Brevet FR2682644A1 — publié le 19930423

Procédé et dispositif pour le calcul d'une grandeur de détermination pour un système de réglage d'un châssis La présente invention concerne un procédé de calcul d'une grandeur de détermination du besoin d'amortis- sement, à partir d'un signal de sortie d'au moins un capteur de déplacement de véhicule, à utiliser dans un système de réglage du, hssis avec une force d'amortissement variant automatiquement. Dans un procédé de ce type, connu par le document DE 38 30 168 Ai, on utilise un capteur de déplacement, prévu dans la zone d'une roue d'un véhicule, dont le signal de sortie indique la garde au sol Hf du véhicule. Le nombre de changements de sens du signal de sortie à dans un intervalle de temps donné de deux secondes15 est saisi et, si ce nombre dépasse une valeur donnée, il est admis que Le véhicule roule sur une route en mauvais étata Dans ce cas,: le:syst eme de -rglage -du;-*châssis règle- la force d'amortissement, sur le niveau le pl 4 S éAlevé Ce, procédé connu par't 'donc d'une périod' moyenne de l'oscillation de la roue Or dans de nombreux cas d'application, la période d'oscillation de la roue ne convient pas particulièrement bien comme grandeur d'entrée pour le système de réglage du châssis, notamment parce que les fréquences d'oscillation qui se produisent effective- ment dépendent non seulement de l'état de la chaussée, mais contiennent aussi des composantes importantes, spécifiques aux véhicules C'est ainsi que pendant la marchela roue et la suspension de roue donnent toujours lieu à des oscilla- tions de résonance. Les grandeurs de détermination du besoin d'amortissement les plus appropriées sont par exemple les valeurs moyennes des grandeurs de déplacement suivantes: distance au sol, angle de roulis, angle d'inclinaison longitudinale ainsi que les variations dans le temps de ces grandeurs La formation de moyennes dans le temps de ces grandeurs est nécessaire, pour exclure une sur-réaction du système de réglage du châssis, sur la base uniquement de valeurs de pointe de courte durée Il faut aussi tenir compte de l'inertie du système de réglage du châssis En ce qui concerne le conducteur aussi, des réactions trop rapides du système de réglage du châssis ne sont pas souhaitables; ce système doit fonctionner autant que possible ple manière, imperceptible "en arrièreplan'' Or la capacité de mémoire nécessaire pour former ces moyennes est considérable pour une fréquence d'interrogation suffisante. Avec un intervalle de temps de formation de -moyennes dî - seconde et une fréquence d'interrogation de 100 Hz, on a valeurs mesurées ce qui exige une mémoire aux dimen- sions correspondantes. L'invention se propose d'indiquer un procédé de calcul d'une grandeur de détermination du besoin d'amortis- sement qui fournisse cette grandeur avec une composante de passé, et -qui n'a besoin que d'une mémoire limitée. -Ce procédé est "caractérise par les étapes suivantes a) affectation d'une valeur de sortie FZ Go à une variable de mémoire FZ Ga; b) enregistrement d'une valeur instantanée | Z' j du signal de sortie; c) calcul de la somme FZ Gn suivante FZ Gn = FZ Ga ( 1 C) + | Z" | C, dans laquelle C est une constante à donner qui satisfait à la condition O des étapes b) à e). Suivant l'invention une capacité de mémoire n'est nécessaire que pour la variable de mémoire FZ Ga La somme, formée dans l'unité centrale (CPU), forme la valeur instantanée de la grandeur de détermination Celle-ci tient compte, avec la constante C de la valeur instantanée | Z" | du signal de sortie et, avec la constante 1 C, du passé, à savoir la somme déterminée dans la boucle précédente Suivant que la constante C est choisie grande ou petite, la composante de passé est petite ou grande Dan"s ce cas, les valeurs du signal de sortie, situées plus en arrière, entrent toujours moins en ligne de compte que les valeurs plus tardives, -bien que les valeurs les plus anciennes contribuent en principe encore à la somme instantanée Par un choix approprié de C, la sensibilité aux variations de courte durée du signal de sortie déterminé, peut être adaptée aux15 exigences du système de réglage du châssis. Comme celaa déjà été dit, la garde au sol, l'an- gle de roulis, l'angle d'inc'linaison longitudinale et leurs variations dans le temps-,entrent en: ligne de compte comme