angle de braquage Sr des roues arrière donnée par l'équation ( 4) ci-dessus est rendue relativement petite et éventuellement changée pour une composante d'une phase opposée Pour cette raison, même en condition de grand braquage des roues avant, la présente invention permet d'obtenir une meilleure caractéristique de réponse transitoire du véhicule, maintenant ainsi un propriété suffisante de rotation et une manoeuvrabilité suffisante du véhicule en accord avec la demande du conducteur, sans être affecté de manière néfaste par le braquage des roues arrière. Dans la plage de G rotation. Quand la composante proportionnelle Srk est corrigée selon la forme parabolique montrée à la figure 6 pour obtenir les fonctions souhaitées mentionnées ci-dessus, le degré de liberté d'étude peut être insuffisant ou bien les fonctions souhaitées peuvent ne pas être totalement obtenues, selon la spécification souhaitée et la caractérisation du véhicule A une telle occasion, le facteur de pondération f 1 peut s'exprimer par une courbe au lieu du ligne droite montrée à la figure 5 Dans ce cas, selon la façon dont on détermine le facteur de pondération fl, la composante proportionnelle 5 rk de l'angle de braquagesr des roues arrière peut être arbitrairement corrigée selon la ligne en trait plein (a), la ligne en trait mixte simple (b) ou la ligne en trait mixte double (c) que l'on peut voir à la figure 7. Quand la constante proportionnelle K a une région négative telle que montrée à la figure 8, selon le cas, il est nécessaire de corriger la composante proportionnelle 5 rk dans la direction o le facteur de pondération f 1 contribue à une amélioration de la propriété de rotation du véhicule lors de l'augmentation de l'angle de braquage des roues avant ou de l'angle de fonctionnement du volant 4 Pour cette raison, comme le montre la figure 9, il est bien entendu que lorsque le facteur de pondération f 1 dans la région positive de la constante proportionnelle K (K >o) est déterminé selon une caractéristique diminuant linéairement, similaire à celle montrée à la figure 5, le facteur de pondération f 1 pour la région négative de la constante proportionnelle K (K proportionnelle 5 rk selon le facteur de pondération f 1. Au lieu de la méthode ci-dessus décrite, ou bien en plus de celle-ci, on peut obtenir sensiblement les mêmes fonctions sensiblement de la même manière en augmentant la composante de phase opposée déterminée par la constante différentielle'Cet/ou-t' Ainsi, l'organigramme de la figure 10 montre que les étapes 34,35 de la figure 4 sont remplacées par les étapes 64,65, respectivement, et l'organigramme de la figure 11 montre de même que les étapes 34,35 sont remplacées par les étapes 74,75, respectivement. Dans le cas de l'organigramme montré à la figure 10, les facteurs de pondération f 2 ' f 3 sont consultés à l'étape 64 selon l'angle de fonctionnement Q sur la base des données de table correspondant à la figure 5 Chacun de ces facteurs de pondération f 2, f 3 est graduellement accru selon l'augmentation de l'angle de fonctionnement du volant e dans la région de e>G 0. A l'étape 65 qui suit, l'angle de braquage Sr des roues arrière est obtenu par calcul de l'équation suivante qui est obtenue par incorporation des facteurs de pondération f 29 f 3 dans l'équation ( 1) ci-dessus décrite K + f 2 'S + f 5 r =Sf ( 6) 1 + T S Dans ce cas, la composante différentielle ou la composante de phase opposée de l'angle de braquage des roues arrière déterminée par les constantes différentielles't,* est inclue dans la région dee>e O lors de l'augmentation de l'angle de fonctionnement tdu volant En conséquence lorsque qu'un véhicule est tourné dans la région dee? 00, ou en condition de grand braquage de roues avant, la propriété de rotation et la manoeuvrabilité du véhicule peuvent être améliorées à une quantité en mesure avec le grand angle de braquage des roues avant, ce qui permet d'obtenir ainsi les fonctions souhaitées. Dans l'exemple montré à la figure 11, tous les facteurs de pondération f 1, f 2, f 3 ci-dessus mentionnés sont utilisés A l'étape 74, les facteurs de pondération fi, f 2, f 3 sont consultés selon l'angle de fonctionnement e du volant sur la base des données de table correspondant à la figure 5 A l'étape 75 qui suit, l'angle de braquage r des roues