Brevet FR2680139A1 — publié le 19930212

Dispositif pour influencer un composant de véhicule en fonction de l'accélération transversale La présente invention concerne un dispositif destiné à influencer un composant de véhicule, variant en fonction de l'accélération transversale, en particulier un amortisseur, en fonction d'un signal d'influence, représen- tant l'accélération transversale et obtenu par un cal- culateur, étant alimenté par un générateur tachymétrique réagissant à la vitesse du véhicule et par un capteur d'angle de braquage réagissant à la déviation de l'angle de braquage. Les dispositifs de ce type sont utilisés, par exemple, pour régler le châssis d'un véhicule automobile (amortisseurs réglables d'un châssis actif) L'un des aspects d'un tel réglage de châssis consiste à s'opposer à des mouvements de roulis du véhicule, c'est-à-dire à des mouvements de basculement du véhicule autour de son axe longitudinal, dus par exemple à une conduite rapide en courbe Dans ce cas la connaissance de la valeur de l'accélération transversale, provoquée sur le véhicule par des forces centrifuges, permet d'enregistrer le roulis, avant même que ne se produisent de grands angles de roulis du véhicule, et donc de procéder à une compensation préventive du roulis, dans le cadre d'une stratégie de réglage du châssis. Il est possible d'imaginer en principe un enregistrement direct de la valeur de l'accélération transversale, au moyen d'un capteur d'accélération transversale La détermination de la valeur de l'accéléra- tion transversale dans un calculateur, à partir de la valeur de la vitesse du véhicule, enregistrée par un générateur -tâchymétrique, et à partir de la valeur de l'angle de braquage, enregistrée par un capteur d'angle de braquage, a toutefois pour inconvénient que le roulis du35 véhicule peut généralement être détecté encore plus tôt. On connaît un dispositif du type précité dans lequel le calculateur est équipé selon la relation de Ackermann, pour déterminer la valeur de l'accélération transversale à partir de la vitesse du véhicule et de l'angle de braquage La relation de Ackermann repose sur le calcul de l'accélération transversale, à partir de la force centrifuge agissant sur le véhicule circulant sur une trajectoire circulaire, le rayon de la trajectoire circulaire étant calculé à partir de la valeur de l'angle de braquage Pour déduire la relation de Ackermann, il est supposé que les roues du véhicule roulent sans glissement sur la chaussée. La relation d'Ackermann est la suivante y 32 = i-L- Dans cette formule y est la grandeur du signal d'influence représentant l'accélération transversale, B l'angle de braquage, v la vitesse du véhicule, i le rapport de transmission de direction et L, l'empattement du véhicule. Mais on sait qu'un véhicule roulant à grande vitesse sur une trajectoire circulaire, ne roule plus sans glissement, mais dérive vers l'extérieur sous des angles inclinés par rapport à la trajectoire circulaire (voir par exemple A Zomotor, "Fahrwerktechnik: Fahrverhalten", Vogel, 1987 chapitre 4 2) Il s'ensuit que l'accélération transversale, déterminée par la relation d'Ackermann, peut s'écarter fortement de l'accélération transversale effective Etant donné que pour compenser la dérive, il faut un plus grand braquage et qu'en conséquence le rayon de la trajectoire circulaire effective est supérieur au rayon de la trajectoire correspondant à l'angle de braquage, les valeurs de l'accélération transversale, calculées par la relation d'Ackermann, sont trop élevées pour une grande vitesse du véhicule Ceci conduit dans la pratique à ce que le réglage du véhicule, effectué sur la base d'accélérations transversales non fiables, ne s'oppose plus avec la précision nécessaire au roulis du véhicule. Un autre inconvénient du réglage du châssis par utilisation d'une valeur d'accélération transversale, obtenue à partir de la relation d'Ackermann, réside dans le fait qu'il ne prend pas en compte d'importantes caractéris- tiques spécifiques du véhicule, telles que sa masse, les champs caractéristiques des pneus, la rigidité de la suspension des roues ou similaire Les grandeurs spécifi- ques du véhicule, citées ci-dessus, ont précisément une influence sur la valeur de l'angle d'inclinaison dans le cas d'une conduite en courbe à grande vitesse. L'invention se propose donc de réaliser un dispositif du type précité, permettant de s'opposer avec précision au roulis du véhicule, même aux grandes vitesses de celui-ci. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que le calculateur est équipé pour obtenir le signal d'influence suivant la formule: =B 1 (I) i-(k + L/v 2) o y est la grandeur du signal d'influence représentant l'accélération transversale, B l'angle de braquage, v la vitesse du véhicule et i, k et L des constantes spécifiques du véhicule Etant donné que le carré de la vitesse du véhicule, dans le dénominateur de cette formule, entre dans une somme, l'accélération transversale y, calculée suivant30 cette formule, augmente, au fur et à mesure qu'augmente la vitesse du véhicule v, plus lentement que l'accélération transversale, calculée selon la relation d'Ackermann Dans le second terme de cette somme la constante k entrent des grandeurs spécifiques au véhicule telles que sa masse,35 les champs caractéristiques des pneus, la rigidité de la suspension des roues ou similaire, ce qui fait que le dispositif suivant l'invention peut être adapté sans problème à différents types de véhicules et équipements, par un choix approprié des constantes k La constante k peut dans ce cas être imposée par le constructeur du véhicule ou être modifiée par le conducteur, par l'inter- médiaire d'un commutateur, par exemple en tenant compte de l'état de charge du véhicule. Pour permettre de réagir suffisamment tôt à l'accélération transversale qui se produit, en cas de déplacements rapides de la direction, il est proposé que le composant de véhicule soit en outre influencé en fonction d'un autre signal d'influence représentant le choc transversal Par choc transversal, on entend une grandeur qui tient compte au moins approximativement de la dériva- tion de l'accélération transversale dans le temps. Dans ce cas, l'autre signal d'influence z peut être obtenu dans un calculateur suivant la formule 1 d B dv 2,L-B Z _ + __ i-(k + L/V 2) dt dt v 3-(k + L/v 2) par utilisation d'un élément différenciateur pour déter- miner la dérivation dans le temps de l'angle de braquage B et par utilisation d'un autre élément différenciateur pour déterminer la dérivation dans le temps de la vitesse du véhicule Ceci permet d'obtenir avec précision le choc transversal, puisqu'il est tenu compte aussi bien des variations de l'angle de braquage que des variations de la vitesse du véhicule, par exemple à la suite d'un freinage en courbe L'obtention du choc transversal peut s'effectuer en même temps pour déterminer l'accélération transversale. En variante, l'autre signal d'influence z' peut être obtenu dans un calculateur selon la formule db 1 z' = __ dt i-(k+ L/v 2) par utilisation d'un élément différenciateur pour déter- miner la dérivation dans le temps de l'angle de braquage. Cette formule simplifiée permet une détermination plus rapide de l'accélération transversale et du choc transver- sal Il s'est avéré que cet autre signal d'influence z' aussi permet une correction préventive suffisante, dans bien des cas. Dans une autre variante, il est prévu que l'autre signal d'influence z"I est obtenu numériquement dans un élément différenciateur qui détermine la variation dans le temps du signal d'influence dépendant de l'accélération transversale Ceci permet de déterminer encore plus rapidement l'autre signal d'influence z" Dans ce cas, l'accélération transversale et le choc transversal sont déterminés successivement dans le temps. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit Des modes de réalisation de l'invention sont représentés à titre d'exemples non limitatifs sur les dessins annexés. La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif suivant l'invention destiné à régler différents degrés d'amortissement d'un amortisseur de véhicule automobile; la figure 2 est un schéma de principe d'un véhicule équipé d'un générateur tachymétrique et d'un capteur d'angle de braquage et les figures 3 à 6 sont des schémas fonctionnels des dispositifs destinés à déterminer l'accélération transversale et le choc transversal. La figure 1 représente un dispositif, désigné ci-après par 10, destiné à influencer un amortisseur de véhicule automobile 12, sous la forme d'un schéma fonction- nel Ce dispositif comporte un dispositif Bl destiné à déterminer la valeur momentanée Y de l'accélération transversale agissant sur le véhicule, et un dispositif B 2 destiné à déterminer la valeur momentanée z, z' ou z" du choc transversal Les dispositifs Bl et B 2 sont prévus pour enregistrer les mouvements de roulis du véhicule Le dispositif 10 comporte aussi un dispositif 53 destiné à déterminer la valeur momentanée b 3 de la force longitudina- le agissant sur le véhicule, un dispositif B 4 destiné à déterminer la valeur momentanée b 4 de la variation de la force longitudinale, un dispositif B 5 destiné à déterminer la valeur momentanée b 5 de l'accélération verticale de la carrosserie du véhicule et un dispositif B 6 destiné à déterminer la valeur momentanée b 6 de l'accélération verticale des roues Les dispositifs B 3 à B 6 servent à enregistrer les mouvements de tangage du véhicule. Les valeurs momentanées Y et z, z' ou z" ainsi que b 3 à b 6 sont