signal de Resort ie, ainsi que, l'accélération transversale, le choc transversal, l'a 6 célération loûgi- tudinale et le choc longitudinal Il est toutefois prévu de préférence d'utiliser comme signal de sortie un signal indiquant la grandeur de l'accélération verticale d'une roue du véhicule La grandeur de détermination du besoin d'amortissement, dérivée de ce signal, suivant l'invention, constitue, en tant que grandeur instantanée modifiée par une composante du passé, de l'accélération verticale, un critère des forces exercées sur la roue par la chaussée non plane Si ces forces dépassent une valeur donnée, en réaction à ceci, la roue se soulèvera du sol ou roulera au moins sur le sol avec une force de guidage réduite sur les côtés, ce qui pour des raisons de sécurité de conduite, en particulier dans les courbes, doit être évité dans la mesure du possible Un système de réglage du châssis avec force d'amortissement variant automatiquement peut réagir à ceci, en particulier en réglant la force d'amortissement sur une valeur maximale. La grandeur de détermination, calculée à partir d'un signal de sortie indiquant une accélération verticale d'une roue du véhicule, indique la manière dont la roue considérée réagit à l'état de la chaussée Etant donné que la cinématique du véhicule et de la roue est connue en soi, la grandeur de détermination calculée permet de tirer des conçlusions, sur l'état de la chaussée La présente invention indique donc entre autres aussi un procédé de *calcul d'une grandeur de détermination, indiquant l'état d'une chaussée, pour un système de réglage de châssis Les grandeurs de détermination de ce type sont importantes non seulement pour les systèmes de réglage de châssis avec force d'amortissement variant automatiquement, mais d'une manière générale pour les systèmes de réglage de châssis pour lesquels l'état de la chaussée joue un rôle En particulier pour les systèmes d'antiblocage et les systèmes d'-antiglissement-, il est -important -de détecter -l'état -de la- chaussée CC'est ainsi que dans le cas, d'uine route présent tant de grandes inégalités avec par conséquent un mauvais contact entre la roue et la chaussée, le glissement au freinage admissible doit être réduit, pour assurer des forces de guidage latérales suffisantes La grandeur de détermination, calculée suivant l'invention, pour l'état d'une chaussée peut donc être utilisée avantageusement dans les systèmes de réglage de châssis de ce type Il est intéressant ici aussi que cette grandeur de détermination indique précisément la réaction de la roue à l'état de la chaussée et non pas seulement le contour de la chaussée La réaction de la roue à l'état de la chaussée détermine le comportement du véhicule, en particulier les forces de guidage latérales respectives, de sorte que la grandeur de détermination, calculée suivant lrinvention, convient tout particulièrement La grandeur calculée comporte aussi une composante de passé, à définir par la constante C et peut être calculée rapidement et simplement avec une capacité de mémoire réduite. Comme capteur pour le signal indiquant une accélération verticale d'une roue d'un véhicule, il est possible d'utiliser un capteur mesurant l'accélération relative dans la direction verticale entre la roue du véhicule et la carrosserie (par exemple un capteur de déplacement avec double différenciation par rapport au temps) Mais il est to utp:atic ul i entpréféré d'utiliser comme signal de sortie un signal délivré par un capteur d'inertie associé à Ia roue du véhicule Ce signal traduit directement le déplacement vertical de la roue du véhicule et n'est donc pratiquement pas influencé par des déplacements relatifs de la carrosserie par rapport à la chaussée. Suivant la précision nécessaire pour la grandeur de détermination ainsi que suivant la complexité de construction possible, entrent en ligne de compte des fréquences de cycle se situant dans une large gamme de fréquences, une fréquence comprise entre 50 et 200 Hz, de préférence égale à 100 Hz environ, s'étant révlée comme particulièrement avantageusé Dans ce -cas, les valeurs les plus avantageuses de la constante C, définissant la composante de passé, sont comprises entre 1/50 et 1/150. L'invention concerne en outre un dispositif de calcul d'une grandeur de détermination pour un système de réglage de