Brevet FR2695613A1 — publié le 19940318

L'invention concerne la correction automatique d'un amorçage, non commandé par le conducteur, d'un mouvement de lacet d'un véhicule routier, autrement dit 1' "attitude" d'un véhicule à accepter un mouvement de lacet ou de rotation du véhicule autour de son axe vertical. L'"attitude" d'un véhicule classique peut être profondément affectée par l'irruption d'une perturbation par exemple un coup de vent latéral peut déporter parfois fortement un véhicule de la trajectoire imposée par le conducteur. De même, une forte décélération intervenant lors d'un virage peut être à l'origine d'une amorce de tête-àqueue. De tels mouvements imprévisibles ou non désirés affectent la stabilité du véhicule et risquent de faire perdre au conducteur le contrôle de son véhicule. Une sensation d'insécurité en résulte généralement. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de permettre au conducteur de conserver le contrôle directionnel de son véhicule, avec un sentiment de sécurité accrue grâce à une stabilité routière améliorée du véhicule, et cet objectif de l'invention est atteint, dans un véhicule équipé d'actionneurs de freinage à commande électrique autonome d'au moins une paire de roues avant et une paire de roues arrière, en ce qu'on superpose à la commande normale de freinage une commande correctrice de freinage indépendante de toute action du conducteur du véhicule, consistant à assurer un effort différencié de freinage entre les roues situées d'un même côté longitudinal du véhicule et les roues situées d'un autre et même côté longitudinal du véhicule, un freinage le plus accentué étant effectué sur les roues qui sont situées sur la piste décrivant un plus grand arc de cercle, de façon à pratiquement annihiler ledit mouvement de lacet. Selon une forme de mise en oeuvre, la commande de freinage différenciée comporte des mesures instantanées de la vitesse angulaire de lacet, de l'angle de braquage du volant du véhicule, de la vitesse du véhicule, pour calculer un moment anti-lacet fondé sur une consigne d'anti-lacet nulle, que l'on transforme en signaux de commande de freinage sur les roues situées sur la piste décrivant le plus grand arc de cercle. Plus particulièrement, le mouvement anti-lacet calculé est appliqué à un modèle de référence inverse du bloc de calcul dudit moment anti-lacet, de façon à élaborer une vitesse de lacet calculée, que l'on compare à la vitesse de lacet mesurée, l'écart desdites vitesses de lacet calculée et mesurée servant à corriger la valeur de la consigne d'anti-lacet dans un sens visant à annihiler ledit écart. L'invention concerne également un véhicule routier mettant en oeuvre ce procédé, du genre équipé d'actionneurs de freinage à commande électrique autonome d'au moins une paire de roues avant et une paire de roues arrière, avec des moyens de traitement de signaux mesurés, notamment signal du degré de sollicitation de freinage requis par le conducteur, signaux de vitesse et accélération du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'élaboration d'un signal de vitesse de lacet, des moyens de mesure de l'angle de braquage, un moyen d'élaboration d'un moment de lacet antagoniste calculé à partir d'au moins une partie desdits signaux de mesure, un moyen d'élaboration de signaux de pressions de freinage à partir dudit signal de moment de lacet calculé, et un moyen d'application desdites pressions de freinage sélectivement aux actionneurs de freinage associés à un ensemble de roues situées d'un seul et même côté longitudinal du véhicule. Les caractéristiques de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique partielle d'un véhicule équipé d'un dispositif de commande du freinage de roues - la figure 2 est un schéma représentatif d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé est appliqué à un véhicule de tourisme 2 représenté schématiquement sur la figure 1, où chaque roue avant 21, 21' et arrière 22, 22' est équipée d'un frein 23, 23', 24, 24' qui possède un cylindre récepteur dans lequel se déplace un piston qui applique les garnitures de friction avec la force nécessaire contre une piste de freinage 10, 10', 11, 11' tournant avec la roue. La figure 1 décrit le dispositif appliqué à un frein à disque mais il est tout aussi bien applicable à un frein à tambour. Un circuit de traitement 100 à bloc de régulation et bloc de puissance transforme le signal d'un calculateur en des grandeurs (tension, courant ou fréquence) de commande d'actionneurs électriques à courant continu ou alternatif 25, 25', 15, 15', destinés à