transmises, par des dispositifs de traitement A 1 à A 6 de ces valeurs momentanées, à des dispositifs à calculateur R 1 à R 6 dans lesquels sont déterminées des contributions de besoin d'amortissement ni à N 6 Ces contributions ni à N 6 sont additionnées dans un dispositif totalisateur 14 pour donner une valeur totale du besoin d'amortissement Un dispositif d'évaluation 16 détermine si la valeur momentanée du besoin total d'amor- tissement nécessite une commutation de l'amortisseur 12 sur un autre degré d'amortissement, auquel cas une instruction de commutation est transmise à un organe de réglage 18. L'organe de réglage 18 agit sur deux vannes 20 a et 20 b électromagnétiques qui sont prévues dans deux sections de parcours 22 a et 22 b, parallèles entre elles, d'une dérivation 24 La dérivation 24 relie entre elles une chambre de travail supérieure 26 et une chambre de travail inférieure 28 de l'amortisseur 12, séparées par un piston 32 de l'amortisseur 12 La chambre de travail supérieure 26 et la chambre de travail inférieure 28 communiquent entre elles, par ut parcours d'étranglement prévu dans le piston 32 de l'amortisseur 12 Il est prévu en outre dans les sections 22 a et 22 b, des parcours d'étranglement 30 a et b Par ouverture des vannes 20 a, 20 b, les parcours d'étranglement 30 a, 30 b de la dérivation 24 peuvent être volontairement mis en parallèle avec le parcours d'étran- glement 34 dans le piston 32, afin de modifier ainsi la caractéristique d'amortissement de l'amortisseur 12. Les dispositifs de calcul Bî pour la valeur momentanée y de l'accélération transversale et Bl pour la valeur momentanée z, z' ou z' du choc transversal, prévus pour déterminer le roulis du véhicule, sont décrits ci- après plus en détail. La figure 2 représente de manière schématique les éléments d'un véhicule automobile, nécessaires pour comprendre les dispositifs de détermination Bl et B 2, mentionnés ci-dessus Les roues avant 36 du véhicule, montées dans la zone d'un essieu avant 37, peuvent être orientées par rotation d'un volant 40 Par suite d'un rapport de démultiplication i, on a, à partir d'un angle de braquage B du volant 40, un angle de braquage y des roues avant 36 (qp = B/i) Pour enregistre l'angle de braquage B, on a recours à un capteur d'angle de braquage Si, placé sur une colonne de direction 40 a du volant 40 En outre, dans la zone d'un essieu arrière 39 avec roues arrière 38 du véhicule, il est prévu un capteur de vitesse de véhicule 52, par exemple un générateur tachymétrique, pour en- registrer la vitesse du véhicule La référence L désigne l'empattement du véhicule, c'est-à-dire la distance séparant l'essieu avant 37 de l'essieu arrière 39. La figure 3 représente sous la forme d'un schéma fonctionnel, le dispositif Bl destiné à déterminer la valeur momentanée de l'accélération transversale y Les valeurs momentanées de l'angle de braquage B ou de la vitesse de véhicule v, déterminées par les capteurs Si et 52, sont envoyées à un calculateur 42 Un dispositif supplémentaire W envoie au calculateur 42 les grandeurs spécifiques du véhicule, à savoir le rapport de démultipli- cation i, l'empattement L et une valeur k qui tient compte des grandeurs telles que la masse du véhicule, les champs caractéristiques des pneus, la rigidité de la suspension des roues et similaires Le calculateur 42 calcule, à partir des valeurs des grandeurs précitées, l'accélération transversale y selon la formule Y B i-(k + L/v 2) Le dispositif suivant l'invention peut ainsi être adapté à différents types de véhicules et équipements, sans problèmes, par un choix approprié des constantes k La constante k peut ici être imposée par la construction du véhicule ou être choisie manuellement par le conducteur, par l'intermédiaire d'un commutateur 41 (voir figure 2), par exemple selon l'état de charge du véhicule. La figure 4 représente, sous la forme d'un schéma fonctionnel, une première forme de réalisation du dispositif de calcul B 2 pour la valeur momentanée du choc transversal z Connaissant la valeur momentanée du choc transversal z, il est possible de réagir rapidement à des déplacements rapides de la direction Dans la forme de réalisation selon la figure 4, les valeurs enregistrées par le capteur d'angle de braquage 51 et par le capteur de vitesse 52, de l'angle de braquage ou de la vitesse du véhicule v, sont envoyées à un calculateur 43 En outre, la valeur de l'angle de braquage B est envoyée à un élément différenciateur 45 qui détermine la dérivation dans le temps (d B/dt) de l'angle de braquage B et la transmet au calculateur 43 De la même manière, la valeur de la vitesse v du véhicule est envoyée à un élément différenciateur 47 qui détermine la dérivation dans le temps (dv/dt) de la vitesse v du véhicule et la transmet au