châssis, à partir d'un signal de sortie d'au moins un capteur de déplacement de véhicule, caractérisé par A) une mémoire pour une variable de mémoire (FZ Ga); B) un organe de détection pour une valeur instantanée | Z" | du signal de sortie; C) un organe de calcul pour former la somme FZ Gn FZ Gn = FZ Ga ( 1 C) + I Z" I C, C étant une constante à donner qui satisfait à la condition O système de réglage du châssis, en tant que valeur instan- tanée de la grandeur de détermination. Avec une construction simple, ce dispositif fournit une grandeur de détermination avec composante de passé, pour un système de réglage de châssis La capacité de mémoire nécessaire est réduite puisque celle-ci ne doit ,âtre choisie qu'en fonction de la plage des valeurs probables de la grandeur de détermination. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit Un mode de réalisation préféré de l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexés. La figure 1 est un schéma fonctionnel de principe d'un système de réglage de châssis avec force d'amortissement variant automatiquement, compte tenu d'une grandeur de détermination indiquant l'état de, la chaussée. la figure 2 est un diagramme très simplifié des étapes de calcul d'une grandeur de détermination à partir d'un signal de sortie; la figure 3 représente la variation dans le temps du signal de sortie dans un exemple d'application; les figures 4 et 5 représentent la variation dans le temps d'une grandeur de détermination, calculée à partir du signal de sortie selon la figure 3, avec C = 1/50 et C = 1/150. Le schéma de principe de la figure 1 représen- te une roue de véhicule 10 avec son support de roue 12 qui est assemblé avec la carrosserie, non représentée, par exemple par deux bras oscillants transversaux 14 et 16 superposés verticalement On peut imaginer aussi d'autres types de suspension de roue quelconques Pour amortir les oscillations, un bloc cylindre-piston 18 agit sur la suspension de roue; ceci est symbolisé sur la figure 1 en ce qu'à l'intérieur d'un cylindre 20, prenant appui contre la carrosserie, une tige de piston 22 est montée coulis- sante et son extrémité extérieure agit de manière articulée sur le bras oscillant transversal 16 supérieur Un piston de travail 24, monté à l'extrémité intérieure de la tige de piston 22, partage le volume intérieur du cylindre en une chambre de travail supérieure 25 et une chambre de travail inférieure 26 Celles-ci sont reliées entre elles par un conduit 28 Le conduit 28 comporte deux branches 30 a et 30 b parallèles entre elles -dans chacune desquelles sont montés en série un point d'étranglement 32 a ou 32 b ainsi qu'une soupape d'arrêt commandable 34 a ou 34 b Les deux points d'étranglement 30 a et 30 b peuvent avoir une section d'étranglement différente, ce qui fait qu'en commandant convenablement les soupapes de commutation 34 a et 34 b, il est possible de régler au choix une résistance à l'écoule- ment différente dans le conduit 28, reliant les deux chambres de travail 25, 26, avec une force d'amortissement- différente correspondante TI est possibles aussi, par ouverture simultanée des deux soupapes de commutation 34- et 34 b de réduire en conséquence la résistance à l'écoule- ment. Sur la suspension de roue agit encore un dispositif à ressort, non représenté, prenant appui contre la carrosserie, qui peut être formé, de manière usuelle, soit par un ressort de pression hélicoïdal séparé soit/et par envoi de la pression dans le volume intérieur du bloc cylindre-tige de piston 18. Le système de réglage de châssis 36, représenté sur la figure 1 sous la forme d'un bloc, commande, par une ligne électrique 38, les deux soupapes de commutation 34 a, 34 b, de façon correspondante Si les deux soupapes de commutation 34 a, 34 b sont fermées, cette force d'amortisse- ment est définie par un point d'étranglement 42 d'un passage traversant le piston 24 Ceci correspond au réglage avec la plus grande force d'amortissement, c'est-à- dire le réglage "le plus dur" En ouvrant l'une ou les deux soupapes de commutation 34 a et 34 b, la force d'amor- tissement peut être réduite progressivement de façon correspondante Au système de réglage de châssis sont envoyées des grandeurs de détermination du besoin d'amor- tissement, par exemple la garde au sol, l'angle de roulis, l'angle d'inclinaison longitudinale