régler ou ajuster les pressions dans les cylindres de frein. A la pédale de frein est associé un capteur (non représenté) qui constitue un moyen de mesure apte à transmettre un signal représentatif de la course et/ou de la force appliquée à la pédale de frein. Le circuit de traitement 100 gère en outre plusieurs paramètres mesurés par des capteurs 17 à 20 délivrant des signaux en corrélation avec la force de freinage de chaque roue. A titre d'exemple, les capteurs 17 à 20 associant des jauges de contrainte à une membrane déformante constituent des capteurs de pression. Des capteurs 16 et 16' mesurent respectivement la décélération réelle du véhicule et le débattement entre l'essieu des roues arrière 22, 22' et la caisse du véhicule (non représentée). L'ensemble des capteurs 17, 18, 19, 20 délivrent des signaux en corrélation avec un signal de commande dont les écarts servent à établir le signal de commande des actionneurs, de manière à asservir l'effort de freinage de chaque roue à une valeur de consigne donnée par le bloc de régulation. Plus particulièrement, pour la mise en oeuvre du procédé anti-lacet, on utilise en outre - un capteur 12 mesurant l'effet de lacet (angle/seconde), par exemple un appareil du type gyromètre, et transmettant un signal réel ( t réel) au circuit de traitement 100; - un capteur 13 mesurant l'angle de braquage du volant 2 du véhicule et transmettant un signal correspondant a au circuit 100 - un capteur 14 mesurant la vitesse du véhicule et transmettant un signal correspondant V vers le circuit 100. Le signal électrique issu du calculateur 100 et tenant lieu de consigne pour les actionneurs est déterminé suivant le schéma décrit en figure 2. Le principe de la régulation est d'imposer une consigne de vitesse de lacet égale à 0. De cette consigne 0 est retranché dans un bloc 7 un écart E défini plus loin. Il en résulte une grandeur de commande tu qui constitue l'entrée du bloc 1 du calculateur 100, avec le signal électrique représentatif de l'angle de braquage du volant ( a) et le signal représentatif de la vitesse du véhicule (V). Le bloc 1 du calculateur 100 reçoit en entrée une consigne de vitesse de lacet 0 qui est égale à l'opposé de la sortie d'un bloc 5. Cette grandeur correspond à la valeur de vitesse de lacet dont il faut corriger le véhicule pour que celui-ci dispose d'une attitude correcte. Le bloc 1 traduit cette information "vitesse de lacet" en une information "moment de lacet", égale au couple à appliquer au véhicule autour de son axe vertical, permettant d'annihiler l'effet de lacet mesuré. Cette opération est réalisée par l'intermédiaire d'un modèle très simplifié décrivant le lacet d'un véhicule dont on présente ci-après une réalisation Le véhicule peut en effet être modélisé de la façon suivante (relation 1) dans laquelle A1, A2, A3, B1, B2, C1, C2 sont des coefficients parfaitement déterminés faisant intervenir la vitesse du véhicule l'inertie du véhicule autour de son axe vertical a1 = a . l'empattement du véhicule . la distance du centre de gravité à l'essieu avant . la distance du centre de gravité à l'essieu arrière la masse du véhicule des coefficients caractéristiques du fonctionnement des pneumatiques. La vitesse du véhicule est obtenue à l'aide du capteur 14, alors que les autres valeurs sont fixées arbitrairement par un véhicule vide. t 'Ir est la vitesse de lacet . # est la dérivée de # par rapport au temps . # est la dérivée seconde de # par rapport au temps . a1 est l'angle de braquage . a1 est la dérivée de al par rapport au temps . Me est le moment de lacet à appliquer par le système . Me est la dérivée de Me par rapport au temps. Au cours du temps, la connaissance de l'évolution de 8, mesurée par le capteur 12, permet de déterminer à chaque instant les valeurs de t et #. De même, a1 est déterminé par l'utilisation des informations a. Ces valeurs sont estimées par les relations suivantes: avec t = indice du temps dt = espace de temps séparant deux prises d'informations (période d'échantillonnage). De même, Me peut être écrit sous la forme La résolution de la relation (1) permet alors de pouvoir calculer la valeur Me (Me(t)). Ainsi déterminée, la valeur Me est appliquée à l'entrée des blocs 2 et 4. Le bloc 4 constitue un modèle de référence simplifié du véhicule. Ce modèle est rigoureusement égal à l'inverse de celui décrit dans le bloc 1. I1 permet donc d'élaborer en sortie une valeur estimée du lacet du véhicule (tue) en fonction de la vitesse véhicule, de l'angle de braquage, du moment de lacet appliqué au véhicule et des coefficients