arrière est obtenu par le calcul de l'équation suivante: f 1 K + f 2 'S + f 3 2 ir = 2 Sff 3 "' ( 7) 1 + T S Dans ce cas, la composante proportionnelle et la composante différentielle de l'angle de braquage j des roues arrière sont corrigées dans la région de >,0 afin de donner au véhicule une meilleure propriété de rotation Par conséquent, en condition de grand braquage des roues avant correspondant à O? O O et nécessitant une propriété suffisante de rotation, le braquage des roues arrière ne dégrade pas la propriété requise, ce qui permet d'obtenir une manoeuvrabilité suffisante du véhicule. Comme on l'a expliqué ci-dessus, le système de braquage des roues arrière selon la présente invention est formé de manière qu'au moins l'une de la composante proportionnelle et de la composante différentielle du braquage des roues soit corrigée en condition de grand braquage des roues avant correspondant àt > 80, dans une direction tendant à améliorer la réponse de rotation transitoire du véhicule En conséquence, la présente invention offre un avantage fonctionnel remarquable selon lequel la propriété de rotation et la manoeuvrabilité du véhicule peuvent être positivement empêchées d'une dégradation non souhaitable même lorsque les roues arrière sont braquées en condition de grand braquage des roues avant. R E V E N D I C A T I O N S 1 Système de braquage des roues arrière d'un véhicule automobile du type o le braquage des roues arrière est entrepris selon le braquage des roues avant, avec un angle de braquage qui correspond à la somme des composants proportionnelle et différentielle de la quantité dudit braquage des roues avant, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de détection ( 18) de la condition de grand braquage des roues avant o les roues avant ont été tournées d'une quantité au delà d'une valeur préétablie un moyen de correction ( 17) répondant audit moyen de détection, pour corriger au moins l'une de la composante proportionnelle de la composante différentielle dans la condition de grand braquage des roues avant, dans une direction telle que cela améliore la caractéristique de réponse transitoire de rotation de véhicule; et un moyen d'actionnement ( 9) répondant au moyen de correction pour braquer les roues arrière d'un angle de braquage basé sur ladite au moins une des composantes qui a été corrigée par le moyen de correction dans ladite condition de grand braquage des roues avant. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de correction ( 17) diminue la composante proportionnelle lorsque c'est une composante de la même phase, selon une augmentation de la quantité de braquage des roues avant. 3 Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de correction ( 17) change la composante proportionnelle en composante d'une phase opposée lorsque les roues avant sont braquées d'une quantité au-delà d'une valeur prédéterminée. 4 Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de correction ( 17) augmente la composante proportionnelle lorsque c'est une composante de phase oppposée, selon l'augmentation de la quantité de braquage des roues avant. Système selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que la correction de la composante proportionnelle par le moyen de correction est effectuée par sélection d'une constante proportionnelle pour déterminer une grandeur de base de ladite composante proportionnelle, et multiplication de ladite constante proportionnelle par un facteur de pondération. 6 Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de correction corrige la composante différentielle qui est la somme de composantes différentielles d'un premier ordre et d'un second ordre de la quantité de braquage des roues avant. 7 Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6 caractérisé en ce que le moyen de correction augmente la composante différentielle lorsque c'est une composante de phase opposée, selon l'augmentation de la quantité du braquage des roues avant. 8 Système selon la revendication 7 caractérisé en ce que la correction de la composante différentielle par le moyen de correction est effectuée par sélection d'une constante différentielle pour déterminer une grandeur de base de la composante différentielle, et multiplication de ladite constante différentielle par un facteur de pondération.