ainsi que leurs - variations dans le tep -ce qui -est rpéenéarles lignes 44 interrompues de la figure 1 qui partent de capteurs, non représentés_, de, ces grandeurs de d étermina- tion du besoin d'amortisse-ment Pàr une ligne 46, il est envoyé au système de réglage de châssis 36 une autre grandeur de détermination du besoin d'amortissement, à savoir une grandeur indiquant l'état de la chaussée et qui est désignée sur la figure 2 par FZG Cette grandeur de détermination est calculée dans un dispositif 48, et ce à partir d'un signal de sortie, désigné sur la figure 2 par I ' d'un -capteu r -de déplacemuent du véhicule 50 Le capteur 50- est -connecté au dispositif 48,-par une ligne 52. O Il fournit un signal indiquant la valeur absolue de l'accélération verticale Z" 1 de la roue 10 du véhicule Il peut, comme indiqué sur la f igure 1, être monté rigidement sur l'un des bras oscillants transversaux (ici le bras oscillant inférieur 14) Pour calculer une accélération de la roue, indépendante du déplacement de la carrosserie, le capteur 50 possède une masse inerte intérieure dont les forces d'inertie sont mesurées lors du déplacement de la roue, de manière usuelle, par exemple au moyen de capteurs piézométriques. Le fonctionnement du dispositif 48 correspond au diagramme simplifié de la figure 2. Au démarrage du véhicule, un bloc de démarrage, désigné par 54, est mis en marche ainsi que, comme "linitialisation", un bloc 56 dans lequel une valeur donnée FZGO est attribuée à une variable de mémoire FZ Ga La mémoire pour la variable FZ Ga est représentée sx' lafig-xe 1. sous la forme d'un rectangle avec ligne de contour interrompue, à l'intérieur du dispositif 48 et désignée par 58. Vient ensuite une boucle 60, qui tourne en permanence pendant la marche, dans le premier bloc 62 de laquelle la valeur instantanée | Z" | du signal de sortie du capteur 50 est enregistrée Dans un bloc 64 suivant, une somme,FZ Gn estcalculée: FZ Gn = FZ Ga ( 1 C) + I Z" C, C étant une constante à donner qui satisfait à la condition 0 grandeur de détermination FZ Gn. Dans le bloc 66 suivant, la variable de mémoire FZ Ga est actualisée, c'est-à-dire qu'on lui affecte la valeur actuelle de la somme FZ Gn En même temps, la somme FZ Gn, en tant que valeur actuelle de la grandeur de détermination, continue d'être traitée dans le bloc 68, -': c'est-à- dire qu'elle est envoyéea 'au système de- r églage de chassis 36, par la ligne 46 Il se produit ensuuite le retour de 'boucle entre les ' blocs " 56 et 62, ce qui fait qu'ensuite la valeur suivante Z" du signal de sortie est à nouveau enregistrée dans le bloc 62. Au plus tard lorsque le moteur est arrêté, le programme exécute un bloc de fin désigné par 70. Les figures 3, 4 et 5 représentent un exemple d'application La figure 3 indique la variation dans le temps de la valeur instantanée de l'accélération verticale de la roue Z" pour un intervalle de 40 secondes Par suite d'une chaussée présentant des inégalités assez iîïportantes, l'accé- - lération verticale de la roue varie entre des valeurs extrêmes d'environ 55 m/s et -50 m/s Avec une fréquence d'interrogation de 100 Hz qui correspond aussi à la fréquence de cycles du déroulement du programme selon la figure 2, les sommes FZ Gn qui correspondent à la valeur instantanée de la grandeur de détermination, sont dérivées dans le dispositif 48, à partir des chiffres absolus des valeurs instantanées Z" La formation de la valeur Z" peut s'effectuer dans le capteur 50 ou dans le dispositif 48. Suivant la valeur donnée de la constante C, la composante de temps dans la somme FZ Gn est plus petite ou plus grande. Sur la figure 4 par exemple, C est égal à 1 / 50 On voit que la variation dans le temps de FZ Gn présente nettement moins de valeurs extrêmes que les données de sortie de la figure 3 FZ Gn varie ugniguement entre environ 6 m/s 2 et 24 m/s 2 Sur la figure 5, il a été à nouveau calculé la somme FZ Gn, à partir, de la variation dans le temps de Z" selon la figure 3, C ayant la valeur de 1 / 150 Il en résulte un plus grand lissage de la courbe avec une largeur d'oscillation comprise entre environ 8 m/s 2 et 19 m/s 2. Suivant la conception du système de réglage de châssis, en liaison avec les données mécaniques du véhicule, en particulier l'inertie du système de réglage, C est choisi plus ou moins grand Une valeur de 1/100 pour une fréquence de cycles de 100 Hz s'est révélée être une valeur de * compromis de C pouvant être utilisée dans jae pombrei: pas. 