A1, A2, A3, B1, B2, C1 et C2 définis précédemment, selon la formule: avec les mêmes conventions de notation que celles prises pour la description du bloc 1. Le bloc 2 reçoit en entrée la valeur de couple de lacet à appliquer au véhicule et son objet est de convertir cette valeur en des commandes de couple de freinage. Pour cela, un test (selon i) est réalisé sur le signe de Me amenant à imposer une pression de freinage sur les roues gauches ou sur les roues droites, suivant le sens du moment de lacet à appliquer. Ceci fait, et pour déterminer la répartition des efforts de freinage entre les roues avant et arrière, la formule suivante a été choisie, à titre d'exemple où : . C1 est le couple de freinage s'appliquant sur la roue avant C2 est le couple de freinage s'appliquant sur la roue arrière. Ce choix correspond approximativement à une répartition des efforts de 70% sur la roue avant et 30* sur la roue arrière. Ces chiffres correspondent à peu près à la répartition des masses entre l'avant et l'arrière existant sur un véhicule, majorée d'un faible pourcentage sur l'avant ayant pour but de garantir une certaine stabilité. C1 est alors déterminé par la relation suivante où Me = Moment de lacet à appliquer e1 = Voie (distance entre les deux roues d'un même essieu) avant e2 = Voie arrière rel = Rayon des pneumatiques avant pour une charge correspondant au véhicule à vide re2 = idem pour l'arrière La sortie du bloc 2 comportera donc trois informations: C1, C2 et un indice (i) valant 1 si les efforts doivent être appliqués à gauche et 2 dans le cas contraire. Le bloc 3 a pour tâche de convertir ces valeurs en des pressions de commande de freinage. A cet effet, il prend en compte les caractéristiques des systèmes formés par les actionneurs électriques 25, 25', 15 et 15', les pistes de freinage 10, 10', 11, 11' et les roues 21, 21', 22, 22' décrites précédemment. Ces caractéristiques sont les résultats d'essais permettant de représenter les systèmes mentionnés ci-dessus par l'intermédiaire d'une relation du type suivant Pt = f(Pt-dt, Pt-2dt, Ct, Ct-dt, Ct-2dt......) (relation 2) où Ct, Ct-dt, Ct2dt sont les couples de freinage observés aux instants t, t-dt, t-2dt. dt est l'intervalle de temps séparant deux mesures et Pt, Pt-dt, et Pt-2dt sont les pressions de freinage mesurées à ces différents instants. Cette caractéristique existe pour chacune des quatre roues et permet de transformer les couples de freinage (C1 et C2 > en quatre commandes de pression (Pij) dont deux seront nulles et les autres obtenues grâce à la relation (2), et qui sont transmises soit par les voies 31, 32 (roues côté gauche du véhicule) ou par les voies 33-34 (roues côté droit du véhicule) La connaissance des entrées C1 et C2 et la mémorisation des autres variables permet alors de déterminer les commandes de pression élaborées par le boîtier 100. L'action du véhicule résultant de l'imposition des commandes de pression de freinage sur les roues est alors enregistrée par l'intermédiaire d'un capteur 12 fournissant l'information vitesse de lacet (t réel). De cette information, on soustrait dans un comparateur 6 la vitesse de lacet calculée te issue du bloc de modélisation 4. Cette différence est appelée "écart de lacet" ( A e 41e - t réel ) dans la suite et représente une évaluation des perturbations de lacet telle que l'influence du vent latéral, d'une chaussée déformée, etc .... Cet écart At est ensuite traité par un bloc 5 et ajouté ou retranché en 7 à la valeur de consigne de vitesse de lacet. Ce bloc 5 a deux fonctions filtre passe-bas, dont le rôle est d'assurer la stabilité et la robustesse du processus de régulation filtre passe-haut, dont le rôle est d'éliminer du processus de régulation les grandeurs statiques. L'avantage apporté par ce filtrage est que seules les perturbations rapides seront prises en compte par le processus. De plus, le véhicule pourra suivre son attitude naturelle quelle que soit l'adhérence. En effet, n'intervenant que lors des perturbations transitoires, le système ne tend pas à placer le véhicule dans une configuration impossible. Ce traitement amène ainsi à la valeur E, introduite en 7 dans la boucle de régulation par comparaison avec la consigne nulle 0. Ainsi qu'il ressort de la description le système de freinage anti-lacet est incorporé aux actionneurs de freinage du véhicule 101 via les voies 31, 32, 33, 34, tandis que le freinage normal s'exerce via le bloc 8 et les voies 81, 82, 83, 84. REVENDICATIONS 1. Procédé de correction automatique d'un amorçage non commandé de mouvement de lacet d'un véhicule routier (2), du genre où ledit véhicule (2) est équipé d'actionneurs de freinage (25, 25', 15, 15') à commande électrique autonome d'au moins une paire de roues avant (21, 21') et une paire de roues arrière (22, 22'), caractérisé en ce qu'on superpose à la commande normale de freinage (via 8) une commande correctrice de freinage indépendante de toute action du conducteur du véhicule, consistant à assurer un effort différencié de freinage entre les roues situées d'un même côté longitudinal du véhicule (21, 22) et les roues situées d'un autre et même côté longitudinal du véhicule (21', 22'), le freinage le plus accentué étant effectué sur les roues qui sont situées sur la piste décrivant un plus grand arc de cercle, de façon à pratiquement annihiler ledit mouvement de lacet. 2. Procédé de correction automatique d'un amorçage non commandé de mouvement de lacet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de freinage différenciée comporte des mesures instantanées de la vitesse angulaire de lacet (t réel), de l'angle de braquage du volant du véhicule (a), de la vitesse du véhicule (V), pour calculer un moment anti-lacet (Me) fondé initialement sur une consigne de lacet nulle (0), que l'on transforme en signaux de commande de freinage (31, 32) ou (33, 34) sur les roues (21, 22) ou (21', 22') situées sur la piste décrivant le plus grand arc de cercle. 3. Procédé de correction automatique d'un amorçage intempestif de mouvement de lacet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moment anti-lacet calculé (Me) est appliqué à un modèle de référence inverse (4) du bloc (1) de calcul dudit moment anti-lacet, de façon à élaborer une vitesse de lacet calculée (te) t que l'on compare (6) à la vitesse de lacet mesurée (t réel), l'écart desdites vitesses de lacet calculée et mesurée servant à corriger en 7 la valeur de la consigne (0) d'anti-lacet dans un sens visant à annihiler ledit écart (E). 4. Procédé de correction automatique d'un amorçage non commandé de mouvement de lacet selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le signal d'écart (au) entre vitesse de lacet mesurée (t réel) et vitesse de lacet calculée (te) est soumis à un filtrage passe-bas et passe-haut (5) pour former le signal (E) de correction de la consigne anti-lacet (0). 5. Procédé de correction automatique d'un amorçage non commandé de mouvement de lacet selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le signal de moment de lacet calculé (Me) est soumis à un convertisseur en signaux de pression de freinage (3), sur deux voies, l'une (C1) aboutissant aux roues situées d'un même côté longitudinal du véhicule (21, 22), l'autre (C2) aboutissant aux roues (21', 22') situées d'un autre et même côté longitudinal du véhicule, une moyen de sélection (i) inactivant la voie aboutissant aux roues décrivant un arc de cercle intérieur. 6. Véhicule routier du genre équipé d'actionneurs de freinage à commande électrique autonome (25, 25', 15, 15') d'au moins une paire de roues avant (21, 21') et une paire de roues arrière (22, 22'), avec des moyens de traitement de signaux mesurés, notamment signal du degré de sollicitation de freinage requis par le conducteur, signaux de vitesse (V) et accélération du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'élaboration d'un signal de vitesse de lacet (t réel), des moyens de mesure de l'angle de braquage (a), un moyen d'élaboration d'un moment de lacet antagoniste (Me) calculé en 1 à partir d'au moins une partie desdits signaux de mesure, un moyen d'élaboration (2) de signaux de pressions de freinage à partir dudit signal de moment de lacet calculé (Me) et un moyen d'application (3) desdites pressions de freinage sélectivement aux actionneurs de freinage associés à un ensemble de roues situées d'un seul et même côté longitudinal du véhicule (21, 22) ou (21', 22). 7. Véhicule routier selon la revendication 6, caractérisé par un moyen de modélisation (4) élaborateur de la vitesse de lacet (te) calculée à partir du moment de lacet calculé (Me) et un moyen comparateur (6) entre le signal de vitesse de lacet mesurée (t réel) et le signal de vitesse de lacet calculée (te) r et un moyen de correction (7) d'une valeur initiale de vitesse de lacet de consigne nulle (0) appliquée à une entrée du moyen (1) élaborateur de moment anti-lacet (Me), à partir d'un signal d'écart ( élaboré par ledit comparateur (6). 8. Véhicule routier selon la revendication 7, caractérisé par un filtre passe-bas et un filtre passe-haut (5) interposé entre le comparateur (6) et l'entrée du moyen de consigne de vitesse de lacet (7).