calculateur 43 En outre, les grandeurs spécifiques du véhicule i, k et L sont envoyées par -le dispositif supplémentaire W au calculateur 43 Le calculateur 43 calcule la valeur momentanée du choc transversal z, à partir des valeurs des grandeurs préci- tées, suivant la formule: 1 d B dv 2-L-B z __ + __ - i-(k + L/V 2) dt dt v 3 _(k + L/v 2) L'application de cette formule pour déterminer le choc transversal z a pour avantage que le choc transver- sal tient compte non seulement des variations rapides de l'angle de braquage, mais aussi des variations rapides de la vitesse du véhicule, par exemple à la suite d'un freinage en courbe. Une deuxième forme de réalisation d'un dispositif de calcul B 2 ' pour la valeur momentanée du choc transversal z', est représentée sur la figure 5 Dans ce dispositif de calcul B 21, la valeur, enregistrée par le capteur 51, de l'angle de braquage B est envoyée à un élément différenciateur 46 qui détermine la dérivation dans le temps de l'angle de braquage et l'envoie à un cal- culateur 48 La valeur de la vitesse v du véhicule, déterminée par le capteur de vitesse 52, est envoyée au calculateur 48, par une voie directe En outre, les grandeurs spécifiques du véhicule i, k et L sont envoyées au calculateur 48 par le dispositif supplémentaire W Le calculateur 48 calcule la valeur momentanée du choc transversal 7 ', à partir des valeurs des grandeurs précitées, suivant la formule db 1 z' = __ dt i-(k + L/v 2) Ceci permet de déterminer simultanément et donc plus rapidement l'accélération transversale et le choc transversal. La figure 6 représente, sous la forme d'un schéma fonctionnel, une troisième forme de réalisation du dispositif de-calcul B 2 " pour la valeur momentanée du choc transversal' z" Dans cette forme de réalisation, les valeurs déterminées par le dispositif Bl de détermination de la valeur momentanée de l'accélération transversale Y, sont envoyées à un élément différenciateur 44 qui détermine le choc transversal z 1 l de façon numérique, à partir de la variation dans le temps de l'accélération transversale y. Il a été proposé un dispositif destiné à influencer une composante de véhicule, variant en fonction de l'accélération transversale, en particulier d'un amortisseur, en fonction d'un signal d'influence représen- tant l'accélération transversale et obtenu par un calcula- teur Dans le dispositif suivant l'invention, le calcula- teur est alimenté par un générateur tachymétrique, réagissant à la vitesse du véhicule et par un capteur d'angle de braquage, réagissant à l'angle de braquage Le calculateur est conçu pour obtenir le signal d'influence, en tenant compte des grandeurs spécifiques du véhicule telles que sa masse, la rigidité de la suspension des roues et similaires. il REVENDICATIONS 1 Dispositif ( 10) destiné à influencer un composant de véhicule, variant en fonction de l'accéléra- tion transversale, en particulier un amortisseur ( 12), en fonction d'un signal d'influence (Y), représentant l'accélération transversale et obtenu par un calculateur ( 42), étant alimenté par un générateur tachymétrique ( 52) réagissant à la vitesse du véhicule et par un capteur d'angle de braquage (Si) réagissant à la déviation de l'angle de braquage, caractérisé en ce que le calculateur ( 42) est équipé pour obtenir le signal d'influence (Y) suivant la formule: i-(k + L/v 2) dans cette formule y étant la grandeur du signal d'in- fluence représentant l'accélération transversale, B l'angle de braquage, v la vitesse du véhicule et i, k et L des constantes spécifiques du véhicule. 2 Dispositif ( 10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant de véhicule ( 12) est en outre influencé en fonction d'un autre signal d'influence (z, z', z") représentant le choc transversal. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'autre signal d'influence (z) est obtenu dans un calculateur ( 43) suivant la formule: 1 d B dv 2 LB z = __ + __ i'(k + L/V 2) dt dt v 3 (k + L/v 2) par utilisation d'un élément différenciateur ( 45) pour déterminer la dérivation dans le temps (d B/dt) de l'angle de braquage B et par utilisation d'un autre élément différenciateur ( 47) pour déterminer la dérivation dans le temps (dv/dt) de la vitesse du véhicule (v). 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'autre signal d'influence (z') est obtenu dans un calculateur ( 48) suivant la formule: db 1 Zr = dt i'(k + L/v 2) par utilisation d'un élément différenciateur ( 46) pour déterminer la dérivation dans le temps (d B/dt) de l'angle de braquage (B). Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'autre signal d'influence (z") est obtenu numériquement dans un élément différenciateur ( 44) qui forme la variation dans le temps du signal d'influence (Y) dépendant de l'accélération transversale.