'Le dispositif 48 effectue donc une sorte de formation de moyennes, les valeurs du passé entrant dans la somme avec une pondération d'autant plus faible qu'elles sont éloi- gnées dans le temps En choisissant convenablement les constantes C, la composante de passé peut être plus ou moins pondérée. Au lieu du signal de sortie indiquant une accélération de roue, il est donc possible d'envoyer au dispositif 48 aussi d'autres signaux de sortie importants pour le besoin d'amortissement du châssis à régler, par exemple la garde au sol, l'angle de roulis, l'angle d'inclinaison longitu- dinale ainsi que les variations dans le temps de ces grandeurs Les valeurs instantanées, délivrées par le dispositif 48, de la grandeur de détermination correspon- dante sont ensuite en quelque sorte aplanies, ce qui permet d'éviter des sur-réactions du système de réglage du châssis, dues uniquement à des valeurs extrêmes de courte durée. Indépendamment de cela, la grandeur de détermination, calculée par le dispositif 48 sur la base de l'accélération de la roue Z", peut aussi être envoyée à un système de réglage de châssis avec dispositif d'anti- blocage et/ou dispositif d'antiglissement, puisque la grandeur de détermination ainsi calculée indique la réaction de la roue à l'état de la chaussée De fortes accélérations de la roue ont au moinspour conséquence un contact réduit entre la roue et la chaussée, d'o une force de guidage latéral amoindrie, ce qui doit être pris en compte, au moins dans les courbes, par le dispositif d'antiblocage ou le dispositif d'antiglissement. =, '; , - REVENDICATIONS 1 Procédé destiné à calculer une grandeur de détermination d'un besoin d'amortissement, à partir d'un signal de sortie d'au moins un capteur de déplacement de véhicule, à utiliser dans un système de réglage du châssis avec force d'amortissement variant automatiquement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) affectation d'une valeur de sortie FZ Go à une variable de mémoire FZ Ga; b) enregistrement d'une valeur instantanées | Z 1 l du signal de sortie; c) calcul de la somme FZ Gn suivante FZ Gn = FZ Ga ( 1 C) + | Z" | C, dans laquelle C est une constante à donner qui satisfait à la condition O des étapes b) à e). 2 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'on utilise comme signal de sortie un signal indiquant une accélération verticale d'une roue du véhicule. 3 Procédé destiné à calculer une grandeur de détermination, indiquant une caractéristique de la chaussée, pour un système de réglage du châssis, à partir d'un signal de sortie d'un capteur pour un déplacement vertical d'une roue du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) affectation d'une valeur de sortie FZ Go à une variable de mémoire FZ Ga; b) enregistrement d'une valeurinstantanée | Z" du signal de sortie; c) calcul de la somme FZ Gn suivante FZ Gn = FZ Ga ( 1 C) + | Z" J C, dans laquelle C est une constante à donner qui satisfait à la condition O de sortie. 4 Procédé selon la revendication 3, carac- térisé en ce qu'on utilise comme signal de sortie un signal délivré par un capteur d'inertie associé à la roue du véhicule. 5 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 3 ou 4, caractérisé en ce que dans le cas d'une fréquence de cycle comprise entre 50 et 200 Hz, de préférence égale à 100 Hz environ, la constante C se situe entre 1/50 et 1/150. 6 Dispositif destiné à calculer une grandeur de détermination pour un système de réglage d'un châssis ( 36), à partir d'un signal de sortie d'au moins un capteur de déplacement de véhicule ( 50), caractérisé en ce qu'il comprend A) une mémoire ( 58) pour une variable de mémoire (FZ Ga); B) un organe de détection pour une valeur instantanée | Z" | du signal de sortie; C) un organe de calcul ( 64) pour former la somme FZ Gn FZ Gn = FZ Ga ( 1 C) + | Z" | C, C étant une constante à donner qui satisfait à la condition O D) un organe ( 66, 68) qui envoie la valeur, délivrée par l'organe de calcul ( 64), de la somme FZ Gn, à la mémoire ( 58), en tant que valeur de la variable de mémoire (FZ Ga) ainsi qu'au système de réglage du châssis ( 36), en tant que valeur instantanée de la grandeur de détermination. r, oe' -, 'z,